Концепции Современного Естествознания
-
Естественно-научная картина мира и общественная мысль
В Древней Греции науки о природе и обществе были тесно взаимосвязаны. Начало разделению духа и материи положило атомистическое учение. Эпоха Возрождения открыла экспериментальный путь исследования природы и математическую формулировку теорий, следствия из которых проверялись опытным путем. Отделение гуманитарного знания от естественно-научного относится к Новому времени. Исключив из описания мира Бога…
Подробнее » -
Концепции коэволюции и ноосферы
Химическую эволюцию можно трактовать как результат взаимодействия химических элементов, биологическую — организмов, концепция коэволюции объясняет эволюцию в схеме «хищник— жертва», когда оба объекта должны постоянно совершенствоваться. Концепция коэволюции объясняет существование альтруизма у животных — заботу о потомстве, повиновение вожакам, взаимопомощь в трудных условиях и т.д. Гипотеза о Гее — Земле…
Подробнее » -
Человек — качественно новая ступень развития биосферы
Современные представления о человеке связаны с феноменом его появления как итога эволюции органического мира. Некоторые ученые считают началом выделения человека — появление прямохождения. Останки такого человека найдены в Эфиопии, им около 4 млн лет. По ним можно видеть, что тогда не было ни огня, ни орудий труда. Прямохождение освободило руки,…
Подробнее » -
Концепции эволюции растительного и животного мира
Первые клетки, начало биологической эволюции, появились еще в архейскую эру. Следы жизни были незначительны, обнаружены остатки анаэробных автотрофных предшественников синезеленых водорослей. Переход к фотосинтезу, длительный, завершился около 1,8 млрд лет назад, изменив нашу планету. Атмосфера стала кислородной, возник озоновый слой, затрудняющий путь ультрафиолетовому излучению к поверхности Земли. Кислотность морской воды,…
Подробнее » -
Самоорганизация в формировании климата
Понятие климата возникло еще в Древней Греции (от греч. klima — наклон). Термин был введен древнегреческим астрономом Гиппархом. Люди уже тогда понимали, что погодные условия зависят от наклона земной поверхности к солнечным лучам. До XIX в. считалось, что климат определяется высотой Солнца над горизонтом. В соответствии с этим выделяли несколько…
Подробнее » -
Связи между организмами в экосистеме
Биосфера — совокупность всех живых организмов вместе со средой обитания. Эту среду составляют вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами. Живые организмы и среда непрерывно взаимодействуют и находятся в тесном единстве, образуя целостную систему. Как самая глобальная система на Земле биосфера состоит из ряда подсистем. Вернадский…
Подробнее » -
Распределение на Земле солнечной энергии. Биотический круговорот
Лишь небольшая часть солнечной энергии, поступающей на Землю, улавливается биосферой (рис. 14.1). Ультрафиолетовая часть спектра, составляющая около 30 % всей солнечной энергии, доходящей до Земли, почти полностью задерживается атмосферой. Половина поступающей энергии превращается в теплоту и затем излучается в космическое пространство, 20 % расходуется на испарение воды и образование облаков…
Подробнее » -
Основы учения В.И.Вернадского о биосфере
Биосферный уровень организации жизни. Основы учения В.И.Вернадского о биосфере Биосферный уровень — высшая форма организации жизни на Земле. На этом уровне происходит объединение всех круговоротов веществ и превращения энергии в единый круговорот. Живое организовано по типу иерархичных систем: переход с одного уровня на другой связан с сохранением функциональных механизмов, действовавших…
Подробнее » -
Элементы теории самоорганизованной критичности
Системы, состоящие из многих взаимодействующих элементов, постоянно самоорганизуются и могут достичь некоторого критического состояния, в котором даже малое событие вызывает цепную реакцию, могущую привести к катастрофе. Когда происходит что-то непредвиденное или катастрофа, то всегда ищут причину. Например, когда узнали о гибели динозавров по отпечаткам на окаменелостях, одни палеонтологи приписали их…
Подробнее » -
Моделирование отношений между трофическими уровнями в биоценозах
Между видами существует связь, основанная на конкуренции за места обитания, за пищу и на «сожительстве» (например, лишайники как симбиоз грибов и водорослей). Широко распространена связь «паразит—хозяин», а также передача наследственных признаков через вирусы и бактериофаги (у бактерий). В современной биологии одно из центральных мест занимают проблемы кооперативных эффектов и самоорганизации,…
Подробнее » -
Возникновение самоорганизации в морфогенезе
Разрывный характер образования видов следует из анализа уравнений популяционной генетики, и этот процесс подобен фазовому переходу (М. В. Волькенштейн, Б. Н. Белинцев). Время существования вида гораздо более продолжительно, чем время его образования. На каждом скачке возникают новые признаки, часть из которых становится объектами отбора на той или другой стадии адаптации.…
Подробнее » -
Эволюционная химия
Возникновение упорядоченности в химических реакциях Эволюционный этап развития химии, начавшийся с 60-х гг. XX в., связан с синтезом новых сложных, высокоорганизованных соединений без участия человека. Необходимость решать эволюционные задачи у химиков возникла по следующим причинам. Во-первых, это мечта овладеть опытом «лаборатории живого организма». Во-вторых, ввести в химию идею истории, чтобы…
Подробнее » -
Синергетика — новый научный метод
Аналогию процессов, происходящих в сложных нелинейных системах, с фазовыми переходами отметили несколько ученых, работавших в квантовой электронике: немецкие ученые Грэхем и Хакен и итальянские — де Джиржио и Скулли в 1970 г. Если рассматривать излучение лазера и лампы накачки, то можно сказать, что оно претерпело фазовый переход и изменило свои…
Подробнее » -
Математические закономерности эволюции и Понятие бифуркации
Если теория катастроф описывает области устойчивости структур, то развитие этой статической картины во времени дается теорией бифуркаций. Нелинейная система имеет целый спектр решений, и нужно определить, какие из них «ответвляются» от известного решения при изменении параметра. Изменения управляющих параметров способны вызывать катастрофические (большие) скачки переменных состояний, и эти переходы осуществляются…
Подробнее » -
Пороговый характер самоорганизации и представление о теории катастроф
Пороговый характер самоорганизующихся процессов термодинамика связала с неустойчивостью: новая структура есть результат неустойчивости и возникает из флуктуаций. В «допороговом» состоянии флуктуации затухают и макроскопически не проявляются (например, в конвекционном потоке при малых температурах они рассасываются за счет сил вязкого трения). В состоянии выше порога флуктуации уже не рассасываются, а усиливаются,…
Подробнее » -
Понятие фрактала
Порядок и хаос в больших системах. Понятие фрактала Сложные системы состоят не только из большого числа элементов, но и большого числа разнообразных связей между ними. Для таких систем все труднее, а то и невозможно, вывести механизмы функционирования — у такой системы появляются свойства, которых не было у ее частей или…
Подробнее » -
Возникновение упорядоченности в гидродинамике
Понятия аттрактора и динамического хаоса Рассмотрим в качестве примера течение воды при термодинамическом равновесии, при малых и больших отклонениях от него. Особенности перехода от ламинарного течения к турбулентному важны для практики, для гидро- и аэромеханики, и они неоднократно решались в рамках физики, механики и математики. Термин «турбулентность» (от лат. turbulentus…
Подробнее » -
Современная оценка концепции биохимической эволюции в биологии
Концепция Вернадского появилась в 1931 г. Он писал о геохимических функциях биосферы: «…среди миллионов видов нет ни одного, который бы мог исполнить один все геохимические функции жизни, существующие в биосфере изначально. Следовательно, изначальный морфологический состав живой природы в биосфере должен быть сложным. И первое появление жизни при создании биосферы должно…
Подробнее » -
Концепция происхождения живого по гипотезе Опарина—Холдейна
Атмосфера ранней Земли была, скорее, «восстановительной», так как в древних породах преобладают металлы: в восстановленной форме (например, двухвалентное железо), а в более молодых — в окисленной (железо трехвалентное). Опыты, проведенные в лаборатории, показывают, что органические вещества в восстановительной среде создаются легче, чем в окисленной. На первой стадии из простых неорганических…
Подробнее » -
Основные гипотезы происхождения живого
Проблема эволюции и происхождения живого на Земле является загадкой и предметом споров не одно столетие. Одно представление ориентировалось на идеи творения мира, приписывая всему живому особую жизненную силу, не зависящую от материального мира (витализм), другое — на органическую связь живого с неживым, и появилась идея о возможности самозарождения жизни. Анаксимандр…
Подробнее » -
Понятия микро и макроэволюции
Естественный отбор — направляющий фактор эволюции Современный эволюционизм подразделяет эволюционный процесс на микро- и макроэволюцию. Микроэволюция — процесс перестройки внутри вида, ведущий к образованию новых популяций, подвидов и заканчивающийся образованием нового вида. Микроэволюция может происходить в достаточно короткие промежутки времени. В результате мутаций (наследственной изменчивости) происходят случайные изменения генотипа. Мутации…
Подробнее » -
Понятие о неодарвинизме и синтетической теории эволюции
Постепенно стал складываться синтез генетики и классического дарвинизма. Уточнялась терминология. После опытов Вейс-мана и появления мутационной гипотезы де Фриза были вскрыты закономерности распределения хромосом при клеточном делении. Хромосомная теория наследственности, сформулированная А. Вейсманом, выдвинула принцип невозможности передачи по наследству «благоприобретенных» признаков. Отрезанные хвосты у мышей во многих поколениях даже не…
Подробнее » -
Формирование идей эволюции в биологии
Развитие во времени — неотъемлемое и характерное свойство живой природы. Идеи единства и развития природы можно проследить с древнейших времен. Проблемы происхождения и эволюции жизни на Земле были в центре философских и религиозных систем. Так, Г.Лейбниц, развивая идеи Аристотеля, провозгласил принцип градации и предсказал существование переходных форм между растениями и…
Подробнее » -
Процессы фотосинтеза и клеточного дыхания
От фотосинтеза, который делает энергию и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает выделение кислорода в атмосферу, зависит все живое на Земле. Менее 1 % солнечной энергии, падающей на Землю, поглощается растениями. Они связывают углекислый газ атмосферы (и воду) в количестве около 150 1012 кг сухого органического топлива в год,…
Подробнее » -
Функции клеточных мембран
Работа «ионного насоса» Клеткам присуще мембранное строение — это одно из положений клеточной теории. Среди мембранных органоидов — наружная цитоплазматическая мембрана (НЦМ), эндоплазматиче-ская сеть (ЭПС), аппарат Гольджи (АГ), лизосомы (Л), митохондрии (М), пластиды (П). В основе всех этих органелл лежит биологическая мембрана, все они имеют единый план строения. Мембранные структуры…
Подробнее » -
Строение и функции основных органелл клетки
Ядро — основная часть клетки. В ядре различают ядрышко, кариоплазму и хроматин. Ядро расположено в центре клетки, окружено ядерной мембраной и содержит ДНК. Под электронным микроскопом ядро беспорядочно зернисто, а в одной его части зернистость резко возра- стает, образуя ядрышко (иногда их несколько) — скопление рибо-сомальных белков и частей рибосом…
Подробнее » -
Основные положения клеточной теории, методы изучения состава клетки
Онтогенетический уровень живого представлен отдельными организмами (особями). Клетки как элементарные структуры действуют как самостоятельные организмы (бактерии, простейшие), а так же, как клетки многоклеточных организмов. Особенность клеточного подуровня в том, что именно с него и начинается жизнь. Клетка — элементарная живая система и основная форма организации живой материи: она усваивает пищу,…
Подробнее » -
Молекулярные основы воспроизведения генетической информации и осуществления связи между клетками
Благодаря ДНК клеточное ядро выполняет свои главные функции: хранения и воспроизведения генетической информации и регуляции процессов метаболизма в клетке. Жизненный цикл клетки — это промежуток времени от ее возникновения до гибели. Совокупность процессов при подготовке к делению и сам процесс называют митотическим циклом. Период подготовки — интерфаза — состоит из…
Подробнее » -
Молекулярный механизм процессов обмена веществ и энергии
Обмен веществ (метаболизм) — это совокупность изменений и превращений вещества и энергии в организмах, обеспечивающих их рост, развитие, жизнедеятельность, самовоспроизведение и самосохранение. Процесс метаболизма — это непрерывно протекающие реакции потребления и усвоения поступающих веществ, превращения их в собственное тело организма (ассимиляции), а также противоположные реакции — разрушения некоторых веществ (диссимиляции).…
Подробнее » -
Молекулярные механизмы генетической репродукции, синтеза белка и изменчивости
Предпосылкой учения о наследственности и изменчивости явилось в некоторой степени создание клеточной теории. Идея единства живой природы нашла выражение в морфо- логическом строении, в нахождении универсальной единицы структурной организации живой материи. И стали считать, что процесс образования клеток тоже должен регулироваться единым механизмом, скрывающим тайну наследственности и изменчивости. Дискретный характер…
Подробнее »