Контрольная работа по естествознанию

Магеллановы Облака — Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако — галактики-спутники Млечного Пути.

Находятся на расстоянии 160 тысяч световых лет от Млечного Пути. Оба Облака ранее считались неправильными галактиками, но впоследствии обнаружили особенности структуры спиральных галактик с перемычкой. Они располагаются относительно близко друг к другу и образуют гравитационно-связанную (двойную) систему. Видны невооружённым глазом в Южном полушарии. Оба Облака «плавают» в общей водородной оболочке.

Магеллановы Облака находятся на высоких галактических широтах, поэтому свет от них мало поглощается Млечным Путем, к тому же плоскость Большого Магелланова Облака находится почти перпендикулярно лучу зрения, так что, для видимых рядом объектов в нём зачастую будет верно утверждать, что они близки пространственно. Эти особенности Магеллановых Облаков позволили изучать на их примере закономерности распределения звёзд и звёздных скоплений.

Магеллановы Облака имеют ряд особенностей, отличающих их от Млечного Пути. Например, там обнаружены звёздные скопления с возрастом 107—108 лет, тогда как скопления Млечного Пути обычно старше 109 лет. Также, по всей видимости, в Магеллановых Облаках меньше содержание тяжёлых элементов.

Туманность Андромеды.

Интереснейшим внегалактическим объектом является знаменитая Туманность Андромеды (NGC 224). Она расположена на нашем северном небе, и каждый вводимый в строй большой телескоп направляется на эту галактику, чтобы получить новые данные.

Туманность Андромеды — сверхгигантская спираль типа Sb со Светимостью, по-видимому, даже несколько большей, чем светимость нашей Галактики. Она повернута к нам так, что ее главная плоскость составляет угол в 15° с лучом зрения. Значит, она видна почти с ребра. Но все-таки угол в 15° недостаточно мал для того, чтобы пылевая материя, расположенная у главной плоскости этой галактики, могла проявиться в виде темной полосы. Угловые размеры туманности Андромеды, измеренные Хаблом по фотографии, составили 160′ на 40′, что при расстоянии 460 кпс дает линейные размеры 20 на 5кпс. Но нужно сказать, что понятие «размеры галактики» говоря о нашей Галактике, не является вполне определенным, поскольку у галактик нет резких границ.

Если согласиться с тем, что диаметр туманности Андромеды равен 60 кпс, то окажется, что по размерам она вдвое превосходит нашу Галактику. Но нужно иметь в виду, что возможность прослеживать материю в далеких областях периферии нашей Галактики еще более затруднена, чем в других галактиках. Ведь мы находимся внутри Галактики и не можем наблюдать ее со стороны. Поэтому надо полагать, что размеры туманности Андромеды, как и ее светимость, лишь немного больше, чем размеры нашей Галактики.

Туманность Андромеды имеет большое яркое ядро, из которого выходят две спиральные ветви. Сильный наклон галактики к лучу зрения несколько скрадывает рисунок ветвей, но все-таки они ясно различимы. На рисунке видно, что, выходя со спиральной ветвью из ядра и направляясь по ней к ее концу, нужно совершать поворот по часовой стрелке. Спиральные ветви развиты умеренно тесно прилегают к ядру, медленно отходят от него, что характерно для типа Sb, в то время как у спиралей типа Sс  спиральные ветви быстро удаляются от ядра.

Как и наша Галактика, туманность Андромеды имеет весьма разнообразный звездный состав. В ее спиральных ветвях преобладает звездное население I типа, сконцентрированы Голубые звезды-гиганты и сверхгиганты. Там же собрано большое число переменных звезд различных типов. Американский астроном Арп в течение 290 ночей за полтора года получил около 1000 фотографий туманности Андромеды. Исследование этих снимков позволило ему обнаружить 30 вспышек новых звезд. Тогда можно рассчитать, что за год в туманности Андромеды вспыхивает в среднем 26 новых звезд. Это очень важная оценка. Она, по-видимому, вообще характеризует среднее число вспышек новых звезд в галактиках Sb, а возможно, и Sc. И в нашей Галактике должно за год вспыхивать примерно столько же новых звезд, но большую часть из них наблюдать не удается, так как вспышки происходят близ главной плоскости Галактики, и далекие новые звезды не могут  наблюдаться из-за сильного поглощения света.

Туманность Андромеды находится от нас в 10 раз дальше, чем Магеллановы Облака, поэтому наблюдение рассеянных звездных скоплений в ней уже затруднительно. Но шаровые скопления, как более яркие объекты, наблюдаются уверенно. Здесь их обнаружено около 300.

Радиоисследования показали, что в туманности Андромеды имеется, как и ожидалось, межзвездный водород, сконцентрированный сильнее около главной плоскости, но распространенный по всему объему звездной системы. Вся масса водорода оценена в 2,5 • 109 масс Солнца, что должно составить, как ив нашей Галактике, около 2% массы всей звездной системы.

4. Эволюции органического мира.

 Идея эволюции живой  природы возникла в Новое время  как противопоставление креационизму (от латинского «созидание») ―  учению о сотворении мира богом  из ничего и неизменности созданного  творцом мира. Креацианизм как мировоззрение сложился в эпоху поздней античности и в Средневековье и занял господствующие позиции в культуре.

Фундаментальную роль в мировоззрении того времени играли также идеи телеологии ― учения, по которому все в природе устроено целесообразно и всякое развитие является осуществлением заранее предопределенных целей. Телеология приписывает процессам и явлениям природы цели, которые или устанавливаются богом (Х.Вольф), или являются внутренними причинами природы (Аристотель, Лейбниц).

В преодолении идей креацианизма и телеологии важную роль сыграла концепция ограниченной изменчивости видов в пределах относительно узких подразделений (от одного единого предка) под влиянием среды ― трансформизм. Эту концепцию в развернутой форме сформулировал выдающийся естествоиспытатель 18 века Жорж Бюффон в своем 36-томном труде «Естественная история».

Трансформизм в основе своей имеет представления об изменении и превращении органических форм, происхождении одних организмов от других. Среди естествоиспытателей и философов-трансформистов 17 и 18 веков наиболее известны также Р.Гук, Ж.Ламетри, Д.Дидро, Э.Дарвин, И.Гете, Э.Сент-Илер. Все трансформисты признавали изменяемость видов организмов под действием изменений окружающей среды.

В становлении идеи эволюции органического мира существенную роль сыграла систематика ― биологическая наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами). Основными задачами систематики являются определение путем сравнения специфических особенностей каждого вида и каждого таксона более высокого ранга, выяснение общих свойств у тех или иных таксонов. Основы систематики заложены в трудах Дж. Рея (1693) и К. Линнея (1735).

  Шведский естествоиспытатель 18 века Карл Линней впервые последовательно применил бинарную номенклатуру и построил наиболее удачную искусственную классификацию растений и животных.

В 1751 году вышла его книга «Философия ботаники», в которой К.Линней писал: «Искусственная система служит только до тех пор, пока не найдена естественная. Первая учит только распознавать растения. Вторая научит нас познавать природу самого растения». И далее: «Естественный метод есть последняя цель ботаники».

То, что Линней называет «естественным методом», есть по сути некоторая фундаментальная теория живого. Заслуга Линнея в том, что через создание искусственной системы он подвел биологию к необходимости рассмотрения колоссального эмпирического материала с позиций общих теоретических принципов.

Большую роль в становлении и развитии идеи эволюции живой природы сыграла эмбриология, для которой в Новое время было характерно противостояние преформизма и эпигенеза.

Преформизм ― от лат. «предобразую» ― учение о наличии в половых клетках материальных структур, предопределяющих развитие зародыша и признаки развивающегося из него организма.

Преформизм возник на базе господствовавшего в 17-18 веках представления о преформации, согласно которому сформировавшийся организм якобы предобразован в яйце (овисты) или сперматозоиде (анималькулисты). Преформисты (Ш.Бонне, А. Галлер и др.) считали, что проблема эмбрионального развития должна получить свое разрешение с позиций всеобщих принципов бытия, постигаемых исключительно разумом, без эмпирических исследований.

Эпигенез ― это учение, согласно которому в процессе зародышевого развития происходит постепенное и последовательное новообразование органов и частей зародыша из бесструктурной субстанции оплодотворенного яйца.

Эпигенез как учение сложился в 17-18 веках в борьбе с преформизмом. Эпигенетические представления развивали У.Гарвей, Ж.Бюффон, К.Ф.Вольф. Эпигенетики отказались от идеи божественного творения живого и подошли к научной постановке проблемы происхождения жизни.

Таким образом, в 17-18 веках возникала идея исторических изменений наследственных признаков организмов, необратимого исторического развития живой природы ― идея эволюции органического мира.

Эволюция ― от лат. «развертывание» ― историческое развитие природы. В ходе эволюции, во-первых, возникают новые виды, т.е. увеличивается разнообразие форм организмов. Во-вторых, организмы адаптируются, т.е. приспосабливаются к изменениям условий внешней среды. В-третьих, в результате эволюции постепенно повышается общий уровень организации живых существ: они усложняются и совершенствуются.

Переход от представления о трансформации видов к идее эволюции, исторического развития видов предполагал, во-первых, рассмотрение процесса образования видов в его истории, учет конструктивной роли фактора времени в историческом развитии организмов, а во-вторых, развитие идей о возникновении качественно нового в таком историческом процессе. Переход от трансформизма к эволюционизму в биологии произошел на рубеже 18-19 веков.

Первые эволюционные теории были созданы двумя великими учеными 19 века ― Ж.Ламарком и Ч.Дарвином.

Жан Батист Ламарк и Чарльз Роберт Дарвин создали эволюционные теории, которые противоположны по строю, характеру аргументации, основным выводам. Их исторические судьбы также сложились по-разному. Теория Ламарка не получила широкого признания современников, в то время как теория Дарвина стала основой эволюционного учения. В настоящее время и дарвинизм, и ламаркизм продолжают оказывать влияние на научные концепции, хотя и по-разному.

В 1809 году вышла книга Ламарка «Философия зоологии», в которой была изложена первая целостная теория эволюции органического мира.

Ламарк в этой книге дал ответы на вопросы, стоящие перед эволюционной теорией, путем логических выводов из некоторых принятых им постулатов. Он впервые выделил два самых общих направления эволюции: восходящее развитие от простейших форм жизни ко все более сложным и совершенным и формирование у организмов приспособлений в зависимости от изменений внешней среды (развитие «по вертикали» и «по горизонтали»). Ламарк был одним из первых естествоиспытателей, которые развили идею эволюции органического мира до уровня теории.

Ламарк включил в свое учение качественно новое понимание роли среды в развитии органических форм, трактуя внешнюю среду как важный фактор, условие эволюции.

Ламарк полагал, что историческое развитие организмов имеет не случайный, а закономерный характер и происходит в направлении постепенного и неуклонного совершенствования. Ламарк назвал это повышение общего уровня организации градацией.

Движущей силой градаций Ламарк считал «стремление природы к прогрессу», «стремление к совершенствованию», изначально присущее всем организмам и заложенное в них Творцом. При этом организмы способны целесообразно реагировать на любые изменения внешних условий, приспосабливаться к условиям внешней среды. Это положение Ламарк конкретизировал в двух законах:

• активно используемый орган усиленно развивается, а ненужный исчезает;
• изменения, приобретенные организмами при активном использовании одних органов и неиспользовании других, сохраняются у потомства.

Роль среды в эволюции организмов по-разному рассматривается разными направлениями эволюционного учения.

Для направлений в эволюционном учении, которые рассматривают историческое развитие живой природы как прямое приспособление организмов к среде обитания, используется общее название ― эктогенез (от греч. слов «вне, снаружи» и «возникновение, образование»). Сторонники эктогенеза рассматривают эволюцию как процесс прямого приспособления организмов к среде и простого суммирования изменений, приобретаемых организмами под воздействием среды.

Учения, обясняющие эволюцию организмов действием только внутренних нематериальных факторов («принципом совершенствования», «силой роста» и др.), объединяются общим названием ― автогенез.

Эти учения рассматривают эволюцию живой природы как процесс, независимый от внешних условий, направляемый и регулируемый внутренними факторами. Автогенез противоположен эктогенезу.

Автогенез близок витализму ― совокупности течений в биологии, согласно которым жизненные явления объясняются присутствием в организмах нематериальной сверхъестественной силы («жизненная сила», «душа», «энтелехия», «архей»), управляющей этими явлениями. Витализм ― от латинского «жизненный» ― объясняет жизненные явления действием особого нематериального начала.

 По-своему идея эволюции  органического мира развивалась  в теории катастроф.

Французский биолог Жорж Кювье (1769-1832) писал: «Жизнь не раз потрясала на нашей земле страшными событиями. Бесчисленные живые существа становились жертвой катастроф: одни, обитатели суши, были поглощаемы потопами, другие, населявшие недра вод, оказывались на суше вместе с внезапно приподнятым дном моря, сами их расы навеки исчезали, оставив на свете лишь немногие остатки, едва различимые для натуралистов».