Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

Сегодня ясно, что в ходе эволюции отбирались те структуры, которые  способствовали резкому повышению  активности и селективности действия каталитических групп. Есть уже некоторые  выводы:

1. На ранних этапах химической эволюции мира катализ вовсе отсутствует. Условия высоких температур ( более 5000 К), электрических разрядов и радиации, с одной стороны, а с другой – с лихвой перекрывают те порции энергии, которые необходимы для преодоления энергетических барьеров.
2. Первые проявления катализа начинаются при смягчении условий первичных твердых тел.
3. По мере того, как физические условия приближались к земным, роль катализатора возрасла. Но общее значение катализа вплоть до образования более или менее сложных органических молекул все еще не могло быть высоким.
4. Роль катализа в развитии химических систем после достижения стартового состояния, то есть известного количественного минимума органических и неорганических соединений, начала возрастать с фантастической быстротой.

     Теория саморазвития элементарных открытых каталитических систем, в самом общем виде выдвинутая профессором МГУ А.П. Руденко в 1964 г., является общей теорией химической эволюции и биогенеза. Она решает вопросы о движущих силах и механизмах эволюционного процесса, то есть о законах химической эволюции, об отборе элементов и структур и их причинной обусловленности, о высоте химической организации и иерархии химических систем как следствие эволюции.

Вопрос 7. Какова структура  Солнечной системы?

     Солнечная система образовалась примерно 5 млрд. лет назад, причем Солнце - звезда второго ( или еще более позднего) поколения. Так что Солнечная система возникла на продуктах жизнедеятельности звезд предыдущего поколения, скапливавшихся в газо-пылевых облаках.

     Солнце имеет  магнитное поле. Источником же  плазмы служила корона молодого  Солнца. Сегодня она стала меньше. Но даже сейчас планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) практически погружены в разреженную атмосферу Солнца, а солнечный ветер доносит ее частицы и к более далеким планетам. Так что, возможно, корона молодого Солнца распространялась до современной орбиты Плутона.

     Альвен и  Аррениус отказались от традиционного  допущения об образовании Солнца  и планет из одного массива  вещества, в одном нераздельном  процессе. Они считают, что сначала  из газо-пылевого облака возникает  первичное тело, затем к нему  извне поступает материал для  образования вторичных тел. Мощное  гравитационное воздействие центрального  тела притягивает поток газовых  и пылевых частиц, пронизывающих  пространство, которому предстоит  стать областью образования вторичных  тел. Смешение двух газо-пылевых  облаков произошло примерно 4,5 млрд. лет назад, что и положило  начало образованию Солнечной  системы.

     Сверхкорона,  по мере накопления в ней  выпадающего вещества, начинает  отставать в своем вращении  от вращения центрального тела. Стремление выровнять угловые  скорости тела и короны заставляют  плазму вращаться быстрее, а  центральное тело замедлять свое  вращение. Ускорение плазмы увеличивает  центробежные силы, оттесняя ее  от звезды. Между центральным  телом и плазмой образуется  область очень низкой плотности  вещества. Создается благоприятная  обстановка для конденсации нелетучих  веществ путем их выпадения  из плазмы в виде отдельных  зерен. Достигнув определенной  массы, зерна получают от плазмы  импульс и далее движутся по  кеплеровской орбите, унося с собой часть момента количества движения в Солнечной системе : на долю планет, суммарная масса которых составляет только 0,1% от массы всей системы, приходится 99% суммарного момента количества движения.

     Сегодня есть  уникальные сведения, полученные  «Вояждерами» о планетных системах  Юпитера, Сатурна, Урана. Можно  уверенно говорить о наличии  общих характерных особенностей  у них и у Солнечной системы  как целого.

1. Одинаковая закономерность в распределении вещества по химическому составу: максимуму концентрации летучих веществ (водород, гелий) всегда приходится на первичное тело и на периферийную часть системы. На некотором удалении от центрального тела располагается минимум летучих веществ. В Солнечной системе этот минимум заполнен самыми плотными планетами земной группы.
2. Во всех случаях на долю первичного тела приходится более 98% общей массы системы.
3. Имеются наглядные признаки, указывающие на повсеместное образование планетных тел путем слипания частиц во все более крупные тела, вплоть до окончательного оформления планеты (спутника).

Вопрос 8. Какие  гипотезы происхождения планет вам  известны.

     Вопросами  происхождения планет Солнечной  системы занимается космогония. Полного и исчерпывающего ответа  на этот вопрос наука не  дает. Пока нет возможности проверить  выводы современных теорий применительно  к какой-либо другой планетной  системы. Рассмотрим наиболее  известные космогонические гипотезы.

     Гипотеза Канта-Лапласа. Кант предположил, что Солнечная система образовалась из космического облака, или «хаоса». Формируясь из сгущений, возникших в первичной туманности, планеты отдалялись от нее и от Солнца центробежными силами. Интересно, что Кант изложил эти идеи в трактате, посвященном доказательству бытия Божия. По мнению Канта «Бог вложил в силы природы тайное искусство самостоятельно развиваться из хаоса в совершенное мироздание». У Канта, таким образом, образование планет происходило из холодного газопылевого облака. Идею Канта поддержал Лаплас, однако, согласно его гипотезе планеты образовались в результате отделения от раскаленного протосолнца [3] газовых колец, их охлаждения и конденсации. Кольца разделялись на несколько масс, образовавших затем разные планеты. Эта гипотеза получила название небулярной (от лат nebula – туманность) гипотезы Канта Лапласа. Поскольку формирование колец и планет происходило в условиях вращения туманности и действия центробежных сил, эта гипотеза называется еще и ротационной (лат. rotatio – вращение).

     Гипотеза Джинса. Гипотеза Канта-Лапласа не могла объяснить также и тот факт, что момент количества движения (кинетический момент) планет приблизительно в 29 раз больше момента количества движения Солнца, а это противоречит закону сохранения кинетического момента. Для разрешения этого противоречия появились так называемые «катастрофические гипотезы», к которым относится гипотеза Джинса. Согласно ей некая звезда прошла неподалеку от Солнца и вызвала мощные приливы на нем, принявшие форму газовых струй, из которых впоследствии образовались планеты. Из этой гипотезы следовал вывод об уникальности Солнечной системы.

     Гипотеза О.Ю. Шмидта. Советский ученый О.Ю. Шмидт (1891-1956) предположил, что Солнце, вращаясь вокруг центра Галактики, могло захватить материю, обладающую достаточным моментом количества движения. Расчеты Шмидта, в частности, показали, что начальный период обращения Солнца был очень большим, а затем должен был уменьшиться до 20 суток. В действительности он равен 25 суткам, и такое совпадение считается хорошим.

    В настоящее время ученые склоняются к различным вариантам небулярной гипотезы. Получены интересные результаты на численных моделях с использованием мощных ЭВМ.

Вопрос 9. Современный  этап развития биологии.

От греч. bios - жизнь и logos - учение) - это совокупность наук о живой природе. Об огромном многообразии вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Классическая биология - это биология по преимуществу наблюдательная. В классической биологии эксперимент еще не рассматривался как важный метод эмпирического познания органических объектов.

В XX в. динамичное развитие биологического познания позволило открыть молекулярные основы живого и непосредственно  приблизиться к решению величайшей проблемы науки — раскрытию сущности жизни. Радикально изменились и сама биология, и ее место, роль в системе  наук, отношение биологической науки  и практики. Биология постепенно становится лидером естествознания. Выражением этой тенденции являются следующие процессы: укрепление связи биологии с точными и гуманитарными науками; развитие комплексных и междисциплинарных исследований; увеличение каналов взаимосвязи с теоретическим познанием и со сферой практической деятельности, прежде всего с глобальными проблемами современности; явное участие запросов" практики в актуализации тех или иных проблем биологического познания; непосредственным основанием исследовательской деятельности в биологии все в большей степени выступают прямые практические потребности, интересы и запросы общества; непосредственно программирующая роль биологии по отношению к аграрной, медицинской, экологической и другим видам практической деятельности; возрастание ответственности ученых-биологов за судьбы человечества (прежде всего в связи с перспективами генной инженерии);непосредственное проявление гуманистического начала биологического познания, широкое внедрение ценностных подходов и др. Все в большей мере становится ясно, что логика биологического познания в перспективе будет непосредственно задаваться потребностями практического преобразования природы, развития общественных отношений и интересов людей.

Вступление в XX в. ознаменовалось в биологии бурным развитием генетики.. В 1900 г. законы Менделя были переоткрыты независимо сразу тремя учеными — Г. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии. Далее последовала лавина эмпирических открытий и построение различных теоретических моделей. За относительно короткий срок (20—30 лет) в учении о наследственности был накоплен колоссальный эмпирический и теоретический материал. Начало XX в. принято считать началом экспериментальной генетики, принесшей множество новых эмпирических данных о наследственности и изменчивости. К такого рода данным можно отнести: открытие дискретного характера наследственности; обоснование представления о гене и хромосомах как носителях генов; представление о линейном расположении генов; доказательство существования мутаций и возможность вызывать их искусственно; установление принципа чистоты гамет, законов доминирования, расщепления и сцепления признаков; разработка методов гибридологического анализа, чистых линий и инцухта, кроссинговера (нарушение сцепления генов в результате обмена участками между хромосомами) и др. Важно, что все эти и другие открытия были экспериментально подтверждены, строго обоснованы.

В первой четверти XX в. интенсивно развивались и теоретические  аспекты генетики. Особенно большую  роль сыграла хромосомная теория наследственности, разработанная в 1910—1915 гг. в трудах А. Вейсмана, Т. Моргана, А. Стертеванта, Г.Дж. Меллера и др. Она строилась на следующих исходных абстракциях: хромосома состоит  из генов; гены расположены на хромосоме  в линейном порядке; ген — неделимая  корпускула наследственности, “квант”; в мутациях ген изменяется как  целое. Эта теория была первой обстоятельной  попыткой теоретической конкретизации  идей, заложенных в законах Менделя.

Первые 30 лет XX в. прошли под  знаком борьбы представителей различных  концепций наследственности. Так, против хромосомной теории наследственности выступал У. Бэтсон, считавший, что эволюция состоит не в изменениях генов  под влиянием внешней среды, а  лишь в выпадении генов, в накоплении генетических утрат.

Преодоление противоречий между  эволюционной теорией и генетикой  стало возможным на основе синтетической  теории эволюции, которая выступает  основанием всей системы современной  эволюционной биологии. Синтез генетики и эволюционного учения был качественным скачком в развитии как генетики, так и эволюционной теории. Он означал  создание качественно нового ядра системы  биологического познания, свидетельствовал о переходе биологии с классического  на современный, неклассический уровень  развития, начале формирования методологических установок неклассической биологии.

Принципиальные положения  синтетической теории эволюции были заложены работами С.С. Четверикова (1926), а также Р. Фишера, С. Райта, Дж. Холдейна (1929 – 1932) и др. Непосредственными  предпосылками для синтеза генетики и теории эволюции выступали: хромосомная  теория наследственности Т. Моргана, биометрические и математические подходы к анализу  эволюции, закон Харди – Вейберга для идеальной популяции (гласящий, что такая популяция стремится  сохранить равновесие концентрации генов при отсутствии факторов, изменяющих его), результаты эмпирического исследования изменчивости в природных популяциях и др.

В основе этой теории лежит  представление о том, что элементарной “клеточкой” эволюции является не организм и не вид, а популяция. Именно популяция выступает той реальной целостной системой взаимосвязи  организмов, которая обладает всеми  условиями для саморазвития, прежде всего способностью наследственного  изменения в смене биологических  поколений. Элементарной единицей наследственности выступает ген (участок молекулы ДНК, отвечающий за развитие определенных признаков организма). Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлению осуществляется под воздействием ряда эволюционных факторов (т. е. таких факторов, которые  изменяют генотипический состав популяции) – мутационный процесс (поставляющий элементарный эволюционный материал), популяционные волны (колебания  численности популяции в ту или  иную сторону от средней численности, входящих в нее особей), изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько самостоятельных), естественный отбор как “процесс, определяющий вероятность достижения определенными индивидами репродукционного возраста” (имеющий разные формы – по относительной жизнеспособности, по фенотипическому признаку, стабилизирующий отбор, дизруптивный отбор, ведущий отбор и др.). Естественный отбор является ведущим эволюционным фактором, направляющим эволюционный процесс. Формирование синтетической теории эволюции ознаменовало собой переход к популяционному стилю мышления, который пришел на смену организмоцентрическому.

Создание синтетической  теории эволюции на основе популяционной  генетики ознаменовало собой начало преодоления противопоставления исторического  и структурно-инвариантного “срезов” в исследовании живого. Найдя принципиальную основу для объединения генетики и теории эволюции, идей организации  и истории органического мира, синтетическая теория эволюции тем  самым кладет начало качественно  новому этапу в развитии биологии – переходу к созданию единой системы  биологического знания, воспроизводящей  законы и развития и функционирования органического мира как целого, начало всеобъемлющего синтеза эволюционной биологии и наук, изучающих структурно-инвариантный аспект живого. Такой синтез нацеливает па изучение жизни как единого  целостного многоуровневого процесса, выявление того, как сущность живого проявляет себя в его конкретных органических формах и уровнях.