Контрольная работа по “Концепция современного естествознания”

Однако учёные пока не могут утвердительно сказать, что же взорвалось в тот момент и, что собой представляла наша вселенная до “Большого взрыва”.

Теория Большого взрыва позволила объяснить многие события, происходящие в космосе. Она же поставила  и ряд новых вопросов, над которыми предстоит работать учёным всего мира.

Теория большого взрыва исходит из теории относительности (общей). Большому взрыву предшествовало сингулярное состояние вселенной.

Если говорить просто, то представьте вселенную, сжатую в  нечто крошечное, меньше спичечного коробка. Т.е. это такое образование с невероятной плотностью и температурой.

Представить себе это практически невозможно. Далее – взрыв! Фантастической мощности! Осколки этого взрыва со временем образовали планеты, звезды, туманности.

Они под воздействием гравитации объединились в системы. При этом происходит бесконечное  расширение вселенной, как бы по инерции  взрыва.

Теория “Большого Взрыва” казалось бы подразумевает, что время и пространство существовали прежде, чем возникла наша Вселенная.

Однако Стивен Хокинг, Джордж Эллис и Роджер Пенроз (и  др.) развивали в конце 1960-х теорию, которая пыталась объяснить, что  время и пространство не существовали до расширения сингулярности.

Другими словами, ни время, ни пространство не существовали, пока не существовала Вселенная.

Момент “Большого Взрыва” – это момент начала времени. После Большого Взрыва, но задолго до первой секунды (10,43 секунды), космос переживает сверхбыстрое инфляционное расширение, увеличившись в 1050 раз за долю секунды.

Затем расширение замедляется, но первая секунда ещё не наступила (ещё только 10,32 секунды). В этот момент Вселенная представляет собой кипящий “бульон” (1027 ⁰C) из электронов, кварков и других элементарных частиц.

Быстрое остывание космоса (до 1013 ⁰C) позволяет кваркам объединяться в протоны и нейтроны. Тем не менее, первая секунда ещё не наступила (ещё только 10,6 секунды).

На 3 минуте, слишком горячие  для объединения в атомы, заряженные электроны и протоны препятствуют испусканию света. Вселенная представляет собой сверхгорячий туман (108 ⁰C).

Через 300 000 лет Вселенная  остывает до 10 000 ⁰C, электроны с протонами и нейтронами образуют атомы, в основном водорода и гелия. 

Спустя 1 млрд. лет после  Большого Взрыва, когда температура  Вселенной достигла – 200 ⁰C, водород и гелий формируют гигантские “облака”, которые впоследствии станут галактиками. Появляются первые звёзды.

В течение последующего времени галактики объединяются в скопления. Первые звёзды умирают, выбрасывая в космос тяжёлые элементы, которые в итоге образуют новые звёзды и планеты.

Большой Взрыв всё ещё движет пределы нашей Вселенной – она продолжает расширяться и охлаждаться по сей день.

Но то, что случилось  в Большом Взрыве, который позволил нашей планете, в конечном счёте, сформироваться – всё ещё тайна.

 

 

8. В чём разница между концепциями голобиоза и генобиоза?

 

Гипотеза  “Голобиоза” – концепция протобионта или биоида, некоего одноклеточного предка, начальных “жизнеспособных” структур;

Гипотеза “голобиоза” касается прообраза доклеточного предка и его способностей.

Есть различные формы  доклеточного предка – “бионид”, “биомонада”, “микросфера”. Согласно биохимику П. Деккера структурную основу “биоида” составляют жизнеподобные “неравновесные” диссипативные (от лат disspate) структуры, т.е. открытые микросистемы с фермитивным аппаратом катализирующим метаболизм биоида.

Эта гипотеза трактует активность доклеточного предка в обменно-метаболическом духе. Именно в рамках гипотезы “голобиоза” моделировали биохимики С.Фокс и К. Дозе свои биополимеры способные к метаболизму – комплексному белковому синтезу.

Главный недостаток этой гипотезы – отсутствие генетической системы при таком синтезе. Отсюда предпочтение “молекулярного прародителя” всякого живого, а не первичной протоклеточной структуры.

 

Гипотеза “генобиоза” - поиск генома как реликтового предка всех живых клеточных структур, считая, что именно РНК сыграла первостепенную роль в зарождении жизни;

Американский учёный Хадейн считал, что первичной была не структура, способная к обмену веществ окружающей средой, а макромолекулярная система, подобная гену и способная к репродукции, а потому и названная им “голым геном”.

Общее признание гипотез “генобиоза” получили после открытия РНК и ДНК и их феноменальных свойств.

В начале 80-х гг. была установлена способность РНК к самопродукции в отсутствии белковых ферментов.

Второй момент – открытие у РНК автокаталических функций именно двух функций – католической и информационно - гинетической – привело к тому, что молекулярная система стала способна к саморепродукции.

Древняя РНК совмещала  в себе черты фенотипа и генотип, была подвержена как генетическим преобразованиям, так и естественному отбору, т.е. она эволюционировала.

Итак, РНК сыграла первостепенную роль в зарождении жизни. Но мы не знаем, что современный ген биосферы – именно ДНК, а не РН.

Но как это объяснить: матричный синтез с ДНК и РНК и еще некоторые условия явились некоторыми компонентами единого для всего живого доклеточного предка.

Но эволюция последнего шла в сторону современного ДНК  и утраты им самостоятельных каталитических функций.

РНК является той первой информационной молекулой, которая  стояла у истоков жизни. Вот так  решает современная наука вопрос о прообразе доклеточного предка живой материи.

 

 

9. Что такое живое вещество? Косное вещество? Чем они отличаются друг от друга?

 

Живое вещество биосферы.

Живое вещество, или биомасса – совокупность всех живых организмов на Земле, способных к воспроизводству, распространению по планете, борьбе за пищу, воду, территорию и т.д.

Живое вещество связано с косным веществом – атмосферой (до уровня озонового экрана), полностью с гидросферой и литосферой, главным образом в границах почвы, но не только.

Живое вещество биосферы неоднородно и обладает тремя  типами трофических взаимодействий: автотрофностью, гетеротрофностью, миксотрофностью.

Трофические экологические  взаимодействия способствуют преобразованию неорганического (косного) вещества в  органическое и обратной перестройке  органических веществ в минеральные.

Живое вещество характеризуется определёнными свойствами: это огромная свободная энергия; химические реакции, протекающие в тысячи и даже миллионы раз быстрее, чем в других веществах планеты; специфические химические соединения – белки, ферменты и другие соединения, устойчивые в составе живого; возможность произвольного движения – рост или активное перемещение; стремление заполнить всё окружающее пространство; разнообразие форм, размеров, химических вариантов и т.п., значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном веществе.

Количество живого вещества биосферы в пределах отдельно рассматриваемого геологического периода является постоянным.

Согласно закону биогенной миграции атомов, живое вещество оказывается энергетическим и химическим посредником между Солнцем и поверхностью Земли.

 

Косное (абиотическое, образованное вне жизни).

Абиотическая среда - неживое физическое и химическое окружение живых организмов.

Абиотическую среду  составляют природные условия, происхождение  которых непосредственно не связано  с жизнедеятельностью живущих организмов.

Косное вещество – небиогенные минералы и горные породы, образовавшиеся (в основном):

• или глубже биосферы;
• или в пределах биосферы на глубине нескольких километров без участия живого вещества.

К абиотическим (неживым, косным) компонентам относится вещество, в создании которого не принимало участие живое вещество: земная кора (кроме самого верхнего слоя – почвы, а также продуктов фоссилизации, т.е. захоронения органического вещества), минералы и вещества, поступающие в биосферу из-за её пределов (космоса, глубин планеты).

Достаточно сложно выделить абсолютно “чистое” косное вещество, так как воздействие живых организмов в биосфере испытывают все неживые вещества.

 Поэтому, косное  вещество, образовавшееся и перерабатываемое  живыми организмами, называется биокосным (например: почва, ил).

Биогенное вещество – это вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом.

На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ (например, так образовались уголь, нефть, минеральные породы, кислород).

Всё вещество на планете разделяется на живое и неживое вещество. И хотя, казалось бы, нет никаких проблем в том, чтобы отличить одно от другого, на самом деле никто не знает точно, где находится переход от неживого к живому:

• Живое вещество обладает намного меньшей совокупной массой в отличие от неживого вещества (2,4-3,6×1012 т, что составляет меньше чем одну миллионную от массы других оболочек нашей планеты). В то же время живое вещество играет очень важную роль в биосфере;
• Ареал существования живого вещества ограничен участком на пересечении атмосферы, гидросферы и литосферы;
• В живом веществе значительно быстрее протекают химические реакции в отличие от химических реакций в неживом веществе (разница может быть в тысячи или миллионы раз);
• Живое вещество обладает значительно большей свободной энергией, чем неживое вещество;
• Живому веществу присуща смена поколений при наличии эволюции (то есть каждое следующее поколение обладает рядом новых признаков);
• Живое вещество имеет значительно большее химическое и морфологическое разнообразие. Оно не бывает представлено только жидкой или газообразной формой – организмы построены во всех трёх состояниях. Человеку известны более 2 миллионов органических соединений, из которых состоит живое вещество, в то время как неживое вещество состоит из около 2 тысяч соединений;
• Составляющие живого вещества устойчивы только в живых организмах;
• Живое вещество существует в виде индивидуальных организмов, размеры которых могут очень сильно различаться. Так, например, размеры вирусов не превышают 20 нм (1 нм = 10-9м), великаны животного мира киты вырастают не больше 33 м в длину, а такие гигантские растения, как секвойя, могут быть больше 100 м в высоту (абсолютный рекорд – секвойя “Гиперион”, высота 115.5 метров);
• Живому существу в значительной степени присуще саморегулируемое движение.

 

 

10.  Происхождение человека, эволюция человека.

 

Антропогенез – часть биологической эволюции, которая привела к появлению человека разумного (лат. Homo sapiens), отделившегося от прочих гоминид, человекообразных обезьян и плацентарных млекопитающих, процесс историко – эволюционного формирования физического типа человека, первоначального развития его трудовой деятельности, речи.

В эволюционном контексте термин “человек” относится не только к ныне живущим людям, но и к представителям вымерших видов рода Homo. Кроме того, исследования антропогенеза распространяются на других гоминид, например, австралопитеков.

Род Homo отделился от австралопитеков или подобных им гоминин около 2 млн. лет назад в Африке.

Существовало несколько видов людей, большинство из которых вымерло. К ним, в частности, относятся эректусы и неандертальцы.

Проблемы антропогенеза  стали изучаться в XVIII веке. До этого времени господствовало представление, что человек и природа всегда были и являются такими, как их создал Бог.

Однако постепенно в  науке, культуре, общественном сознании утверждалась идея развития, эволюции, в том числе и применительно к человеку.

Приматы  – одна из старейших групп современных плацентарных млекопитающих.

Эволюционная история приматов может быть прослежена примерно на 90 млн. лет назад, когда приматообразные разделились на приматов и шерстокрылов.

85 млн. лет назад сухоносые обезьяны отделились от мокроносых. Около 80 млн. лет назад разошлись линии долгопятообразных и обезьянообразных, а лемурообразные отделились от лориобразных.

После глобального похолодания, когда около 30 млн. лет назад, в раннем олигоцене, Антарктида начала покрываться льдом, приматы вымерли повсеместно кроме Африки, Америки и юга Азии.

Одним из выживших был грифопитек — ископаемая обезьяна, жившая на территории современной Германии и Турции около 16,5 млн. лет назад, на 1,5 млн. лет раньше, чем подобные виды появились в Африке.

Возможно, первые человекообразные обезьяны также появились не в  Африке, а в Евразии.

С другой стороны, высказываются предположения, что предки гоминид мигрировали в Евразию из Африки около 17 млн. лет назад, когда эти континенты некоторое время были соединены, прежде чем вновь разделились при расширении Средиземного моря.

В начале миоцена климат снова стал тёплым, и они могли процветать в Евразии, после чего ареал обитания одного из них, дриопитека, распространился из Европы или западной части Азии в Африку.