Шпаргалки по концепции современного естествознания

 

28 вопрос. Биоценозы и биогеоценозы.

Биоценоз

- взаимосвязанная совокупность  микроорганизмов, растений, грибов  и животных, населяющих более  или менее однородный участок  суши или водоема, и характеризующихся  определёнными отношениями как  между собой, так и с абиотическими факторами окружающей среды

(компоненты и явления  неживой, неорганической природы,  прямо или косвенно воздействующие  на живые организмы.)

По систематическим  признакам биоценоз делится на фитоценоз, зооценоз и микробоценоз.

Фитоценоз

- устойчивая естественная  группировка видов растений в  пределах одного биоценоза.

Зооценоз

- совокупность взаимосвязанных  и взаимозависимых видов животных, сложившаяся в пределах одного  биоценоза.

Микробиоценоз

- сообщество микроорганизмов  растительного и животного происхождения.  Микробиоценозы составляют бактерии, грибы, актиномицеты, микроскопические низшие водоросли и др.

Функционально биоценоз делится по ступеням экологической  пирамиды на группы организмов: продуцентов , консументов и редуцентов, объединенных трофическими связями.

Структурно биоценоз делятся на горизонты, слои, ярусы, пологи, меротопы.

Биоценоз характеризуется  биомассой и биологической продуктивностью. В месте с биотопом биоценоз составляет биогеоценоз.

Биогеоценоз

взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных  между собой обменом веществ  и энергии; одна из наиболее сложных природных систем. К живым компонентам Б. относятся автотрофные организмы

(фотосинтезирующие зелёные  растения и хемосинтезирующие  микроорганизмы) и гетеротрофные  организмы

(животные, грибы, многие  бактерии, вирусы), к косным

— приземный слой атмосферы с её газовыми и тепловыми ресурсами, солнечная энергия, почва с её водо-минеральными ресурсами и отчасти кора выветривания (в случае водного Б. — вода). В каждом Б. сохраняется как однородность (гомогенная или чаще мозаичногомогенная) состава и строения компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними. Особенно важную роль в Б. играют зеленые растения (высшие и низшие), дающие основную массу живого вещества. Они производят первичные органические материалы, вещество и энергия которых используются самими растениями и по цепям питания передаются всем гетеротрофным организмам.

 

29 вопрос. Развитие представлений о природе теплоты и первое начало термодинамики. Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.

Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.

Вновь был поставлен  вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая "жидкость", способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.

Согласно другой точке зрения, теплота  — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.

Таким образом, представление о  тепловых явлениях и свойствах связывалось  с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова "корпускула" (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.

Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М.В. Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании "наибольшей или последней степени холода", когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.

Первое начало термодинамики  — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX века в  результате работ немецкого учёного  Ю. Р. Майера, английского физика Дж. П. Джоуля и немецкого физика Г. Гельмгольца. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

 

30 вопрос. Роль Римского клуба в научном осмыслении глобальных проблем современности. РИМСКИЙ КЛУБ (Club of Rome) – международная неправительственная организация, деятельность которой направлена на стимулирование изучения глобальных проблем. Основана в 1968 итальянским менеджером и общественным деятелем А.Печчеи.

Сущность и типология глобальных проблем. Явления, которые принято называть «глобальными проблемами», возникли в середине 20 в., осознаны научной общественностью были спустя 20 лет. Глобальные проблемы – это проблемы, касающиеся (в той или иной степени) всех стран и народов, решение которых возможно лишь объединенными усилиями всего мирового сообщества. С решением этих проблем связано само существование земной цивилизации или, по крайней мере, ее дальнейшее развитие (См. также ГЛОБАЛИЗАЦИЯ; АНТИГЛОБАЛИСТСКОЕ ДВИЖЕНИЕ).

Глобальные проблемы имеют комплексный  характер, плотно взаимопереплетаясь друг с другом. С известной долей условности можно выделить два основных блока (Рис. 1):

 

1) проблемы, связанные с противоречием  между обществом и окружающей  средой (система «общество – природа»);

2) социальные проблемы, связанные с противоречиями внутри общества (система «человек – общество»).

Перечисленные проблемы вызревали  асинхронно. Английский экономист Т.Мальтус  еще в начале 19 в. сделал вывод  об опасности чрезмерного роста  населения. После 1945 стала очевидна угроза развития оружия массового уничтожения. Разрыв мира на передовой «богатый Север» и отсталый «бедный Юг» был осознан как проблема только в последней трети 20 в. Проблема международной организованной преступности стала острой лишь в конце 20 в.

Тем не менее, корректно считать моментом рождения глобальных проблем середину 20 в. Именно в этот период развертываются два процесса, которые представляются основными первопричинами современных глобальных проблем. Первый процесс – глобализация социально-экономической и политической жизни, основанная на формировании относительно единого мирового хозяйства. Второй – развертывание научно-технической революции (НТР), которая многократно умножила все возможности человека, в том числе и по самоуничтожению. Именно по мере действия этих процессов проблемы, ранее остававшиеся локальными, превращаются в глобальные. Например, опасность перенаселения затронула все страны тогда, когда в развитые государства хлынули волны мигрантов из развивающихся стран, а правительства этих стран стали требовать «нового международного порядка» – безвозмездной помощи как платы за «грехи» колониального прошлого.

Для осознания глобальных проблем  и поиска путей их решения первостепенную роль сыграл Римский клуб.

 Организация деятельности Римского клуба. Свою деятельность Клуб начал в 1968 со встречи в Академии Деи Линчеи в Риме, откуда пошло название этой некоммерческой организации. Ее штаб-квартира находится в Париже.

У Римского клуба нет  штата и формального бюджета. Его деятельность координируется исполнительным комитетом, состоящим из 12 человек. Пост президента клуба последовательно  занимали А.Печчеи, А.Кинг (1984–1991) и  Р.Диес-Хохлайтнер (с 1991).

Согласно правилам, действительными членами Клуба могут быть не более 100 человек из разных стран мира. Среди членов Клуба преобладают деятели науки и политики из развитых стран. Кроме действительных, есть почетные и ассоциированные члены.

Работе Римского клуба  способствуют более 30 национальных ассоциаций Римского клуба, которые ведут в своих странах пропаганду концепций клуба.

Россия в начале 2000-х  представлена в Клубе тремя людьми: почетным членом клуба является М.Горбачев, действительными членами – Д.Гвишиани и С.Капица. Ранее членами Клуба были Е.К.Федоров, Е.М.Примаков и Ч.Айтматов. В 1989 в СССР была создана Ассоциация содействия Римскому клубу, после распада СССР она реформировалась в Российскую ассоциацию содействия Римскому клубу (президент – Д.В.Гвишиани).

Основным «продуктом» деятельности Клуба являются его доклады, посвященные приоритетным глобальным проблемам и путям их решения. По заказу Римского клуба видными учеными подготовлено более 30 докладов (Табл.). Кроме того, в 1991 руководителями Клуба был подготовлен первый доклад от имени самого Римского клуба – «Первая глобальная революция».

 

31 вопрос. Принцип  неопределенности Гейзенберга в квантовой механике. Этот принцип впервые сформулировал известный немецкий физик В. Гейзенберг (1901—1976) в виде соотношения неточностей при определении сопряженных величин в квантовой механике. Теперь его обычно называют принципом неопределенности. Суть его заключается в следующем: если мы стремимся определить значение одной из сопряженных величин в квантово-механическом описании, например координаты х, то значение другой сопряженной величины, а именно импульса р = mv, нельзя определить с такой же точностью. Иначе говоря, чем точнее определяется одна из сопряженных величин, тем с меньшей точностью определяется другая величина. Это соотношение неточностей, или принцип неопределенности, выражается следующей формулой: Δх *Δр = h, где Δx — обозначает изменение или приращение координаты, Δр — приращение импульса, h — постоянную Планка.

Таким образом, принцип неопределенности постулирует: Невозможно с одинаковой точностью определить и положение, и импульс микрочастицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянную Планка.

На практике, конечно, неточности измерения  бывают значительно больше, чем тот  минимум, который предписывает принцип неопределенности, но речь идет о принципиальной стороне дела. Границы, которые устанавливаются принципом неопределенности, не могут быть преодолены путем совершенствования средств измерения. Поэтому принцип неопределенности, по крайней мере, в настоящее время считается фундаментальным положением квантовой механики и неявно фигурирует в ней во всех рассуждениях. Теоретически не исключается возможность отклонения этого принципа и соответственно изменения связанных с ним законов квантовой механики, но пока он считается общепризнанным.

Из принципа неопределенности непосредственно  следует, что вполне возможно осуществить  эксперимент, с помощью которого

можно с большой точностью определить положение микрочастицы, но в таком  случае импульс ее будет определен менее точно. Наоборот, если импульс микрочастицы будет определен с возможной степенью точности, тогда ее положение будет определено недостаточно точно. В квантовой механике любое состояние системы описывается посредством так называемой волновой функции, но в отличие от классической механики эта функция определяет параметры ее будущего состояния не достоверно, а лишь с той или иной степенью вероятности. Это означает, что для того или иного параметра системы волновая функция может давать лишь вероятностные предсказания. Например, будущее положение какой-либо частицы системы будет определено лишь в некотором интервале значений, точнее говоря, для нее будет известно лишь вероятностное распределение значений. Таким образом, квантовая физика фундаментально отличается от классической физики тем, что ее предсказания имеют лишь вероятностный характер и потому она не обеспечивает точных предсказаний, к каким мы привыкли в классической механике. Именно эта неопределенность предсказаний больше всего вызывает споры среди ученых, некоторые из которых стали в связи с этим говорить об индетерминизме квантовой механики. Отметим, что представители прежней, классической физики были убеждены, что по мере развития науки и совершенствования измерительной техники законы науки станут все более точными и достоверными. Поэтому они верили, что никакого предела для точности предсказаний не существует. Принцип неопределенности, лежащий в основе квантовой механики, в корне подорвал эту веру. 

Если поведение микрообъектов  можно рассматривать как с корпускулярной, так и волновой точки зрения, то каким образом можно  описывать их поведение в целом? Очевидно, что ни корпускулярная, ни волновая картина в отдельности не дают адекватного их описания. В силу кажущейся противоречивости корпускулярных и волновых свойств Н. Бор в 1927 г. выдвинул принцип дополнительности для квантово-механического описания микрообъектов, согласно которому корпускулярная картина такого описания должна быть дополнена альтернативным волновым описанием. Действительно, в одних экспериментах микрообъекты, например электроны, ведут себя как типичные корпускулы, в других — как волновые структуры. Нельзя, конечно, думать, что волновые и корпускулярные свойства у них возникают вследствие определенных экспериментальных условий. На самом деле такие свойства при этих экспериментах только проявляются и обнаруживаются. Мы приходим, таким образом, к выводу, что дуализм микрообъектов, заключающийся в объединении в этом объекте одновременно волновых и корпускулярных свойств, представляет собой фундаментальную характеристику объектов микромира. Опираясь именно на эту характеристику, мы только и можем адекватно описать, понять и объяснить другие их особенности и микромира в целом.

В настоящее время принцип дополнительности пытаются использовать не только в квантовой физике, но и во всех тех случаях, когда приходится описывать явления или процессы с противоречащими свойствами. Следует, однако, иметь в виду, что в квантовой физике необходимость использования этого принципа обусловлена дискретной природой ее объектов и квантовым характером величин, которые применяются при их описании.

 

32 вопрос. Отличие синтетической теории эволюции от дарвиновской.   

Синтетическая теория эволюции впитала  в себя основные положения классического  дарвинизма. По-прежнему ведущим эволюционным фактором признается естественный отбор, материал для которого поставляет индивидуальная наследственная изменчивость, носящая случайный характер. Правда, Ч. Дарвин только констатировал наличие генетического разнообразия, а создатели СТЭ уже представляли механизмы, обуславливающие его.

Вместе с тем, СТЭ  дополнила и развила идеи, высказанные  Ч. Дарвином. Наименьшей эволюционирующей единицей стала считаться не особь, а популяция. Были открыты новые  факторы и механизмы эволюционного процесса, такие как дрейф генов, полиплоидизация, гибридизация и др. Стало очевидно, что естественный отбор не может приводить к видообразованию, если отсутствует изоляция между популяциями. На смену типологической концепции вида, принятой во времена Ч. Дарвина, пришла биологическая концепция: СТЭ делает акцент не на морфологические различия между видами, а на том, что вид — генетически целостная и замкнутая система, что обеспечивается потоком генов внутри вида и отсутствием межвидовых скрещиваний.