Цит. по: Концепции современного естествознания. 2-е изд. Ростов-на-Дону:
Феникс, 1999. С. 344..Реферат на тему:
Водопад Хоптаун Фолс, Австралия
Бахальпзее в Швейцарских Альпах
Блеск молнии во время извержения большого вулкана Галунггунг, Западная Ява, 1982 год
Приро́да — материальный мир Вселенной, в сущности — основной объект изучения науки. В быту слово «природа» часто употребляется в значении естественная среда обитания (всё, что не создано человеком).
Фотография Земли, сделанная в 1972 году экипажем Аполлон-17
Земля — единственная известная в настоящий момент планета, способная поддерживать жизнь, и её природные особенности являются предметом многих научных исследований. Она является третьей по счёту от Солнца планетой Солнечной системы и крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Основные климатические особенности Земли заключаются в наличии двух больших полярных регионов, двух относительно узких умеренных зон и одного широкого экваториально-тропического региона[1]. Количество осадков на планете варьируется в широких пределах в зависимости от местоположения и колеблется от миллиметра до нескольких метров осадков в год. Около 71 % поверхности Земли занимает океан. Остальная часть состоит из континентов и островов, причём бо́льшая часть суши, населённой людьми, находится в северном полушарии.
Эволюция Земли происходила посредством геологических и биологических процессов, которые оставили следы первоначальных условий. Поверхность планеты разделена на несколько непрерывно движущихся литосферных плит, которые приводят к периодическому слиянию и разъединению континентов. Внутренняя часть Земли состоит из толстого слоя расплавленной мантии и железного ядра, генерирующего магнитное поле.
Состав текущей атмосферы был существенно изменён по сравнению с первоначальной посредством жизнедеятельности различных форм жизни[2], которые создают экологическое равновесие, стабилизирующее условия на поверхности. Несмотря на значительные различия в климате в зависимости от широты и других географических факторов, средний глобальный климат достаточно стабилен во время межледниковых периодов[3], а изменение на 1-2 градуса средней глобальной температуры исторически имели серьёзное влияние на экологический баланс и географию Земли[4][5].
Три типа границ тектонических плит
Геология — комплекс наук о составе, строении земной коры и размещённых в ней полезных ископаемых. Комплекс наук в составе геологии занимается изучением состава, структуры, физических свойств, динамики и истории земных материалов, а также процессов, посредством которых они образуются, перемещаются и изменяются. Геология — одна из основных академических дисциплин, которая помимо прочего имеет важное значение для добычи минерального и углеводородного сырья, прогнозирования и смягчения последствий стихийных бедствий, расчётов в геотехнических областях (англ.) и изучения климата и окружающей среды в прошлом.
Анимация разделения суперконтинента Пангея
По мнению учёных Земля образовалась 4,54 миллиарда лет назад из межзвёздного газопылевого облака, наряду с Солнцем и другими планетами[6]. Луна сформировалась примерно на 20 миллионов лет позже в результате столкновения массивного тела с Землёй. Расплавленный наружный слой Земли со временем охлаждался, в результате чего сформировалась твердая оболочка — кора. Выделение газов и вулканическая активность привели к возникновению первичной атмосферы. Конденсация водяного пара (большинство которого образовалось изо льда комет) привела к возникновению океанов и других водных ресурсов[7]. После чего считается, что высокоэнергетическая химия привела к возникновению самовоспроизводящейся молекулы около 4 миллиардов лет назад[8].
Поверхность Земли менялась на протяжении сотен миллионов лет, время от времени объединяясь в суперконтинент, а затем снова распадаясь на отдельные континенты. Примерно 750 миллионов лет назад начал разделяться самый древний из известных суперконтинентов — Родиния. Через некоторое время континенты снова соединились и сформировали Паннотию (англ.), которая разъединилась около 540 миллионов лет назад. Затем образовался последний суперконтинент — Пангея, который разделился около 180 миллионов лет назад[9].
Предполагается, что во время Неопротерозойской эры было масштабное оледенение Земли, во время которого льды достигали экватора. Эта гипотеза получила название «Земля-снежок» и представляет особый интерес, поскольку это время предшествовало кембрийскому взрыву, произошедшему около 530—540 миллионов лет назад во время которого начали распространяться многоклеточные формы жизни[10].
После кембрийского взрыва было пять чётко выраженных массовых вымираний[11]. Последнее массовое вымирание произошло около 65 миллионов лет назад, когда, вероятно, столкновение Земли с метеоритом вызвало вымирание динозавров и других крупных рептилий. Следующие 65 миллионов лет привели к возникновению большого разнообразия млекопитающих[12].
Несколько миллионов лет назад человекообразные обезьяны в Африке приобрели способность к прямохождению[13]. Последующее появление человека, развитие им сельского хозяйства и цивилизации явились причиной влияния на Землю быстрее, чем все предыдущие формы жизни и затрагивало как природу, так и глобальный климат.
Современная эпоха рассматривается как часть массового вымирания, называемого Голоценовым вымиранием (англ.) и являющегося наиболее быстрым из всех вымираний[14][15]. Некоторые учёные, например Э. О. Уилсон из Гарвардского университета, считают, что разрушение человеком биосферы может привести к исчезновению половины всех видов в ближайшие 100 лет[16]. Масштабы текущего вымирания всё ещё изучаются, обсуждаются и рассчитываются биологами[17].
Синий свет рассеивается газами в атмосфере сильнее, чем другие длины волн, тем самым придавая Земле синий ореол
Атмосфера Земли является ключевым фактором в поддержании планетарной экосистемы. Тонкий слой газов, окружающий Землю, удерживается под действием силы тяжести планеты. Сухой воздух атмосферы состоит из 78 % азота, 21 % кислорода, 1 % аргона, углекислого газа и других соединений в незначительных количествах. Также воздух содержит непостоянное количество водяного пара[18][19]. Атмосферное давление снижается постепенно с увеличением высоты и на высоте около 19—20 км уменьшается до такой степени, что начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Поэтому с точки зрения физиологии человека, «космос» начинается уже на высоте 15—19 км. Атмосфера Земли на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20) имеет так называемый озоновый слой, состоящий из молекул O3. Он играет важную роль в поглощении опасного ультрафиолетового (УФ) излучения, тем самым защищая всё живое на поверхности от губительного излучения. Атмосфера также сохраняет тепло в ночное время, уменьшая перепады температур.
Планетарный климат — мера долгосрочных тенденций в погоде. На климат планеты влияют различные факторы, в том числе океанические течения, поверхностное альбедо, парниковые газы, изменение солнечной светимости и изменения орбиты планеты. Согласно заключениям учёных, Земля в прошлом претерпевала кардинальные изменения климата, включая ледниковые периоды.
Климат региона зависит от ряда факторов и прежде всего от широты. Диапазон широт с подобными климатическими признаками образует климат региона. Существует несколько таких регионов, начиная от экваториального климата и заканчивая полярным климатом южного и северного полюсов. На климат также влияют сезоны, которые возникают вследствие наклона земной оси относительно плоскости орбиты. Из-за наклона летом или зимой одна часть планеты получает большее количество солнечной энергии, чем другая. Это ситуация меняется по мере того как Земля перемещается по орбите. В любой момент времени северное и южное полушария имеют противоположные сезоны.
Торнадо в центральной Оклахоме
Земные погодные явления происходят почти исключительно в нижней части атмосферы (тропосфере) и служат конвективной системой перераспределения тепла. Океанические течения являются одним из важнейших факторов, определяющим климат, особенно крупные подводные термохалинные циркуляции, которые распределяют тепловую энергию от экваториальных зон к полярным регионам. Эти потоки помогают смягчить температурные различия зимы и лета в умеренных зонах. Кроме того, без перераспределения тепловой энергии с помощью океанских течений и атмосферы, в тропиках было бы гораздо жарче, а в полярных регионах намного холоднее.
Погода может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Экстремальные погодные условия, такие как торнадо, ураганы и циклоны могут выделять большое количество энергии по пути следования и причинять сильные разрушения. Поверхностная растительность развила зависимость от сезонных изменений погоды, и резкие изменения, продолжающиеся всего несколько лет, могут оказать существенное влияние, как на растительность, так и на животных, которые потребляют растительность в пищу.
Погода является хаотической системой, которая легко меняется вследствие небольших изменений в окружающей среде, поэтому точные прогнозы погоды в настоящее время ограничиваются лишь несколькими днями. В настоящее время по всему миру происходят два процесса: средняя температура возрастает и региональный климат претерпевает заметные изменения[20].
Капли воды
Вода — химическое вещество, состоящее из водорода и кислорода и необходимое для жизнедеятельности всех известных форм жизни[21]. В обычном понимании термин вода соотносится только с жидкой формой или состояниям, однако вещество также имеет твёрдое состояние (лёд) и газообразное — водяной пар. Вода покрывает 71 % поверхности Земли и сосредоточена главным образом в океанах и других крупных водоёмах[22]. Помимо этого приблизительно 1,6 % воды находится под землёй в водоносных горизонтах и около 0,001 % в воздухе в виде пара и облаков (образованных из твёрдых и жидких частиц воды), а также атмосферных осадков[23]. Океаны содержат 97 % поверхностных вод, ледники и полярные шапки около 2,4 %, реки, озёра и пруды — оставшиеся 0,6 %. Кроме того, незначительное количество воды на Земле содержится в биологических организмах и выпускаемой человеком продукции.
Атлантический океан с высоты птичьего полета
Океан вмещает основную массу солёной воды Земли, а также является основным компонентом гидросферы. Хотя общепризнанным является разделение водного пространства Земли на несколько отдельных океанов, но вместе они составляют один глобальный, связанный между собой массив солёной воды, часто называемый Мировым океаном или глобальным океаном[24][25]. Около 71 % поверхности Земли (площадью 361 млн квадратных километров) покрыто Мировым океаном. Глубина на большей части территории Мирового океана превышает 3000 метров, а средняя солёность составляет около 35 частей на тысячу (ppt), т.е 3,5 %.
Основные границы океанов определены континентами, различными архипелагами и другими критериями. На Земле выделяют следующие океаны (в порядке убывания размера): Тихий океан, Атлантический океан, Индийский океан, Южный океан и Северный Ледовитый океан. Части Мирового океана, окружённые сушей или возвышениями подводного рельефа называют морями, заливами, бухтами. На Земле также существуют солёные водоёмы, которые имеют меньший размер и не связаны с Мировым океаном. Два характерных примера — это Аральское море и Большое Солёное озеро.
Озеро Мапурика в Новой Зеландии
Озеро — компонент гидросферы, представляющий собой естественный или искусственно созданный водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном)[26]. На Земле водоём считается озером в том случае, когда он не является частью Мирового океана, при этом он больше и глубже, чем пруд, а также питается водами рек. Единственным известным местом, помимо Земли, где осуществляется подпитка озёр внешними источниками является Титан — крупнейший спутник Сатурна. На поверхности Титана учёными обнаружены озёра этана, скорее всего, смешанного с метаном. Сейчас точно не известны источники подпитки озёр Титана, однако его поверхность вырезана многочисленными руслами рек. Естественные озёра на Земле, как правило, находятся в горных районах, рифтовых зонах, а также в зонах с продолжающимся или недавним оледенением. Другие озёра находятся в бессточных областях или вдоль направления течения больших рек. В некоторых частях земного шара озёра присутствуют в большом количестве вследствие хаотической структуры дренажа, оставшейся со времён последнего ледникового периода. Все озёра являются временными образованиями по геологическим масштабам времени, поскольку они будут медленно заполняться отложениями или выливаться из содержащих их бассейнов.
Пруд Перекошка на Слобожанщине
Пруд — водоём со стоячей водой, естественного или искусственного происхождения, с размерами, меньшими, чем у озера. Прудами являются разнообразные искусственные водоёмы: водные сады (англ.), предназначенные для эстетического украшения, рыбные пруды (англ.), предназначенные для коммерческого разведения рыбы и солнечные пруды (англ.) для хранения тепловой энергии. Пруды и озёра отличаются от ручьёв скоростью течения воды.
Нил в Каире — столице Египта
Река — природный водный поток (водоток)[27], текущий в выработанном им углублении — постоянном естественном русле и питающийся за счёт поверхностного и подземного стока с его бассейна. Обычно река впадает в океан, море, озеро или другую реку, но в некоторых случаях она может теряться в песках или болотах, а также полностью пересыхать, не достигнув другого водоёма. Ручей, протока, родник, источник, ключ считаются малыми реками. Река является частью гидрологического цикла. Вода в реках, как правило, собирается из осадков посредством поверхностного стока, таяния естественного льда и снежных покровов, а также из подземных вод и родников.
Ручей в Архангельской области
Ручей — небольшой водоток, обычно шириной от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Ручьи важны в качестве каналов в круговороте воды, инструментов глубинного дренажа, а также коридоров для рыб и миграций в дикой природе. Биологическая среда обитания в непосредственной близости от ручьёв называется прибрежная зона. Учитывая статус происходящего голоценового вымирания (англ.), ручьи играют важную роль в соединении фрагментированных мест обитания (англ.) и, следовательно, в сохранении биоразнообразия. Изучением ручьёв и водных путей занимается поверхностная гидрология и является основным элементом экологической географии[28].
Озеро Лох-Ломонд в Шотландии образует относительно изолированную экосистему.[29]
Экосисте́ма — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), а также системы связей и обмена веществом и энергией между ними. Экосистемы состоят из различных абиотических и биотических компонентов, взаимосвязанных между собой[30]. Структура и состав экосистем определяются различными факторами окружающими среды между которыми имеется система связей, и изменение этих факторов приводит к динамическим изменениям в экосистеме. Почва, атмосфера, солнечное излучение, вода и живые организмы являются одними из наиболее важных компонентов экосистемы.
Центральной концепцией в понятии экосистемы является идея, что живые организмы взаимодействуют с любым другим элементом в их локальной среде. Юджин Одум, основатель экологии, говорил: «Любой элемент, содержащий все организмы (то есть „сообщество“) в данной области и взаимодействующий с физической средой таким образом, что поток энергии приводит к чётко определённой трофической структуре, биотическому разнообразию и материальным циклам (то есть обмен материалами между живыми и неживыми частями) в пределах системы является экосистемой»[31]. В пределах экосистемы виды связаны в пищевой цепи и зависят друг от друга, а также осуществляют обмен энергией и материей между собой и с окружающей средой[32].
Меньший по размеру элемент называется микроэкосистемой. Примером микросистемы может быть камень и разнообразная жизнь под ним. Макроэкосистема может включать в себя целый экорегион с его бассейном[33].
Девственные буковые леса в национальном парке Биоградская гора в Черногории.
Как правило, дикой местностью (диким местом), считается район, который не был существенно изменён человеческой деятельностью. WILD Foundation даёт более подробное определение: «Наиболее нетронутые дикие природные территории, оставшиеся на нашей планете — те последние действительно дикие места, которые не находятся под контролем людей и не имеют дорог, трубопроводов и другой промышленной инфраструктуры». Дикие места могут быть в заповедниках, имениях, ранчо, резервациях, заказниках, национальных парках и даже в городских районах вдоль рек, оврагов и других нетронутых человеком мест. Уголки дикой природы и охраняемые парки очень важны для выживания некоторых животных и растительных видов, экологических исследований, сохранения среды обитания и отдыха человека. Некоторые писатели считают, что дикие места являются жизненно важными для души человека и творческого потенциала[34], а некоторые экологи рассматривают дикую местность в качестве неотъемлемой части самоподдерживающейся природной экосистемы планеты — биосферы. Дикие места также могут сохранять исторические генетические черты и предоставлять среду обитания для дикой флоры и фауны, которую трудно воссоздать в зоопарках, дендрариях или лабораториях.
Дикая утка с утятами — размножение необходимо для продолжения жизни
На текущий момент нет единого мнения касательно понятия жизни, однако учёные в целом признают, что биологическое проявление жизни характеризуется организацией, метаболизмом, ростом, адаптацией, реакцией на раздражители и воспроизводством[35]. Также можно сказать, что жизнь является характеристикой состояния организма.
Свойства, характерные для земных организмов (растений, животных, грибов, простейших, архей и бактерий) следующие: они состоят из клеток на углеродо-водной основе со сложной организацией, имеют метаболизм, способность к росту, реагированию на раздражители и воспроизводству. Сущность, обладающая такими свойствами, как правило, считается жизнью. Однако не в каждом определении жизни утверждается, что все эти свойства необходимы.
Биосфера является частью внешней оболочки Земли, включающей землю, поверхностные породы, воду, воздух и атмосферу — всего того, в рамках чего существует жизнь, и что, в свою очередь, изменяют или трансформируют биотические процессы. С широкой геофизиологической точки зрения, биосфера — это глобальная экологическая система, объединяющая всех живых существ и их связи, включая взаимодействие с элементами литосферы (породы), гидросферы (вода) и атмосферы (воздух). В настоящее время вся Земля содержит более 75 млрд тонн биомассы (жизни), которая живёт в различных средах в биосфере[36].
Свыше 90 % от общей биомассы на Земле составляют растения от которых в значительной степени зависит жизнь животных[37]. На сегодняшний день выявлено более 2-х миллионов видов растений и животных[38], а оценки фактического числа существующих видов варьируются в диапазоне от нескольких миллионов до более чем 50 миллионов[39][40][41]. Число видов постоянно меняется с появлением новых видов и исчезновением других[42][43]. Общее число видов в настоящее время быстро снижается[44][45][46].
Тропические леса Амазонки в Бразилии. Тропические леса Южной Америки содержат наибольшее разнообразие видов на Земле[47][48].
В настоящий момент доподлинно известно, что жизнь существует только на Земле (см. астробиология). Возникновение жизни всё еще недостаточно изученный процесс, но как полагают учёные, это произошло около 3,9 — 3,5 млрд лет назад во время катархея или архея, когда условия окружающей среды существенно отличались от нынешних[49]. Первоначальные формы жизни обладали основными механизмами саморепликации и наследуемыми признаками. Как только зародилась жизнь, процесс эволюции посредством естественного отбора привёл к развитию всё более разнообразных форм жизни. Виды, которые не смогли адаптироваться к изменениям окружающей среды и конкуренции со стороны других форм жизни вымерли, однако из окаменелостей можно получить информацию о многих древних организмах.
Появление фотосинтеза у простейших форм растительной жизни по всему миру позволило создать условия на планете для развития более сложной жизни. Образующийся в результате реакции фотосинтеза кислород накапливался в атмосфере, что дало начало образованию озонового слоя. Объединение меньших клеток в более крупные структуры привело к развитию ещё более сложных клеток, называемых эукариотами[50]. Клетки в колониях становились более специализированными, что привело к появлению истинно многоклеточных организмов. С наличием озонового слоя, поглощающего вредное ультрафиолетовое излучение, жизнь распространилась по всей Земле.
Микроскопический клещ Lorryia formosa.
Первой формой жизни, которая развилась на Земле, были микроорганизмы, и они оставались единственной формой жизни на планете примерно до миллиарда лет назад, когда стали появляться многоклеточные организмы[51]. Микроорганизмы — это одноклеточные организмы, микроскопических размеров, включающие в себя бактерии, грибы, археи и протистов.
Эти формы жизни можно найти практически в любом месте на Земле, где есть вода, в том числе внутри пород[52]. Их воспроизводство является быстрым и интенсивным. Сочетание высокой скорости мутации и способности горизонтального переноса генов делает их хорошо адаптируемыми и способными выжить в новых условиях, включая космическое пространство[53][54]. Они составляют существенную часть планетарной экосистемы, хотя некоторые микроорганизмы являются патогенными и могут представлять риск для здоровья других организмов.
, Фауна и Биология.
Разнообразие видов растений.
Ещё в древности люди делили все живые организмы на животных и растения. Аристотель классифицировал животных в своей работе «История животных», а его ученик Теофраст написал параллельную работу о растениях «История растений»[55]. Позднее, в XVIII веке Карл Линней разделил природный мир на три «царства»: минеральное, растительное (лат. Regnum Vegetabile) и животное (лат. Regnum Animale), использовав четыре уровня («ранга»): классы, отряды, роды и виды. В 1969 году Роберт Хардинг предложил систему классификации с пятью царствами, которая пользуется популярностью и сейчас. Она основывается на различиях организмов в питании — представители царства Растений многоклеточные автотрофы, животные — многоклеточные гетеротрофы, грибы — многоклеточные сапротрофы. Царства Протистов и Бактерий включают в себя одноклеточных и простейших организмов. Все пять царств разделены на надцарства эукариоты и прокариоты, в зависимости от того, имеют ли клетки этих организмов ядро.
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Тема природы в искусстве в наиболее полной мере раскрывается в эпоху романтизма. В искусстве природа часто наделяется человеческими чертами, устремлениями, волей. Природа выступает в качестве неразумного, инстинктивного начала, противостоящего человеческому духу. Природа также трактуется как исток, первобытное состояние мира, поэтому иногда считается, что ей свойственна девственность и чистота. Уставший от цивилизации человек ищет успокоение на лоне природы. В XX веке появляется тема природы, мстящей человеку в виде стихийных бедствий. Современное неоязычество во многом является культом природы. Многообразие и сложность природных явлений и структур позволяют говорить о её мудрости и способности быть учителем для людей.
Некритичный перенос антропоморфизации природы из области искусства в научные и учебные тексты вносит в них элемент мистицизма, подменяя объяснение причин явлений отсылками на волю и разум Природы.
wreferat.baza-referat.ru
Министерство образования и науки РФ
Московский государственный университет геодезии и картографии
Кафедра прикладной информатики
Реферат
На тему «Отличие живой природы от неживой»
Специальность «Концепция современного естествознания»
Москва 2010г.
Содержание
Введение
Живая природа
Неживая природа
Теория биологической эволюции
Гипотезы происхождения жизни
Различия живой и неживой природы
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Грандиозное многообразие окружающего нас мира распадается на две большие области: неживую и живую природу. Природа — материальный мир Вселенной, в сущности — основной Объект изучения науки. В быту слово «природа» часто употребляется в значении естественная среда обитания. Основные естественные науки, посвященные изучению неживой природы, — это астрономия, физика и химия. Исследованием живой природы занимается биология (от греч. bios — жизнь и logos — учение, наука).
Представленная работа посвящена теме "Отличие живой природы от неживой".
Вопросам исследования посвящено множество работ. В основном материал, изложенный в учебной литературе, носит общий характер.
Актуальность настоящей работы обусловлена большим интересом к теме различия живой и неживой природ в современной науке. Рассмотрение вопросов связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость.
В рамках достижения поставленной цели нами были поставлены и решены следующие задачи:
1. Провести анализ живой природы
2. Провести анализ неживой природы
3. Раскрыть сущность теории биологической эволюции
4. Изучить гипотезы происхождения жизни
5. Сравнить живую и неживую природу и выявить различия
Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, состоящую из 5 глав, заключение и список литературы.
Далее мы раскроем сущность понятия живая природа.
Живая природа
Живая природа — совокупность организмов. Делится на пять царств: бактерии, грибы, растения и животные. Живая природа организуется в экосистемы, которые составляют биосферу. Основной атрибут живой материи — генетическая информация, проявляющаяся в репликации и мутации. Развитие живой природы привело к появлению человечества.
Интерес к познанию живой природы возник у человека очень давно, еще в первобытную эпоху, и был тесно связан с его важнейшими потребностями: в пище, лекарствах, одежде, жилье и т.п. Однако только в первых древних цивилизациях люди стали целенаправленно и систематически изучать живые организмы, составлять перечни животных и растений, населяющих разные регионы земли. Наука, занимающаяся изучением живой природы, получила название биология. В настоящее время биология представляет собой целый комплекс наук о живой природе. Причем существуют различные классификации последних. Например, по объектам исследования биологические науки подразделяются на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию и антропологию.
По уровню организации живых объектов выделяются следующие науки:
· анатомия, посвященная изучению макроскопического строения животных;
· гистология, исследующая строение тканей;
· цитология, изучающая клетки, из которых состоят все живые организмы.
По свойствам, или проявлениям живого, биология включает в свой состав:
· морфологию — науку о структуре, или строении живых организмов;
· физиологию, которая изучает их функционирование;
· молекулярную биологию, исследующую микроструктуру живых тканей и клеток;
· экологию, рассматривающую образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой;
· генетику, которая изучает законы наследственности и изменчивости живых организмов.
Все эти классификации в известной степени условны и относительны и пересекаются друг с другом в различных пунктах. Такая многоплановость комплекса биологических наук во многом обусловлена необычайным многообразием живого мира.
К настоящему времени учеными обнаружено и описано более одного миллиона видов животных, около полумиллиона видов растений, несколько сотен тысяч видов грибов, более трёх тысяч видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число пока еще не описанных видов живого оценивается, по меньшей мере, в один миллион. Кроме того, огромное количество видов живых организмов давно вымерло. По современным научным данным за все время развития жизни на Земле существовало колоссальное количество различных видов живых существ — приблизительно пятьсот миллионов.
Понятно, что живая природа представляет собой качественно новый, более высокий уровень организации материи, или виток мировой эволюции, поднявшийся на необыкновенную высоту по сравнению со ступенью неживой природы. В чем же заключается столь радикальное отличие живой природы от неживой? Интуитивно все понимают, что такое живое и что — неживое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности. Оказывается, ответить на вопрос о том, что такое жизнь, довольно непросто.
Например, широко известно определение, предложенное немецким философом XIX в. Фридрихом Энгельсом, согласно которому жизнь — это способ существования белковых тел, важной особенностью которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. Тем не менее, живая мышь, например, и горящая свеча с физико-химической точки зрения находятся в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае — в результате дыхания, а в другом — в процессе горения. Данный пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут и неживые объекты; т.е. обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни. То же самое можно сказать и о белковой природе живых объектов. Так американский ученый Ф. Типлер в своей книге «Физика бессмертия» говорит следующее: «Мы не хотим привязывать определение жизни к молекуле нуклеиновой кислоты, потому что можно вообразить себе существование жизни, которая к этому определению не подходит. Если к нам в космический корабль явится внеземное существо, химическую основу которого составляет не нуклеиновая кислота, то нам все равно захочется признать его живым» Цит. по: Концепции современного естествознания. М.: ЮНИТИ, 1997. С. 159..
Таким образом, невозможно указать только на один какой-нибудь главный, или основополагающий признак, по которому различаются объекты живой природы и неживой. Поэтому современная биология при определении и описании живого исходит из необходимости перечисления нескольких принципиальных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность этих свойств может дать представление о специфике жизни. К таким свойствам, или признакам, относятся следующие:
· Живые организмы характеризуются гораздо более сложным устройством, чем неживые тела.
· Любой организм для поддержания своей жизнедеятельности получает энергию из окружающей среды. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
· Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если, например, вы толкнете камень, то он пассивно сдвинется с места, а если толкнуть животное, то оно отреагирует активно: убежит, нападет, изменит форму и т.д. Способность реагировать на внешние раздражения — это всеобщее свойство живых существ, как растений, так и животных.
· Живые организмы могут не только изменяться, они также и усложняются. Так, например, у растения появляются новые ветви, а у животного— новые органы, значительно отличающиеся и по внешнему виду, и по устройству от тех, которые их породили.
· Все живое размножается. Причем потомство и похоже на родителей, и в то же время чем-то от них отличается.
· Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной важной особенностью живых организмов — способностью передавать потомкам заложенную в них наследственную информацию, которая содержится в генах (от греч. genos — происхождение) — мельчайших и очень сложно утроенных частицах, находящихся в ядрах клеток живых организмов. Генетический материал направляет развитие организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако наследственная информация в процессе жизни организма, а также во время передачи несколько искажается или меняется. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
· Живые организмы хорошо приспособлены к среде своего обитания. Строение птицы, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует тем условиям, в которых они живут. Этого никак нельзя сказать о неживых телах: камню, например, «все равно», где находиться — он может лежать на дне реки или валяться в поле, или летать вокруг Земли в качестве ее естественного спутника. Однако если мы заставим, например, птицу жить в речных глубинах, а рыбу — в лесу, то эти живые существа, конечно же, погибнут. Говоря проще, основные отличия живого от неживого заключаются в том, что все живые организмы питаются, дышат, растут и размножаются, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.
Исследуя живой организм, биохимик отвечает на ряд вопросов:
1. Из каких химических соединений состоит клетка, ткань, орган или организм в целом?
2. Как взаимосвязаны эти химические соединения, как они образуются и взаимопревращаются?
3. Каким образом регулируются взаимопревращения веществ?
4. Чем биохимически отличается изучаемая клетка, ткань, орган от других клеток, тканей, органов, чем определяется выполнение ими их специфических функций ворганизме?
5. Как связаны превращения веществ с превращениями энергии?
В живой природе также можно выделить основные структурные уровни, или ступени сложности. Первый из них — это молекулярный уровень, представляющий собой предельно малые объекты живого, а именно молекулы ДНК, в которых заключена наследственная информация живых организмов. Следующий уровень является клеточным, за ним следуют органно-тканевый и организменный уровни. Далее идут популяционно-видовой и биогеоценотический, или экосистемный уровни. Биогеоценоз (экосистема)— это участок Земли со всеми живыми организмами, которые его населяют, и неживой среды их обитания; говоря иначе, со всеми компонентами составляющей его живой и неживой природы. Примерами биогеоценозов, или экосистем могут служить лес, озеро, поле и т.п. Завершающей ступенью в иерархии уровней организации живого мира является биосфера, которая представляет собой всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.
О том, каковы современные научные представления об эволюции и происхождении живой природы, мы поговорим позже.
Неживая природа
Неживая природа, или косная материя, представлена в виде вещества и поля, которые обладают энергией. Она организована в несколько уровней: элементарные частицы, атомы, химические элементы, небесные тела, звёзды, галактика и Вселенная. Вещество может пребывать в одном из нескольких агрегатных состояний (например, газ, жидкость, твёрдое тело, плазма). Развитие Неживой природы привело к появлению Живой природы.
Неживая природа существует на различных уровнях сложности. Первым из них, по современным представлениям, являются кварки, из которых состоят элементарные частицы. Далее следует уровень атомов, слагаемых из элементарных частиц, затем идут уровни: молекул, макроскопических тел, мегаобъектов, галактик, скоплений галактик, метагалактики и Вселенной. Важно отметить, что каждый последующий уровень не сводится механически к предыдущему. Например, атом не является простой механической суммой образующих его элементарных частиц, а представляет собой нечто более сложное и качественно новое по сравнению с этой суммой, и поэтому никак не сводим к ней. Вспомним, одна из характерных черт третьей, или современной научной картины мира — это антимеханициз, в силу которого не только Вселенную в целом, но и каждый отдельный ее объект нельзя рассматривать как механическую совокупность составляющих частей.
В мире неживой природы действует так называемый принцип наименьшего действия. В соответствии с этим принципом система постоянно переходит от менее устойчивого к наиболее устойчивому состоянию. При этом всякое тело стремится принять такую форму, при которой оно обеспечивает минимум энергии его поверхности, совместимую с ориентирующими силами. Симметрия порождающей среды, в которой образуется тело, накладывается на симметрию тела. Получающаяся при этом форма тела сохраняет те элементы собственной симметрии, которые совпадают с наложенными на него элементами симметрии среды. На вопрос о происхождении и эволюции неживой природы неклассическое естествознание, отвечает с помощью гипотезы Большого взрыва: Не было ни звука, ни света, ни времени, ни пространства; только она, абсолютно черная масса флуктуаций неимоверных энергий, клубилась и пульсировала во мраке, с непреодолимой силой стремясь сосредоточиться в одной единственной точке – Великой Сингулярности. И когда невообразимая плотность энергии флуктуаций в Сингулярности достигла Абсолюта, она выразила себя на мгновение в сверкнувшей во мраке капле протовещества – первожидкости, состоящей из зародышей нового мира – кварков и глюонов. И содрогнулась темная масса, жадно впитав в себя эту каплю, она мгновенно превратилась ослепительно яркую субстанцию, через которую Сингулярность выразила себя, излучая все, что составляло Суть ее. И не было больше мрака – только звучащий Свет, рождающий в себе новый Мир, Пространство и Время. И было это 15 миллиардов лет назад, из капли протовещества возникла Вселенная с мириадами Галактик, Звезд, Планет. И каждое творение Вселенной заключало в себе частицу Великой Сингулярности, которая выразила себя через свое Творение, создав Разум и Живую Материю.
Теория биологической эволюции
Издавна люди пытались объяснить многообразие живого мира. На протяжении нескольких тысячелетий господствовало очень простое объяснение, которое состояло в том, что будто бы все виды организмов были созданы однажды Богом в их нынешних формах и больше никогда не изменялись. Сторонники религиозных представлений считают, что все многообразие организмов, населяющих Землю, явилось результатом божественного творения мира за шесть дней (так сказано в Библии), а любое другое предположение они, как правило, воспринимают в качестве оскорбления своей религиозной веры. Вспомним, что классическое естествознание и неживую природу рассматривало как нечто неизменное, раз и навсегда созданное Богом. Именно под влиянием идеи о неизменности всего живого биология— наука о жизни — долгое время сводилась лишь к описанию многочисленных видов животных и растений. И действительно, если известно, откуда взялась живая природа, а также то, что она неизменна, то остается только ее описать, разбить для удобства все живое на большие группы или классы, то есть — создать его классификацию. Наиболее совершенной для своего времени была классификация, созданная известным шведским ученым XVIII в. Карлом Линнеем.
Однако в том же XVIII столетии некоторые ученые в различных странах мира (например, Жорж Бюффон во Франции, Эразм Дарвин — дед Чарльза Дарвина — в Англии, Иоганн Гете в Германии, Михаил Ломоносов в России) пришли к выводу, что организмы, населяющие Землю, не неизменны, а находятся в состоянии непрерывного развития. Процесс изменения или развития называется в науке эволюцией (от лат. evolutio — развертывание). Такой вывод им позволили сделать обнаруженные в разных местах нашей планеты остатки животных и растений, существовавших на Земле миллионы лет назад. Эти остатки казались странными, так как они совершенно не были похожи на современные живые организмы. Из этого различия древних и нынешних форм жизни вполне можно было сделать вывод о том, что живая природа находится не в стационарном состоянии, а в эволюционном. Правда, также высказывались предположения о том, что найденные остатки — это не следы давно вымерших организмов, а некие предметы, которые Бог поместил в горные породы, чтобы людям было интереснее жить на свете. Однако такого рода объяснения мало что могли дать науке, и поэтому биология сосредоточилась на эволюционных идеях.
Одним из первых попытался выяснить как происходит эволюция известный французский биолог XVIII в. Жан Ламарк. Именно он предложил впервые термин «биология». Ламарк объяснил изменение видов живых организмов тем, что на них в значительной степени влияет окружающая среда (питание, климат и т.д.), под воздействием которой происходит формирование новых признаков, а также тем, что они передаются по наследству от одного поколения к другому, постепенно приводя, таким образом, к образованию новых видов живых организмов. Создателем стройной и развернутой теории эволюции является знаменитый английский ученый Чарльз Дарвин, который обобщил в середине XIX в. отдельные эволюционные идеи в единое учение. В 1859 г. увидела свет его знаменитая книга «Происхождение видов путем естественного отбора». С тех пор дарвиновская теория остается самым плодотворным результатом биологической мысли за все время ее существования. Правда, время от времени появляются люди, объявляющие, что Дарвин был неправ. Однако ничего достойного взамен его идей они предложить не могут. До сих пор не появилось другой, сколько-нибудь значимой теории, которая дала бы объяснение столь обширному количеству фактов, наблюдаемых в живой природе, как это сделала эволюционная теория Дарвина. Более того, сегодня она находит все новые области применения.
Развитие любых видов живых организмов, говорит Дарвин, совершается следующим образом. Поскольку постоянно меняются условия среды их обитания (ландшафт, климат и другие), то неудивительно, что происходят различные изменения и с живыми организмами, которые приспосабливаются к новым условиям для того, чтобы выжить. То есть исчезают одни признаки, выгодные для старых условий, и появляются иные, более отвечающие новым условиям жизни. Эти признаки передаются по наследству последующим поколениям, закрепляются в них, обеспечивая выживание вида, и сохраняются до тех пор, пока изменившиеся условия среды обитания не сделают их невыгодными или гибельными для жизни. Приведем простой пример. Допустим, в некоем месте живут гусеницы серого цвета, питающиеся древесной листвой. Теперь предположим, что в это место откуда-то прилетели и обосновались в нем птицы, которые начали питаться гусеницами. Появление таких нежелательных соседей является, конечно же, значительным изменением условий обитания гусениц. Будучи серыми, они прекрасно видны на зеленых листьях деревьев и становятся легкой добычей птиц. Для выживания гусениц необходимо, чтобы их окраска поменялась с серой на зеленую и стала сливаться с листьями, делая их незаметными. Если среди серых гусениц есть особи не с серой окраской, а с зеленой (что вполне возможно, так как особи даже одного вида могут значительно отличаться друг от друга), то понятно, что их шансы на выживание значительно выше.
Так происходит формирование нового признака под влиянием изменившихся условий среды обитания: со временем серые сородичи зеленых гусениц погибают, а последние остаются жить и, размножаясь, передают своему потомству этот жизненно важный признак. Обратим внимание на то, что часть особей, не приспособившихся к новым условиям, погибает, а выживают, наоборот, наиболее приспособившиеся, выработавшие выгодные для жизни новые признаки, которые позволяют им не только выжить самим, но и размножиться, оставить после себя потомство. Иначе говоря, природа сама производит отбор наиболее сильных и приспособленных к жизни организмов и уничтожает слабые и неприспособленные.
Такой отбор в эволюционной теории называется естественным. Он и является, по мнению Дарвина, главной движущей силой эволюции, ее всеобщим законом, которому подчиняется развитие всей живой природы. Изменчивость, наследственность и естественный отбор действовали с незапамятных времен появления живого и привели к поражающему ныне многообразию видов живых организмов.
Среди дарвиновских идей есть также утверждение о том, что человек, как один из биологических видов (называемый homo sapiens), является результатом длительной эволюции живой природы от менее совершенных к более совершенным организмам. В 1871 г. появилась его книга «Происхождение человека и половой отбор», в которой была высказана эта гипотеза. Довольно часто можно услышать, что с точки зрения Дарвина человек произошел от обезьяны. Это высказывание является неверным, потому что оно значительно огрубляет и искажает дарвиновскую мысль. Кстати, когда нам говорят, что человек произошел от обезьяны, то довольно часто возникает справедливый вопрос: отчего же нынешние обезьяны не превращаются в людей? Так вот, правильнее говорить, что и человек, и нынешние обезьяны произошли от общих млекопитающих предков, которые жили много миллионов лет назад. Проиллюстрировать это утверждение можно так называемым «принципом пяти пальцев». Посмотрите на свою ладонь: четыре пальца направлены в одну сторону, а один — большой — в другую, он как бы противопоставлен всем остальным.
Примерно то же самое наблюдается и в схеме эволюции человека: от общего млекопитающего предка в одну сторону пошло несколько ветвей эволюции, которые привели к появлению обезьян, а в другую сторону направилась эволюционная ветвь, увенчавшаяся появлением особого биологического вида — человека разумного. Это разделение двух ветвей произошло приблизительно 10—15 миллионов лет назад, и поэтому вполне понятно, что обезьяна и человек — это совершенно разные виды, не столько сходные, сколько противопоставленные друг другу (еще раз посмотрите на пять пальцев ладони), равно как ясно и то, что человек не «произошел от обезьяны» (а также совсем неудивительно, почему нынешние обезьяны не превращаются в людей).
В заключение необходимо отметить, что, несмотря на огромные успехи биологии, до сих пор многие вопросы и проблемы, связанные и с происхождением жизни на Земле, и с эволюцией человека еще далеки от окончательного решения и ждут своих будущих исследователей. Однако огромная и несомненная заслуга дарвиновской теории, помимо всего прочего, заключается в том, что она пробила первую брешь в господствовавшей несколько столетий идее о стационарности неживого и живого мира. Эволюционное учение, появившееся в XIX в., т.е. еще тогда, когда были сильны позиции классического механистического естествознания, утверждавшего неизменность всего существующего, как бы выпадало из него. Через полвека после создания эволюционного учения вторая или классическая научная картина мира начала рушиться, уступая место третьей или неклассической научной картине мире, одной из главных идей которой стало утверждение о том, что не только живая природа, но и Вселенная в целом есть результат грандиозной мировой эволюции.
Гипотезы происхождения жизни
Проблема происхождения жизни является одной из наиболее важных и сложных в современном естествознании. Мы уже говорили о том, что живая природа является настолько более высоким качественным уровнем организации материи по сравнению с неживой природой, что появление жизни во Вселенной представляет собой настоящую загадку или даже тайну.
Поскольку мы имеем дело только с жизнью на Земле, и нам ничего не известно о каких-либо других, внеземных формах живой природы, то когда говорят о происхождении жизни во Вселенной, подразумевают, конечно же, ее происхождение на Земле, или, иначе говоря, вопрос о происхождении жизни рассматривается относительно земных форм живой материи.
Существует несколько гипотез происхождения жизни.
Одну из них трудно назвать гипотезой, поскольку она представляет собой религиозную точку зрения на происхождение живого, т.е. для религии является не гипотезой (вероятностным предположением), а несомненным, достоверным, истинным знанием (конечно же, богооткровенным и иррациональным). Однако для науки религиозная точка зрения на происхождение жизни представляет собой именно гипотезу (причем ненаучную). Религиозная версия происхождения живой природы, равно как и неживой, обычно называется креационизмом (от лат. creatio — созидание). Согласно этой идее жизнь есть результат божественного творения мира за шесть дней. Как уже говорилось, креационизм не имеет прямого отношения к науке, но, будучи одной из точек зрения на происхождение жизни, не может быть оставлен без внимания при обсуждении данной проблемы.
Другая гипотеза происхождения живого, которая характерна, прежде всего, для древней науки, чаще всего называется абиогенезом (от греч. a — не, bios — жизнь, genos, genesis — происхождение). По этой гипотезе живое спонтанно и самопроизвольно может возникать из неживого в течение незначительного времени. Издавна люди видели, как на гниющем мясе или пищевых отходах через какое-то время появляются маленькие белые червячки, а на мусорных свалках — мыши и крысы. Такого рода наблюдения вполне могли навести на мысль о том, что объекты неживой природы могут порождать различные формы жизни.
Гипотезы абиогенеза придерживался Аристотель, который полагал, что определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Так он считал, что это активное начало содержится в оплодотворенном яйце, а также присутствует в солнечном свете, тине и гниющем мясе. «Таковы факты, — писал Аристотель, — живое может возникать не только путем спаривания животных, но и разложением почвы. Так же обстоит дело и у растений: некоторые развиваются из семян, а другие как бы самозарождаются под действием всей природы, возникая из разлагающейся земли или определенных частей растений» Цит. по: Концепции современного естествознания. 2-е изд. Ростов-на-Дону: Феникс, 1999. С. 343.. По Аристотелю какой-либо существенной границы между живой и неживой природой не существует: «...природа совершает переход от безжизненных объектов к животным с такой плавной последовательностью, поместив между ними существа, которые живут, не будучи при этом животными, что между соседними группами, благодаря их тесной близости, едва можно заметить различия» Цит. по: Концепции современного естествознания. 2-е изд. Ростов-на-Дону: Феникс, 1999. С. 343..
Гипотеза абиогенеза, появившаяся еще в эпоху Древнего мира, не утратила своего значения и в более поздний период — Возрождения и Нового времени. Так голландский естествоиспытатель Ян Гельмонт, живший на рубеже XVI—XVII вв., описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого были нужны, по его утверждению, грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Гельмонт считал человеческий пот.
Однако в естествознании
Нового времени гипотеза абиогенеза подверглась серьезной критике. В конце XVII в.
итальянский биолог и врач Франческо Реди, усомнившись в возможности
самопроизвольного возникновения жизни из неживого вещества, поставив ряд экспериментов,
установил, что маленькие белые червячки, появляющиеся на гниющем мясе, — это личинки
мух. «Убежденность была бы тщетной, — писал Реди, — если бы ее нельзя было подтвердить
экспериментом. Поэтому в середине июля я взял четыре больших сосуда с широким горлом,
поместил в один из них змею, в другой — немного рыбы, в третий — угрей... в четвертый
— кусок молочной телятины, плотно закрыл их и запечатал. Затем я поместил то же
самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми... Вскоре мясо и рыба в незапечатанных
сосудах зачервили; можно было видеть, как мухи свободно залетают в сосуды и вылетают
из них. Но в запечатанных сосудах я не видел ни одного червяка, хотя прошло много
дней после того, как в них была положена дохлая рыба»Цит. по: Концепции современного естествознания. 2-е изд. Ростов-на-Дону:
Феникс, 1999. С. 344..
Эксперименты Франческо Реди позволили ему сделать вывод о том, что жизнь не может самопроизвольно зародиться из неживого, а возникает только из предшествующей жизни. Эта идея, противостоящая концепции абиогенеза, получила название биогенеза (от греч. bios — жизнь, genos, genesis — происхождение). В 1765 г. итальянский ученый Ладзаро Спалланцани поставил опыты, подтверждающие справедливость идеи биогенеза. Он подвергнул мясные и овощные отходы кипячению в течение нескольких часов, после чего сразу же герметично запечатал их и снял с огня. Когда Спалланцани исследовал жидкости через несколько дней, то не обнаружил в них никаких признаков жизни. Из этого он сделал вывод, что высокая температура уничтожила все формы живых существ, без которых ничто живое уже не могло возникнуть. Эксперименты известного французского ученого XIX в. Луи Пастера, в основе которых лежали методы Ладзаро Спалланцани, показали, что бактерии вездесущи, и неживые объекты, если их не стерилизовать должным образом, легко могут быть заражены живыми существами. Опыты Пастера окончательно подтвердили концепцию биогенеза и опровергли гипотезу абиогенеза. Однако идею биогенеза нельзя назвать одной из гипотез происхождения жизни, потому что она всего лишь отрицает возможность спонтанного самозарождения живых организмов из неживого вещества, но ничего не говорит о том, каким образом или откуда появляется живое.
Наиболее распространенной и признаваемой в научной среде является гипотеза биохимической эволюции, один из представителей которой, известный отечественный ученый А.И. Опарин, выдвинул идею о том, что жизнь на Земле представляет собой естественный результат длительного прогрессивного, или восходящего развития материи от низших и простых форм к более высоким и сложным. Вспомним, одной их характерных особенностей современного естествознания является синергетика — теория самоорганизации различных материальных систем. В свете синергетики материя способна не только к самоупрощению, деградации и распаду, но и к самоусложнению, или саморазвитию. Следуя синергетическому видению природы, вполне возможно предположить, что в результате длительной эволюции (протяженностью в сотни миллионов лет) из неорганических веществ путем постепенного самоусложнения возникли более сложные — органические (углеродосодержащие) соединения, которые, в свою очередь, путем дальнейшего длительного самоусложнения привели к появлению первых простейших форм жизни, эволюционировавших далее к более развитым и сложным ее формам. Таким образом, согласно гипотезе биохимической эволюции, жизнь на Земле возникла из неживого вещества. Возникает вопрос: чем отличается это предположение от рассмотренной выше гипотезы абиогенеза, которая также утверждает, что живое естественным образом происходит от неживого? Вспомним, в гипотезе абиогенеза речь идет о том, что жизнь самопроизвольно возникает из неживых объектов: во-первых, многократно, а, во-вторых, в течение незначительного периода времени (например, за несколько дней). По гипотезе биохимической эволюции живое также появляется из неживого, но, во-первых, единожды, или однократно, а, во-вторых, это происходит медленно и постепенно, на протяжении сотен миллионов лет.
Несмотря на широкое распространение гипотезы биохимической эволюции в научной среде, она разделяется далеко не всеми учеными. В качестве основного аргумента ее противники подчеркивают неизмеримо более высокий и качественно новый уровень организации живой природы по сравнению с неживой, в силу которого первая не сводима ко второй, и не выводится из нее. Также они справедливо указывают на то, что гипотеза биохимической эволюции, по большому счету, не объясняет, как произошел качественный скачок от неживого к живому. Так один из основоположников современной молекулярной биологии, английский ученый Фрэнсис Крик на Бюраканском симпозиуме в сентябре 1971 г. сказал: «Мы не видим пути от первичного бульона до естественного отбора. Можно прийти к выводу, что происхождение жизни — чудо, но это свидетельствует только о нашем незнании» Цит. по: Концепции современного естествознания. 2-е изд. Ростов-на-Дону: Феникс, 1999. С. 353.. Здесь необходимо уточнить, что «первичным бульоном», в котором могла возникнуть жизнь, согласно гипотезе биохимической эволюции, обозначается совокупность органических веществ, накопившихся в древних океанах Земли.
Еще одной гипотезой происхождения жизни является концепция панспермии (от греч. pan — весь, все и sperma — семя), по которой жизнь на Земле является частным случаем жизни во Вселенной. Представители гипотезы панспермии утверждают, что жизнь во Вселенной существует чуть ли не вечно: мельчайшие «семена» живого (споры, вирусы, бактерии) переносятся в ее бескрайних просторах на частицах космической пыли и, попадая на планеты с благоприятными для жизни условиями, «прорастают», давая начало дальнейшему развитию различных форм живых организмов.
Современные исследования в космосе позволяют утверждать, что вероятность обнаружения жизни в пределах Солнечной системы ничтожно мала, однако они не дают никаких сведений о возможности существования каких-либо живых организмов за ее пределами. При изучении материала метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого» — такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на Землю. Кометы содержат воду и органическое вещество, являющееся превосходной питательной средой для некоторых видов микроорганизмов. Исследования комет показали, что в них неопределенно долго могут сохраняться почти все формы микроорганизмов, известных в настоящее время на Земле.
В пользу гипотезы панспермии косвенно свидетельствует способность некоторых живых организмов к анабиозу (от греч. anabiosis — оживление), т.е. временному прекращению всех видимых проявлений жизни при воздействии неблагоприятных условий окружающей среды. Живой организм в состоянии анабиоза подобен неживому объекту, однако при появлении благоприятных условий он вновь «становится» живым. Например, прекращение жизненных процессов при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов не ведет к потере жизнеспособности. Если структура сохраняется неповрежденной, то она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов. Таким образом, вполне возможно, что рассеянные во Вселенной «семена» жизни, впадая в анабиоз, могут существовать сколь угодно длительное время, не подвергаясь при этом неблагоприятным, или губительным космическим условиям в виде высокой или низкой температуры, отсутствия влаги, радиоактивного излучения и т.п.
Нечто подобное тому, о чем говорит гипотеза панспермии, происходит в уменьшенном масштабе в окружающей нас живой природе Земли: семена растений беспорядочно и произвольно распространяются в земном пространстве и, попадая в благоприятные условия, дают новые всходы. Однако, как мы уже знаем, жизнь растений может иметь и другую основу, которая заключается не в хаотичном и естественном самораспространении, а в организованной, сознательной и целенаправленной деятельности человека по выращиванию нужных ему культур. Семена растений не произвольно прорастают где и как попало, а с определенными целями высаживаются людьми. Почему бы не предположить, что нечто подобное имеет место и в масштабах Вселенной?
Разновидностью концепции панспермии является гипотеза направленной панспермии, по которой «семена» жизни были некогда целенаправленно доставлены на Землю представителями неизвестных нам высокоразвитых цивилизаций. По крайней мере, невозможно однозначно утверждать, что жизнь во Вселенной существует только на Земле, и нигде больше. Не исключено, что она может многократно возникать в разное время и в различных частях галактики или Вселенной. Также не исключено, что где-то жизнь появилась намного раньше, чем на Земле, имеет совершенно иную качественную основу и по уровню своего развития давно превзошла все формы земной жизни, включая человека разумного и всю созданную им вторую (искусственную) природу со всеми ее колоссальными техническими приспособлениями, достижениями и успехами. Возможно, что представители этой высокоразвитой и неведомой нам жизни не только каким-то образом влияют на различные земные формы живой природы, но и вообще планомерно руководят ими от момента их зарождения до современного состояния.
Насколько бы невероятной и фантастической, на первый взгляд, не казалась эта гипотеза, ее придерживаются некоторые известные современные ученые. Например, уже упоминавшийся нами английский ученый Фрэнсис Крик, расшифровавший код ДНК и получивший за эту работу Нобелевскую премию, полагает, что «... Мыслящее Существо (homo sapiens) служит только орудием, упаковкой, неким космобусом для распространяющегося Истинного Разума, скрывающегося в разумной и победоносной крупинке рибонуклеиновой кислоты. Это ДНК творит цивилизацию! Наше тело и разум вместе с их физическими и духовными «усилителями» — это только орудия того (занесенного, очевидно, несколько миллионов лет назад на нашу Землю) зародыша, который имеет задачу овладеть нашей Галактикой или нашей частью Вселенной. А в дальнейшем будущем — встреча с Теми, которые его занесли на нашу Землю...» Цит. по: Концепции современного естествознания. 2-е изд. Ростов-на-Дону: Феникс, 1999. С. 352—353.. Доводом в пользу этой гипотезы служит наличие в белке молибдена в количестве непропорционально большем, чем имеется его на Земле, что может свидетельствовать о космическом генезисе ДНК и жизни на нашей планете. При таком взгляде человек является как бы искусственным знаком, запрограммированным космическим сообщением, подтверждающим возможность жизни в космосе.
Обратим внимание на высказывание известного отечественного ученого И.С. Шкловского, который признает небезосновательность гипотезы направленной панспермии: «...нельзя исключить возможность того, что жизнь на некоторых планетах может иметь искусственное происхождение. Небезынтересно в порядке гипотезы обсудить возможность занесения живых спор и микроорганизмов во время посещения безжизненной планеты недостаточно стерилизованным инопланетным космическим кораблем. Можно также высказать гипотезу гораздо более радикального свойства: жизнь на некоторых планетах могла возникнуть как результат сознательного эксперимента высокоорганизованных космонавтов, некогда посетивших эти планеты, которые в те времена были безжизненны. Можно даже предположить, что подобное «насаждение жизни», так сказать, «в плановом порядке» является нормальной практикой высокоразвитых цивилизаций, разбросанных в просторах Вселенной. Вместо того, чтобы пассивно ожидать «естественного», самопроизвольного возникновения жизни на подходящей планете — процесса, возможно, весьма маловероятного, высокоразвитые галактические цивилизации как бы планомерно сеют посевы жизни во Вселенной... Если это так, то вероятность обитаемости планетных систем в Галактике может быть увеличена на много порядков. Наконец, чтобы быть последовательным, нужно еще учитывать возможность заселения планет, на которых существуют подходящие условия, разумными существами — искусственными или естественными» Цит. по: Концепции современного естествознания. 2-е изд. Ростов-на-Дону: Феникс, 1999. С. 353—354..
Таковы основные гипотезы происхождения жизни. Как видим, данная проблема является достаточно сложной и пока еще весьма далека от своего окончательного и общепризнанного научного решения, которое остается делом будущего. Дальнейшее развитие естествознания, несомненно, прольет больший свет на вопрос о происхождении жизни на Земле и, возможно, во Вселенной.
Различия живой и неживой природы
Принципу наименьшего действия подчиняются все системы неорганического мира. В биологическом и растительном мире это принцип не имеет такого широкого распространения. Любое животное или растение стремятся создать такую морфологическую оболочку, которая бы была благоприятна для размножения и годна для сопротивления условиям среды.
В этом случае вступает в действие принцип экономии материи, который не действует в неорганическом мире. Ярким примером этому служит стремление живых организмов к экономии костной субстанции при распределении материи, дающее максимум прочности во всех нужных направлениях. 26231
Кроме этого, живые организмы проявляют лишь одним им свойственный феномен - феномен роста. Неорганические кристаллы увеличиваются путем присоединения идентичных элементов; живой организм растет путем "всасывания", идущего изнутри и направляющегося наружу. Мы имеем также еще одно коренное различие: молекулярные элементы неорганической материи, не меняются во все время существования данной совокупности, тогда как элементы, образующие живую ткань, в процессе роста сгорают, удаляются и возобновляются, сохраняя общее начертание формы организма. Например, раковина (внешний скелет морских организмов) растет, сохраняя свою первоначальную форму, несмотря на свой асимметричный рост; рога животных растут только с одного конца. Долгое время считалось, что объекты неживой природы (например, кристаллы) отличаются от живых объектов (например, растений, цветов) видом используемой симметрии. Отвечая на вопрос: "Где граница между живой и мертвой природой?" многие известные специалисты в области симметрии и кристаллографии обращают внимание на то, что это различие состоит в использовании в живых организмах так называемой "пятерной" или "пентагональной" симметрией, связанной с золотым сечением. Известный русский ученый А.В. Шубников по этому поводу пишет так: "Что касается организмов, то мы для них не имеем такой теории, которая могла бы ответить на вопрос, какие виды симметрии совместимы и какие несовместимы с существованием живого вещества. Но мы не можем не отметить здесь тот в высшей степени замечательный факт, что среди представителей живой природы, пожалуй, чаще всего встречаются как раз простейшие из невозможных для затвердевшего, окристаллизованного "мертвого" вещества симметрии (пятерная симметрия)". Характерной чертой строения растений и их развития является спиральность. Еще Гете, который был не только великим поэтом, но и естествоиспытателем, считал спиральность одним из характерных признаков всех организмов, проявлением самой сокровенной сущности жизни.
Заключение
Так чем же, все таки, отличается живая природа от неживой? Для творений неживой природы характерна высокая устойчивость, слабая изменчивость, если судить в масштабах человеческой жизни. Человек рождается, живет, стареет, умирает, а гранитные горы остаются такими же и планеты вращаются вокруг Солнца на протяжении многих лет. Мир живой природы предстает перед нами совсем иным - подвижным, изменчивым и удивительно разнообразным. Жизнь демонстрирует нам фантастический карнавал разнообразия и неповторимости творческих комбинаций. Мир неживой природы - это прежде всего мир симметрии, придающий его творениям устойчивость и красоту. Мир живой природы - это, прежде всего мир гармонии.
Список используемой литературы
1. «История биологии с древнейших времён до начала двадцатого века» Бляхер Л.Я., Быховский Б.Е., Микулинский С.Р. и др. Изд. Наука. Москва-1972
2. «О сущности живой материи» Веселовский В.Н. Изд. Мысль
3. Концепция естествознания. Гусев Д.А. Учебный курс
4. «Становление свободы: от природного к социокультурному бытию» Шамотин Б.С.
5.http://enigma-project.ru Рубрика: космос Статья: Теория большого взрыва
www.neuch.ru
«Гимназия №3»
ОТКРЫТЫЙ УРОК
ПО ОКРУЖАЮЩЕМУ МИРУ
Тема: «Живая и неживая природа».
Класс :1 Б»
Учитель: Лежепекова Елена Владимировна
2011- 2012 учебный год.
Окружающий мир
Тема: «Неживая и живая природа»
Цель:
- выделить признаки, присущие объектам живой природы, отличающие от объектов неживой природы.
- уточнить эти понятия.
- воспитывать бережное отношение к природе, друг к другу.
- развивать внимание, мышление, речь.
Оборудование:
- магнитная доска, магниты, осенний пейзаж, иллюстрации и картинки- объекты природы., 3 корзинки, предметы объемные (лиса, заяц, олень, шмель, волк, камень, дерево, растение, ракушка, домик, книга, кубик, лица- человечки)
^ Ход урока:
1)Организационный момент.
2)Работа над новым материалом.
а) Посмотри, мой милый друг,
Что находится вокруг?
Небо светло-голубое,
Солнце светит золотое,
Ветер листьями играет,
Тучка в небе проплывает.
Поле, речка и трава,
Горы, воздух и листва,
Птицы, звери и леса,
Гром, туманы и роса.
Человек и время года –
Это все вокруг – (природа)
Составим это слово из слогов и букв на наборном полотне.
Что же такое природа? (Все что нас окружает). Посмотрим так ли это? И все ли предметы относятся к природе?
б) Перед нами, на доске уголок природы? Что вы видите? Перечисляем.
Какое время года изображено? А что осенью делают животные? Готовятся к зиме.
Назовите животных. Как вы думаете, почему всех зверей и птиц называют животными? Они живые.
Правильно- живые объекты природы. А что могут делать живые существа? (дышать, есть, расти, двигаться, рождаться, стареть, умирать, размножаться). Правильно.
А если я разломаю кусок мела, он будет расти опять? Нет. А почему? Неживой объект. Не погибнет. Не заплачет. Просто мелков станет больше.
Вот цветок. Можно я его сломаю? Нет. А почему? Погибнет.
Значит, живое может погибнуть, а неживое - нет.
Физкультминутка
Природа делится на живую и неживую природу.
Давайте попробуем распределить объекты на нашей иллюстрации:
Справа - неживая природа.
Слева - живая. ( Переносим магнитики )
Ребята, а почему дерево и гриб попали к живой природе?
Потому что они растут, питаются.
Ребята, все равно мне непонятно. Здесь, на доске, есть предметы, которые не относятся к объектам природы. А вы знаете? Это предметы, сделанные руками человека. Назовите их.
Молодцы.
в) Поиграем в игру «Живое - неживое»
Я загадываю загадку.
Если живой объект- хлопаем в ладоши.
Если неживой- тихо сидим.
- Что видно только ночью? (луна, звезды)
- Белые кораблики по небу плывут, белые кораблики дождики везут (облака)
- В воде под мостиком виляет хвостиком (рыба)
- Ползун ползет- иглы везет (еж)
г) Возьмем карточки. Положите слева объекты неживой природы, а справа - живой природы. Назовем.
д) Работа с наклейками.
Откроем стр.17 учебника.
Выполним задание №20. Читаем его.
Выбираем животных и наклеиваем.
Назовите.
^ 3. Итог урока.
Посмотрим, как вы хорошо меня слушали. Вот волшебная корзинка. В ней собрались все объекты - предметы, о которых мы с вами говорили. Разложите их по группам: Живая природа; неживая природа; предметы, сделанные руками человека.
Молодцы.
^ Дети, понравился ли вам наш урок?
Какое у Вас настроение?
Выберите человечка.
Мне очень хочется, чтобы каждый урок в школе приносил вам хорошее настроение.
Спасибо!
^ Анализ урока
Тема :
Живая и неживая природа»
Тип урока :
урок с использованием игровых технологий.
Структура урока:
1) Организационный момент
2) Сообщение темы урока
3) Опыты, наблюдения
4) Вывод
5) Итог урока
На уроке показана работа детей, их знания.
В классе 27 человек. Класс работоспособный, темп урока был достаточно высокий и был выполнен большой объем работы.
^ Задачи урока:
Обучающая - напомнить, повторить.
Развивающая - развивать устную речь, кругозор учащихся.
Воспитательная - воспитывать любовь к природе, к окружающему миру.
Учебный материал отбирался в соответствии с темой и задачами урока и определялся содержанием программы. Весь учебный материал работал на тему урока.
Урок – нестандартный, игровой.
^ Методы обучения (по источнику знаний):
вербальные (рассказ, беседа, работа с тетрадью)
практические (выполнение заданий)
Методы обучения (по степени познавательной активности):
частично- поисковые.
Учащиеся работали коллективно, самостоятельно, в парах.
Время на уроке распределено рационально на все этапы урока. Этапы урока логически связаны между собой и работали на тему урока.
На уроке использовался наглядный материал. Весь этот материал отбирался в соответствии с темой и задачами урока.
Атмосфера на уроке была спокойная, доброжелательная. Ученики работали активно. Поставленные перед уроком задачи выполнены.
www.ronl.ru
Доклад на тему: «Информация и эволюция живой природы»
Живая природа сложна и разнообразна. Источниками и приемниками информации в ней являются живые организмы и их клетки. Организм, рассматриваемый как система, имеет иерархическую структуру. Эта структура относительно самого организма подразделяется на внутренние уровни: молекулярный, клеточный, уровень органов и, наконец, собственно организм. Однако организм взаимодействует и с надорганизменными живыми системами, уровнями которых являются популяция, экосистема и вся живая природа в целом (биосфера).
Между всеми этими уровнями циркулируют потоки не только вещества и энергии, но и информации. Информационные взаимодействия в живой природе происходят так же, как и в неживой. Вместе с тем, живая природа в процессе эволюции создала широкое разнообразие источников, носителей и приёмников информации.
Реакция на воздействия внешнего мира проявляется у всех организмов, поскольку она обусловлена раздражимостью. Приемниками информации из внешней среды у них являются органы чувств, к которым относят зрение, слух, обоняние, вкус, осязание и вестибулярный аппарат, рецепторы чувства боли, рецепторы температуры, рецепторы тактильных ощущений. Во внутренней структуре организмов имеются многочисленные внутренние рецепторы, связанные с нервной системой. Нервная система состоит из нейронов, отростки которых (аксоны и дендриты) представляют собой аналог каналов передачи информации. Главными органами, обеспечивающими хранение и обработку информации у позвоночных, являются спинной мозг и головной мозг.
Нормальное функционирование живых организмов невозможно без получения и использования информации. Поведение животных полностью строится на основе информационных сигналов – света, звука, запаха, тепла и прочие. Эти сигналы используются для выбора лучших условий существования или спасения жизни, продления рода и тому подобное.
Информационные сигналы в живой природе могут быть в различных формах – позы, звуки, запахи, даже вспышки света – у светлячков и некоторых глубоководных рыб.
Одна из основных функций живого – продление рода, то есть создание своей копии. За передачу наследственных признаков отвечают ГЕНЫ. Именно они передают генетическую информацию из поколения в поколение. Каждый ген отвечает за определенные особенности строения и функционирования организма, он определяет его возможности (силу, выносливость, гибкость и пр.), а также и за все наследственные болезни.
В соответствии с особенностями строения органов чувств информацию, воспринимаемую организмом, можно классифицировать как визуальную, слуховую, вкусовую, обонятельную и тактильную, температурную, информацию вестибулярного аппарата.
Пример. Попадая на сетчатку человеческого глаза, сигнал особым образом возбуждает составляющие её клетки. Нервный импульсы клеток через акcоны передаются в мозг. Мозг запоминает это ощущение в виде определенной комбинации состояний составляющих его нейронов.
Таким образом, образуется информационную модель окружающего мира.
Исследование организмов затруднено их сложностью. Допустимая для неживых объектов абстракция структуры как математического множества вряд ли допустима для живого организма, потому что для создания более или менее адекватной абстрактной модели организма необходимо учесть все иерархические уровни его структуры. Поэтому сложно определяются связи между компонентами структуры. Если известно, какой орган является источником информации, то что является сигналом и что приемником?
До появления вычислительных машин биология, занимающаяся исследованиями живых организмов, применяла только качественные, т.е. описательные модели, с помощью которых невозможно честь информационные связи между компонентами. Электронно-вычислительная техника позволила применить в биологических исследованиях новые методы, в частности, метод машинного моделирования, предполагающий математическое описание известных явлений и процессов, происходящих в организме, добавление к ним гипотез о некоторых неизвестных процессах и расчет возможных вариантов поведения организма. Полученные варианты сравниваются с реальным поведением организма, что позволяет определить истинность или ложность выдвинутых гипотез. В таких моделях можно учесть и информационное взаимодействие.
Чрезвычайно сложными являются информационные процессы, обеспечивающие существование самой жизни. И хотя интуитивно понятно, что это свойство прямо связано с формированием, хранением и передачей полной информации о структуре организма, абстрактное описание этого феномена представлялось до некоторых пор невозможным. Тем не менее, информационные процессы, обеспечивающие существование этого свойства, частично раскрыты благодаря расшифровке генетического кода и прочтению геномов различных организмов.
В XIX в. биологи обратили внимание на хромосомы, которые помещаются в ядре клетки. Оказалось, что каждому виду растений или животных свойственно определенное число хромосом. В процессе деления клеток хромосомы удваиваются, и каждая дочерняя клетка снова имеет полное их число. В результате был сделан вывод, что передача потомству наследственных признаков связана именно с хромосомами.
Изучение эволюции развития взаимосвязи передачи информации и её получения живыми организмами так или иначе применимо к рассмотрению проблемы информации в человеческом обществе, в частности, такой её составляющей, как феномен памяти человека.
Оперативная память играет вспомогательную роль, давая возможность запоминать промежуточные результаты. При изучении оперативной памяти было замечено, что лучше всего запоминаются первые и последние цифры или слоги.
Долговременная память работает совсем не так, как оперативная, поскольку многие вещи нам нужно помнить практически всю жизнь.
Способность к обучению и запоминанию новой информации на многие десятки лет особенно сильно проявляется у детей в возрасте до трех лет. Именно в этот период ребенок получает не менее половины информации, которую он запоминает на всю жизнь.
Ослабление памяти в старости начинается с ослабления оперативной памяти – именно так проявляется склероз. Сохранению долговременной памяти в пожилом возрасте способствует интеллектуальная работа, в особенности при занятии любимым делом. Долговременная память у пожилых людей сохраняется гораздо дольше, чем оперативная.
Предметы и понятия хранятся в нашей памяти в виде образов, имеющих расплывчатый, обобщенных характер. Например, образ стола, стула или шкафа не имеет каких-то конкретных деталей, а носит схематический, условный характер, при этом обладая всеми основными признаками предмета. В памяти человека хранится огромное количество таких образов и понятий. Общеизвестна догма: нервные клетки не восстанавливаются. Недавние исследования ученых показали, что это неверно. В течение жизни человека в мозговой ткани происходит образование новых нейронов. Предполагают, что этот процесс связан с действием механизма долговременной памяти.
Литература: Электронныйучебник ВКИ: информация и общество,материалы из «Коллекции цифровых образовательных ресурсов», материалы изВикипедии – свободной энциклопедии.
studfiles.net
