Билет 20

Эволюционные идеи в естествознании. Дарвинизм и современный биологический эволюционизм, понятия микро- н макроэволюции. Основные положения теории Дарвина

1. В пределах одного вида происходит индивидуальная, наследственная изменчивость

2. Каждый вид способен к неограниченному размножению

3. Ограниченность ресурсов приводит к борьбе за существование

4. Выживают и размножаются наиболее приспособленные

5. Выживание и преимущество размножения приспособленных особей есть естественный отбор

Микроэволюция - эволюция в рамках существующих организационных признаков, количественное изменение уже имеющихся органов, структур, планов строения Макроэволюция - возникновение новых, до сих пор не имевшихся, органов, структур, типов планов строения, качественно нового генетического материала. Термин "развитие от низших форм к высшим" употребляется этом смысле

Для "микроэволюции" употребляется также термин "инфраспецифическая эволюция", а для "макроэволюции" - "трансспецифическая эволюция". Для лучшего понимания дальнейших рассуждений необходимо также ввести понятие "основные типы". Под ним мы понимаем некоторые единства, в рамках которых были созданы живые существа

Все изменения внутри основных типов попадают в область микроэволюции, тогда как замена основного типа (вымершего) другим есть проявление макроэволюции. Понятия микро- и макроэволюции различаются не количественно, а качественно. Под понятие "микроэволюция" подпадает, например:

микроэволюции: белые медведи отличаются от своих ближайших родственников, кроме всего прочего, отсутствием пигментация.

Билет 21

Основные концепции происхождения жизни. Концепции биохимической эволюции. Возникновение и эволюция океана и атмосферы. Вс новение биосферы, химическая эволюция преджизненных форм.

Обзор теорий

1. Креационизм

Согласно этой теории, жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом

Процесс божественного сотворения мира считается произошедшим однократно и поэтому недоступен для наблюдения; этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного сотворения за рамки научного обсуждения. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, и поэтому она никогда не сможет ни опровергнуть, ни доказать эту концепцию.

2. Теория спонтанного зарождения Согласно гипотезе Аристотеля о

спонтанном зарождении, определенные «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой

организм.

3. Теория стационарного состояния

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно, она всегда способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало. Виды также существовали всегда. 5. Теория панспермии

Эта теория не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внеземном происхождении. Поэтому ее нельзя считать теорией возникновения жизни как таковой; она просто переносит проблему в какое-то другое место Вселенной.

4. Биохимическая эволюция

Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5 - 5 млрд. лет.

По мнению многих биологов, в прошлом состояние нашей планеты было мало похоже на нынешнее: вероятно температура на поверхности была очень высокой (4000 - 8000(C), и по мере того, как Земля остывала, углерод и более тугоплавкие металлы конденсировались и образовали земную кору; поверхность планеты была, вероятно, голой и неровной, так как на ней в результате вулканической активности, подвижек и сжатий коры, вызванных охлаждением, происходило образование складок и разрывов. Полагают, что гравитационное поле еще недостаточно плотной планеты не могло удерживать легкие газы: водород, кислород, азот, гелий и аргон, и они уходили из атмосферы. Но простые соединения, содержащие среди прочих эти элементы (вода, аммиак, С02 и метан). До тех пор, пока температура Земли не упала ниже 100(С, вся вода находилась в парообразном состоянии. Атмосфера была, по видимому, «восстановительной», о чем свидетельствует наличие в самых древних горнах породах металлов в восстановленной форме (например, двухвалентное железо). Более молодые породы содержат металлы в окисленной форме (Fe3+). Отсутствие кислорода, вероятно, было необходимым условием для возникновения жизни; как показывают лабораторные опыты, органические вещества (основа жизни) гораздо легче обоазуются в атмосфере бедной кислородом.

Билет 22

Понятие о простых и сложных, изолированных и открытых системах. Макросистемы вдали от равновесия. Принцип локального равновесия Понятие диссипативной структуры. Примеры явления самоорганизации в простейших системах.

Это - следствие нелинейного характера сильно неравновесных ситуаций. Малые различия могут приводить к крупномасштабным последствиям. Системы становиться простыми если в них входит небольшое число переменных, и поэтому взаимоотношение между элементами системы поддаётся математической обработке и выведению универсальных законов.

Сложные системы -состоят из большого числа переменных, а следовательно, и большого количества связей между ними. Чем оно больше, тем труднее описать закономерности функционирования данного объекта (системы). Трудности изучения таких систем обусловлены и тем обстоятельством, что чем сложнее система, тем больше у неё так называемых эмерджентных свойств, то есть свойств, которых нет у ей частей и которые являются следствием их взаимодействия и целостности системы. Такие сложные системы изучает например метеорология - наука о климатических процессах. В связи сложностью систем, которые изучает эта наука. Процессы образования погоды остаются малоизученными и, отсюда, проблематичность не только досрочных, но и краткосрочных прогнозов метеообстановки. К сложным системам относятся все биологические системы, включая все структурные ровни их организации от клетки до популяции.

Под открытой системой -будем понимать такую систему, которая обменивается с окружающей средой энергией, веществом и информацией. изолированные системы- такие системы, в которых нет никаких процессов обмена с окружающей средой. Все системы реального мира являются открытыми. Изолированные системы используются в науке в качестве моделей. Хорошим приближением к т кой изолированной системе в термостате (например, жидкость в термосе).

Принцип локального равновесия -что каждый малый (но макроскопический) элемент объема неравновесной в целом системы в любой момент времени находится в состоянии равновесия. Он базируется на той идее, что малые подсистемы релаксирую к равновесию гораздо быстрее, че вся система.

В общем случае можно сказать, что равновесным считается наиболее вероятное состояние системы, которое она спонтанно (самопроизвольно) достает со временем в результате многочисленных актов взаимодействия ей элементов между собой и с внешним окружением системы. В теории диспативных структур развиваемой И. Пригожиным и его школой, первоначально изучались процессы самоорганизации в физико-химических системах.

диспативная структура-это структура появляющаяся в момент подменил упорядоченных структур в процессе самоорганизации.

Что происходит с водой в сосуде, который мы подогреваем на плите? Если подогрев слабый, то вода постепенно разогревается снизу, отдавая тепло верхним слоям. Усилим подогрев. В какой-то момент в сосуде возникают конвективные токи: в толще воды образуются фонтаны, в центре которых теплая вода устремляется вверх, тогда как по периферии холодная вода о кается вниз. Если посмотреть на сосуд сверху, то поверхность воды будет выглядеть в виде ячеек, называемых ячейками Бернара (чтобы ячейки ста видимыми, в воду следует добавить какие-либо частицы, например, порошок какао). В осенних прудах, где вместо подогрева снизу есть охлаждени сверху, такие ячейки могут вытягиваться, образуя гребни. В местах где вода опускается на дно, скапливаются сухие листья, располагаясь на поверх ста водоема в виде полос. Вспомним, как вода вытекает из ванны; образуется воронка-водоворот, причем нельзя сказать с уверенностью, в какую сторону он будет вращаться. Ручейки воды, стекающие по наклонному стеклу, образуют изгибы траектории — меандры. Не перестает восхищать разнообразием и сложность узоров на окне... Что общего во всех этих явлениях? Во всех примерах?

1. Системы рассеивают энергию, запасенную ранее или поступающую извне (то есть все эти системы открытые);

2. в первично однородной системе возникают неоднородности, т.е. структуры. Эти структуры называются диссипативными или, в буквально смысле, рассеивающими. Физический смысл их в том, что скорость нарастания энтропии (рассеяния энергии) при их появлении возрастает, максимруется, Заметим, что во всех приведенных примерах в основе появления структур лежит поведение одних и тех же микроструктур — молекул воды