Модуль 5

1. Фалес заложил теоретические основы учения, имеющее название «гилозоизм». Утверждение основано главным образом на комментариях Аристотеля, который однозначно указывает, что именно ионийские «физиологи» первые отождествили материю с движущим началом.

Аристотель считал, что реальная действительность познаваема и для этого не нужно обращаться к воображаемому потустороннему миру. Это означало существенный сдвиг философии в сторону материализма, ибо Аристотель проповедовал эмпирический подход к познанию природы

Птолемей изложил собрание астрономических знаний древней Греции и Вавилона, сформулировав весьма сложную геоцентрическую модель мира. При создании данной системы он проявил себя как умелый механик, поскольку сумел представить неравномерные движения небесных светил (с попятными движениями планет) в виде комбинации нескольких равномерных движений по окружностям.

Размышляя о Птолемеевой системе мира, Коперник поражался её сложности и искусственности, и, изучая сочинения древних философов, особенно Никиты Сиракузского и Филолая, он пришёл к выводу, что не Земля, а Солнце должно быть неподвижным центром Вселенной – гелиоцентрическая теория.

Теория гравитации была создана Ньютоном, открывшим закон всемирного тяготения. Лишь после этого открытия стал возможен научный подход к решению проблемы строения и эволюции Вселенной как целого. Стало возможным рассматривать весь Мир, всю Вселенную как один физический объект, как огромную массу вещества, распределенного в пространстве и подчиняющегося закону всемирного тяготения.

Эйнштейн счи­тал, что Вселенная должна быть стационарна, она не может направленно эволюционировать.

А. А. Фридманом была создана теория расширяющейся Вселенной.

2. В соответствии с данными космологии, Вселенная возникла в результате взрывного процесса, получившего название Большой взрыв, произошедшего около 14 млрд лет назад. Теория Большого взрыва хорошо согласуется с наблюдаемыми фактами (например, расширением Вселенной и преобладанием водорода) и позволила сделать верные предсказания, в частности, о существовании и параметрах реликтового излучения.

В момент Большого взрыва Вселенная занимала микроскопические, квантовые размеры.

В соответствии с инфляционной моделью, в начальной стадии своей эволюции Вселенная пережила период ускоренного расширения (инфляции). Предполагается, что в этот момент Вселенная была «пустой и холодной» (существовало только высокоэнергетическое скалярное поле), а затем заполнилась горячим веществом, продолжавшим расширяться.

Расширение и остывание Вселенной в первые мгновения существования нашего мира привело к следующему фазовому переходу — образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. Экспериментально расширение Вселенной проявляется в виде выполнения закона Хаббла, а также многими другими способами. Вселенная расширяется из начального сверхплотного и сверхгорячего состояния — так называемый Большой взрыв. Является ли исходное состояние сингулярным (как предсказывает классическая теория гравитации — общая теория относительности) или нет — активно дебатируемый вопрос, надежды на его разрешение связывают с разработкой квантовой теории гравитации.

Теоретически явление было предсказано и обосновано А. Фридманом на раннем этапе разработки общей теорией относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной. Зако́н Ха́ббла (закон всеобщего разбегания галактик) — эмпирический закон, связывающий красное смещение галактик и расстояние до них линейным образом

3. Вселенная возникла 14 млрд. лет назад во время большого взрыва. сингулярность — состояние Вселенной в начальный момент Большого взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества.

первые 300—400 тыс. лет Вселенная была заполнена только ионизированным водородом и гелием. По мере расширения и остывания Вселенной они перешли в стабильное нейтральное состояние, образовав обычный газ. Предположительно через 500 млн лет зажглись первые звёзды, а сгустки вещества, образовавшиеся на ранних стадиях благодаря квантовым флуктуациям, превратились в галактики.

В результате термоядерных реакций в звёздах были синтезированы более тяжёлые элементы (вплоть до углерода). Во время взрывов сверхновых звёзд образовались ещё более тяжёлые элементы. В молодых галактиках процесс образования и гибели звёзд шёл очень бурно. Чем массивнее звезда, тем быстрее она гибнет и рассеивает бо́льшую часть своего вещества в пространстве, обогащая его разнообразными химическими элементами. После взрывов вещество сгущалось снова, в результате чего зажигались звёзды следующих поколений, вокруг которых образовывались планетные системы. По имеющимся оценкам, ускоряющееся расширение Вселенной началось приблизительно 5 миллиардов лет назад.

4. По данным WMAP наблюдаемая Вселенная является плоской. Исходя из этого, согласно модели Фридмана, средняя плотность Вселенной равна критической: ρ = ρ_с с точностью порядка 1 %. Однако барионная (обычная, доступная прямым наблюдениям) материя даёт в эту плотность довольно малый вклад: лишь (4,54±0,01) %, или 0,25 атома водорода на кубический метр. Два других компонента, дающих гораздо больший вклад в плотность, — тёмная материя (22,6 %) и тёмная энергия (73 %). Вклад релятивистских частиц^[3], т.е. фотонов микроволнового фона, в настоящее время крайне мал: 0,0050 %.

5.Тонкая настройка Вселенной^{[К 1]} (от англ. fine-tuning) — концепция в теоретической физике, согласно которой в основе Вселенной и ряда её составляющих лежат не произвольные, а строго определённые значения фундаментальных констант, входящих в физические законы. В состав минимального списка этих фундаментальных мировых констант обычно включают скорость света (c), гравитационную постоянную (G), постоянную Планка (h), массы электрона и протона   и заряд электрона (e).

Антро́пный при́нцип — аргумент «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек». Этот принцип был предложен с целью объяснить, с научной точки зрения, почему в наблюдаемой нами Вселенной имеет место ряд нетривиальных соотношений между фундаментальными физическими параметрами, которые необходимы для существования разумной жизни.

6. Звёздная эволюция в астрономии — последовательность изменений, которым звезда подвергается в течение её жизни, то есть на протяжении сотен тысяч, миллионов или миллиардов лет, пока она излучает свет и тепло. В течение таких колоссальных промежутков времени изменения оказываются весьма значительными.

Звезда начинает свою жизнь как холодное разрежённое облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения и постепенно принимающее форму шара. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура объекта возрастает. Когда температура в центре достигает 15-20 миллионов К, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. Объект становится полноценной звездой. Первая стадия жизни звезды подобна солнечной — в ней доминируют реакции водородного цикла^[1]. В таком состоянии он пребывает бо́льшую часть своей жизни, находясь на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга — Расселла, пока не закончатся запасы топлива в его ядре. Когда в центре звезды весь водород превращается в гелий, образуется гелиевое ядро, а термоядерное горение водорода продолжается на его периферии. В этот период структура звезды начинает меняться. Её светимость растёт, внешние слои расширяются, а температура поверхности снижается — звезда становится красным гигантом, которые образуют ветвь на диаграмме Герцшпрунга-Рассела. На этой ветви звезда проводит значительно меньше времени, чем на главной последовательности. Когда накопленная масса гелиевого ядра становится значительной, оно не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься; если звезда достаточно массивна, возрастающая при этом температура может вызвать дальнейшее термоядерное превращение гелия в более тяжёлые элементы (гелий — в углерод, углерод — в кислород, кислород — в кремний, и наконец — кремний в железо).

7.Гипотеза об образовании Солнечной системы из газопылевого облака — небулярная гипотеза — первоначально была предложена в XVIII веке Эммануилом Сведенборгом, Иммануилом Кантом и Пьером-Симоном Лапласом. В дальнейшем её развитие происходило с участием множества научных дисциплин, в том числе астрономии, физики, геологии и планетологии. С началом космической эры в 1950-х годах, а также с открытием в 1990-х годах планет за пределами Солнечной системы (экзопланет), эта модель подверглась многократным проверкам и улучшениям для объяснения новых данных и наблюдений.

Согласно общепринятой в настоящее время гипотезе, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного газопылевого облака.

8. Масса Земли приблизительно равна 5,98·10²⁴ кг. Общее число атомов, составляющих Землю ≈1,33·10^50[100]. Она состоит в основном изжелеза (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе внутреннее пространство, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов^[101]. Примечательно, что углерода, являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.

Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая.

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюса которого расположены рядом с географическими полюсами планеты. Поле формирует магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах — двух концентрических областях в форме тора вокруг Земли. Около магнитных полюсов эти частицы могут «высыпаться» в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний. На экваторе магнитное поле Земли имеет индукцию 3,05·10^-5 Tл и магнитный момент 7,91·10¹⁵ Tл·м³.

В протопланетном диске, порождающим звезду и планету, в результате эволюции  материя концентрируется по преимуществу  в центре. Большая её часть идёт на формирование горячей звезды и очень незначительная – на формирование планет и других холодных объектов. В результате концентрации первичного вещества в центральной области системы здесь образуется большее количество планет.

К 1967 году число определений возраста приблизилось к 1000. Обобщение данных, проведенное К. Стокуэллом, выявило чрезвычайно характерную картину. Оказалось, что значения возраста не распределяются непрерывно по всему .интервалу докембрия, а концентрируются вокруг нескольких характерных значений. Стокуэлл, считая, что причиной такого характерного прерывистого распределения возрастов является дискретность оро-генических (складкообразовательных) движений в земной коре, предложил основанную на этом геохронологическую шкалу (схему) докембрия. Он разделил докембрийскую эпоху континентальной части Канады на четыре периода. Пространственное распределение соответствующих им зон орогенеза. Возраст каждого такого орогенического цикла соответствует времени окончательного завершения процесса образования складчатости. Впоследствии Стокуэлл развил свою геохронологическую шкалу, использовав дополнительно данные рубидий-стронциевого метода, однако в основном результаты остались близкими к изображенным. Эта геохронологическая шкала-схема используется в качестве стандартной для докембрия Канады (с добавлением некоторых исправлений в значениях возраста). Итак, Стокуэлл провел разделение ороге-нических движений на эпохи (фазы складчатости), основываясь на возрасте пород. Однако оказалось, что эта геохронологическая шкала может быть использована только на том континенте, для которого она создана, и малопригодна в других районах мира. Действительно, ведь нельзя предполагать, что одновременно, например, с гренвиллской или гудзонской фазами складчатости Канады орогенические движения начинались также и на других континентах. Если сравнивать эту ситуацию с палеонтологией, то там такой ситуации быть не может, поскольку считается, что распространение фауны происходит очень быстро (в геологических масштабах) и одинаковые виды фауны должны существовать в одно и то же время во всем мире. Следовательно, выделив в каком-либо месте зону с определенной фауной, ее можно использовать для того же времени и в любом другом месте.

Текто́ника плит — современная геологическая теория о движении литосферы, согласно которой земная кора состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория тектоники плит объясняет возникновение землетрясений, вулканическую деятельность и процессы горообразования, по большей части приуроченные к границам плит.

Возраст Земли — время, которое прошло с момента образования Земли как самостоятельной планеты. Согласно современным научным данным возраст Земли составляет 4,54 миллиардов лет (4,54·10⁹ лет ±1%).^[1][2][3] Эти данные базируются на радиоизотопной датировке не только земных образцов, но и метеоритного вещества. Они получены в первую очередь с помощью свинец-свинцового метода. Эта цифра соответствует возрасту старейших земных и лунных образцов.

По поводу возникновения атмосферы учёные выдвигают две гипотезы. Согласно первой гипотезе, атмосфера — газообразная выплавка первичного материала, когда-то покрывавшего расплавленную Землю. Большинство учёных придерживаются второй гипотезы, которая утверждает, что атмосфера является вторичным образованием, возникшим при освобождении газообразных химических элементов и соединений из расплавленного вещества.

Первичная атмосфера была очень агрессивной средой и действовала на горные породы как сильная кислота. Да и температура её была очень высокой. Но как только температура понизилась, произошла конденсация водяного пара. В настоящее время имеются неопровержимые доказательства существования на Земле гидросферы ещё 3,8 млрд лет назад. Свидетельством тому являются осадочные горные породы, обнаруженные в Гренландии и Южной Африке. Они образовались на дне древнейших морей.

Атмосфера Земли разделяется на слои, которые различаются между собой температурой, плотностью, химическим составом и т. д. Общая масса газов, составляющих земную атмосферу — примерно 5,15·10¹⁸ кг. На уровне моря атмосфера оказывает на поверхность Земли давление, равное 1 атм (101,325 кПа)^[5]. Средняя плотность воздуха у поверхности — 1,22 г/л, причём она быстро уменьшается с ростом высоты: так, на высоте 10 км над уровнем моря она составляет не более 0,41 г/л, а на высоте 100 км — 10⁻⁷ г/л^[137].

В нижней части атмосферы содержится около 80 % общей её массы и 99 % всего водяного пара (1,3-1,5·10¹³ т), этот слой называетсятропосферой^[139]. Его толщина неодинакова и зависит от типа климата и сезонных факторов: так, в полярных регионах она составляет около 8-10 км, в умеренном поясе до 10-12 км, а в тропических или экваториальных доходит до 16-18 км^[140]. В этом слое атмосферы температура опускается в среднем на 6 °С на каждый километр при движении в высоту^[137]. Выше располагается переходный слой —тропопауза, отделяющий тропосферу от стратосферы. Температура здесь находится в пределах 190—220 K.

Стратосфера — слой атмосферы, который расположен на высоте от 10-12 до 55 км (в зависимости от погодных условий и времени года). На него приходится не более 20 % всей массы атмосферы. Для этого слоя характерно понижение температуры до высоты ~25 км, с последующим повышением на границе с мезосферой почти до 0 °С^[141]. Эта граница называется стратопаузой и находится на высоте 47-52 км^[142]. В стратосфере отмечается наибольшая концентрация озона в атмосфере, который оберегает все живые организмы на Земле от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Интенсивное поглощение солнечного излучения озоновым слоем и вызывает быстрый рост температуры в этой части атмосферы^[137].

Мезосфера расположена на высоте от 50 до 80 км над поверхностью Земли, между стратосферой и термосферой. Она отделена от этих слоёв мезопаузой (80-90 км)^[143]. Это самое холодное место на Земле, температура здесь опускается до −100 °C^[144]. При такой температуре вода, содержащаяся в воздухе, быстро замерзает, формируя серебристые облака^[144]. Их можно наблюдать сразу после захода Солнца, но наилучшая видимость создаётся, когда оно находится от 4 до 16° ниже горизонта^[144]. В мезосфере сгорает бо́льшая частьметеоритов, проникающих в земную атмосферу. С поверхности Земли они наблюдаются как падающие звёзды^[144]. На высоте 100 км над уровнем моря находится условная граница между земной атмосферой и космосом — линия Кармана^[145].

В термосфере температура быстро поднимается до 1000 К, это связано с поглощением в ней коротковолнового солнечного излучения. Это самый протяжённый слой атмосферы (80-1000 км). На высоте около 800 км рост температуры прекращается, поскольку воздух здесь очень разрежён и слабо поглощает солнечную радиацию^[137].

Ионосфера включает в себя два последних слоя. Здесь происходит ионизация молекул под действием солнечного ветра и возникают полярные сияния^[146].

Экзосфера — внешняя и очень разреженная часть земной атмосферы. В этом слое частицы способны преодолевать вторую космическую скорость Земли и улетучиваться в космическое пространство. Это вызывает медленный, но устойчивый процесс, называемый диссипацией (рассеянием) атмосферы. В космос ускользают в основном частицы лёгких газов: водорода и гелия^[147]. Молекулы водорода, имеющие самую низкую молекулярную массу, могут легче достигать второй космической скорости и утекать в космическое пространство более быстрыми темпами, чем другие газы^[148]. Считается, что потеря восстановителей, например водорода, была необходимым условием для возможности устойчивого накопления кислорода в атмосфере^[149]. Следовательно, свойство водорода покидать атмосферу Земли, возможно, повлияло на развитие жизни на планете^[150]. В настоящее время бо́льшая часть водорода, попадающая в атмосферу, преобразуется в воду, не покидая Землю, а потеря водорода происходит, в основном, от разрушения метана в верхних слоях атмосферы. Основой циркуляции атмосферы являются пассаты в экваториальном поясе (ниже 30° широты) и западные ветры умеренного пояса (в широтах между 30° и 60°)^[154]. Морские течениятакже являются важными факторами в формировании климата, также как и термохалинная циркуляция, которая распределяет тепловую энергию из экваториальных регионов в полярные^[155].

Водяной пар, поднимающийся с поверхности, формирует облака в атмосфере. Когда атмосферные условия позволят подняться теплому влажному воздуху, эта вода конденсируется и выпадает на поверхность в виде дождя, снега или града^[153]. Бо́льшая часть атмосферных осадков, выпавших на сушу, попадает в реки, и в конечном итоге возвращается в океаныили остаётся в озёрах, а затем снова испаряется, повторяя цикл. Этот круговорот воды в природе является жизненно важным фактором для существования жизни на суше. Количество осадков, выпадающих за год различно, начиная от нескольких метров до нескольких миллиметров в зависимости от географического положения региона. Атмосферная циркуляция,топологические особенности местности и перепады температур определяют среднее количество осадков, которое выпадает в каждом регионе^[156].

Количество солнечной энергии, достигнувшее поверхности Земли, уменьшается с увеличением широты. В более высоких широтах солнечный свет падает на поверхность под более острым углом, чем в низких; и он должен пройти более длинный путь в земной атмосфере. В результате этого среднегодовая температура воздуха (на уровне моря) уменьшается примерно на 0,4 °С при движении на 1 градус по обе стороны от экватора^[157]. Земля разделена на климатические пояса — природные зоны, имеющие приблизительно однородный климат. Типы климата могут быть классифицированы по режиму температуры, количеству зимних и летних осадков. Наиболее распространённая система классификации климата —классификация Кёппена, в соответствии с которой наилучшим критерием определения типа климата является то, какие растения произрастают на данной местности в естественных условиях^[158]. В систему входят пять основных климатических зон (влажные тропические леса, пустыни, умеренный пояс, континентальный климат и полярный тип), которые в свою очередь подразделяются на более конкретные подтипы.

Гидросфера (от др.-греч. Yδωρ — вода и σφαῖρα — шар) — совокупность всех водных запасов Земли.

Наличие жидкой воды на поверхности Земли является уникальным свойством, которое отличает нашу планету от других объектов Солнечной системы. Бо́льшая часть воды сосредоточена в океанах и морях, значительно меньше — в речных сетях, озёрах, болотах и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков иводяного пара.

Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.

Общая масса воды в Мировом океане примерно составляет 1,35·10¹⁸ тонн, или около 1/4400 от общей массы Земли. Океаны покрывают площадь около 3,618·10⁸ км² со средней глубиной 3682 м, что позволяет вычислить общий объём воды в них: 1,332·10⁹ км^3[128]. Если всю эту воду равномерно распределить по поверхности, то получился бы слой, толщиной более 2,7 км^[129]. Из всей воды, которая есть на Земле, только 2,5 % приходится на пресную, остальная — солёная. Бо́льшая часть пресной воды, около 68,7 %, в настоящее время находится в ледниках^[130]. Жидкая вода появилась на Земле, вероятно, около четырёх миллиардов лет назад.

9. Креациони́зм (от лат. creatio, род. п. creationis — творение) — теологическая и мировоззренческая концепция, согласно которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданныеТворцом или Богом.

Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.

Пансперми́я (др.-греч. πανσπερμία — смесь всяких семян, от πᾶν (pan) — «всё» и σπέρμα (sperma) — «семя») — гипотеза о появлении жизни на Земле в результате занесения из космического пространства так называемых «зародышей жизни».

Самозарождение — спонтанное зарождение живых существ из неживых материалов; в общем случае, самопроизвольное возникновение живого вещества из неживого. В настоящее время общепризнано(?), что зарождение живых организмов невозможно, а возникновение живого вещества из неживого практически невозможно в современных природных условиях. Однако в науке активно обсуждаются возможные сценарии возникновения жизни на ранних этапах существования Земли.

В 1923 году советским биохимиком Алексеем Опариным была разработана теория биохимической эволюции.Основу этой теории составляла идея о том, что миллиарды лет назад при формировании планеты первыми органическими веществами были углеводороды, которые образовались в океане из более простых соединений.

10. В зависимости от того, что считается первичным, различают два методологических подхода к вопросу возникновения жизни:

Генобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на убеждении в первичности молекулярной системы со свойствами первичного генетического кода.

Голобиоз — методологический подход в вопросе происхождения жизни, основанный на идее первичности структур, наделённых способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментного механизма.

11. Существует несколько эволюционных теорий, объясняющих механизмы, лежащие в основе эволюционных процессов. В данный момент общепринятой является синтетическая теория эволюции (СТЭ), являющаяся синтезом классического дарвинизма и популяционной генетики^[1]. СТЭ позволяет объяснить связь материала эволюции (генетические мутации) и механизма эволюции (естественный отбор). В рамках СТЭ эволюция определяется как процесс изменения частот аллелей генов в популяциях организмов в течение времени, превышающего продолжительность жизни одного поколения.

в самопроизвольности процесса гарантия того, что, однажды возникнув, жизнь будет развиваться, закономерно порождая все более высокие формы, не нуждаясь при этом в заданности этих форм.

Эволюционный процесс характеризуется необратимостью - организмы, переходя в прежнюю среду обитания, не возвращаются полностью к прежнему состоянию морфофизиологической организации.

Направленность эволюции популяций задается условиями борьбы за существование и той изменчивостью, которая имеется в генофонде популяции и может быть подвергнута естественному отбору в данных условиях борьбы за существование. Конкуренция между соседними популяциями одного вида обычно приводит к тому, что популяции дивергируют, то есть каждая из них все сильнее отличается от соседней. Это происходит потому, что менее похожие друг на друга особи разных популяций чаще выживают, чем более сходные по своим требованиям к среде.

Чарльз Дарвин первым сформулировал теорию эволюции путём естественного отбора. Эволюция путёместественного отбора — это процесс, который следует из трёх фактов о популяциях: 1) рождается больше потомства, чем может выжить; 2) у разных организмов разные черты, что приводит к различиям в выживаемости и вероятности оставить потомство; 3) эти черты — наследуемые. Эти условия приводят к появлению внутривидовой конкуренции и избирательной элиминации наименее приспособленных к среде особей, что ведёт к увеличению в следующем поколении доли таких особей, черты которых способствуют выживанию и размножению в этой среде. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу неадаптивных причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации.

Неоламаркизм − совокупность разнородных эволюционных взглядов, развивающих те или иные идеи ламаркизма. Общим для неоламаркистских идей является отрицание как единственной формообразующей роли естественного отбора и признание наследования приобретенных признаков.

Антидарвинизм. В настоящий момент, хотя теория эволюции в научном мире общепринята, креационисты пытаются её оспаривать. При этом под видом эволюционной теории чаще всего предлагаются дарвиновские идеи второй половины XIX века, а полтора столетия развития эволюционной биологии игнорируется. Главные аргументы против эволюции (отсутствие переходных форм, большая сложность биологических структур и невозможность их формирования за счёт накопления малых случайных изменений, «вредность» мутаций)^[2] были сформулированы еще в конце XIX — начале XX веков и с тех пор практически не подверглись значительной модификации. Аргументы креационистов основаны на поверхностном знании основ химии, физики, геологии и биологии, а также превратном понимании большинства понятий эволюционной биологии и игнорировании научных достижений последнего времени.

Синтетическая теория эволюции (также современный эволюционный синтез) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие.

Элементарная эволюционная единица должна удовлетворять следующим требованиям:  она должна быть как таковая далее неподразделима, т. е. выступать  во  времени  и  в  пространстве  как  некое  единство;  она должна быть как таковая способна во времени — т. е. в чреде биологических поколений — наследственно изменяться;  она должна реально и конкретно существовать в природных условиях.

Ген представляет собой элементарную единицу функции наследственного материала. Это означает, что фрагмент молекулы ДНК, соответствующий отдельному гену и определяющий благодаря содержащейся в нем биологической информации возможность развития конкретного признака, является далее неделимым в функциональном отношении. Сведения о генных мутациях, изложенные выше, указывают на значение изменений химической структуры, затрагивающих не весь ген, а отдельные его участки, вследствие чего появляются новые варианты признака.

Элементарное эволюционное явление - длительное (сказывающееся на протяжении жизни многих поколений) и направленное изменение генофонда популяции, т.е. относительно стабильное изменение частоты аллеля. Элементарное эволюционное явление - еще не эволюция, но без генетических изменений в популяции невозможно ни начало, ни само протекание эволюционного процесса.

Прежде всего для эволюции необходимо наличие факторов, поставляющих в популяции эволюционный материал. Эту роль выполняют мутационный процесс , комбинативная изменчивость , поток генов , периодческие случайные колебания численности популяций . Имея различную природу, они действуют случайно и ненаправленно, создавая разные генотипы.

Важное значение для эволюции имеют факторы, обеспечивающие возникновение барьеров, препятствующих скрещиванию, - это различные формы изоляции , нарушающие панмиксию и закрепляющие любые различия в наборах генотипов в разных популяциях.

Наконец, необходимо наличие естественного отбора - фактора, направляющего эволюционный процесс.

Все эти факторы оказывают давление на популяцию, приводят к возникновению элементарного эволюционного явления.

Естественный отбор – направляющий фактор эволюции.

Макроэволюция органического мира — это процесс формирования крупных систематических единиц: из видов — новых родов, из родов — новых семейств и т. д. В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Так же, как имикроэволюция, макроэволюция имеет дивергентный характер. Понятие макроэволюции интерпретировалось многократно, но окончательного и однозначного понимания не достигнуто. Согласно одной из версий, макроэволюция — изменения системного характера, соответственно, огромных промежутков времени они не требуют.

Микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей на протяжении нескольких поколений; эволюционные изменения на внутривидовом уровне.^[1] Такие изменения происходят из-за следующих процессов: мутации, естественный отбор, искусственный отбор, перенос генов и дрейф генов. Эти изменения приводят кдивергенции популяций внутри вида, и, в конечном итоге, к видообразованию.

12. Закон необратимости эволюционных процессов (Луи Долло) — эволюционные процессы необратимы. Организм не может вернуться хотя бы частично к предшествующему состоянию.

Закон ускорения темпов эволюции — в течение геологического времени происходит ускорение биологической эволюции. Наблюдается закономерное сокращение протяжённостигеологических эр (так, палеозойская эра длилась 340 млн лет, мезозойская эра — 170 млн лет, кайнозойская эра — 60 млн лет), что отражает ускорение темпов эволюции. Между началом и концом каждой эры наступали кардинальные изменения в составе фауны и флоры.

Закон неравномерности эволюционного развития — эволюция отдельных групп организмов протекает с разной скоростью. Существуют консервативные группы, практически не изменившиеся в ходе геологического времени. Наиболее консервативными оказались некоторые бактерии, по существу не изменившиеся со времени раннего докембрия. К «живым ископаемым» (термин Ч.Дарвина) относятся древовидные папоротники, головоногий моллюск наутилус и другие. Консервативные формы составляют небольшую часть известных организмов.

Закон увеличения разнообразия организмов — в ходе эволюции биосферы количество видов организмов возрастало по экспоненте и достигло современного значения, которое оценивается разными специалистами от 5 до 10 млн видов.

Закон скачкообразного характера эволюции — на фоне общей тенденции ускорения эволюции наблюдались отдельные эпохи повышенного видообразования. Промежутки между этими эпохами характеризовались затуханием видообразования и вымиранием организмов.

Закон цефализации — в ходе геологического времени происходит необратимое развитие головного мозга. Цефализация особенно ярко наблюдается в ряду позвоночных животных — от рыб до человека.

Биогенетический закон Геккеля-Мюллера: каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной степени формы, пройденные его предками или его видом (филогенез).

Движущий отбор — форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. 

Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака.

Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при которой условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака.

Половой отбор — это естественный отбор на успех в размножении.

13. Палеонтологические методы. По существу, все без исключения методы палеонтологии как науки об ископаемых организмах могут рассматриваться как методы изучения эволюционного процесса. 

Последовательность ископаемых форм. Палеонтологические ряды конструируются на основании анализа отдельных разрозненных находок, относящихся к разным территориям.

Изучение смены флор и фаун, эволюции экосистем. В последние десятилетия в изучении ископаемых останков достигнуты большие успехи. Методы растворения окружающей породы позволяют восстанавливать даже очень тонкое строение вымерших микроскопических организмов.

Биогеографические методы. Биогеография дает в руки исследователей методы, позволяющие проанализировать общий ход эволюционного процесса в самых разных масштабах.

Сравнение флор и фаун. О масштабах эволюции, связанных с возникновением целых флор и фаун, можно говорить на основании изучения особенностей развития современных континентов Земли в сопоставлении с анализом их населения.

Определение абсолютного возраста отложений (осадочных пород).

Островные формы. Фауна и флора островов оказывается тем более своеобразной, чем глубже и дольше эти острова были изолированы от основной суши.

Радиоуглеродный метод основан на распаде радиоактивного изотопа углерода ¹⁴С (период полураспада – 5730 лет). Этот метод позволяет непосредственно определить возраст органических веществ.

14. Опарин предположил, что в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации, которые относительно отделены от внешней среды и могут поддерживать обмен с ней. Он назвал их Коацерватные капли, или просто коацерваты.

Согласно его теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа:

• Возникновение органических веществ

• Возникновение белков

• Возникновение белковых тел

15. Теории происхождения протобиополимеров: ТЕРМИЧЕСКАЯ Рассматривает образование полимеров из низкомолекулярных структур путем нагревания. С. Фокс. .

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ Ведущее значение принад-лежит энергии холодной плазмы. К. Симонеску, Ф. Денеш.

ТЕОРИЯ АДСОРБЦИИ Концентрация повышается путем адсорбции в пресно-водных или морских отло-жениях очень тонких глин. Д. Бернал.

КОАЦЕРВАТНАЯ Рассматривает индивиду-альные фазово-обособлен-ные системы – коацерваты (молекулы, окруженные водной оболочкой). А.И.Опарин.

16. Докембрий

Докембрий включает в себя практически 90 % геологического времени. Он начался 4,6 млрд лет назад и длился до начала кембрийского периода (около 540 млн лет назад). Включает в себя три эона: катархей, архей и протерозой.

[править]Катархейский эон

Катархей охватывает первые полмиллиарда лет существования нашей планеты (появившейся 4,6 млрд лет назад)^[2][3].

Архейский эон

Архейский эон — один из четырёх главных эонов в истории Земли, охватывающий период от 3,9-3,8 до 2,5 млрд лет назад. В это время на Земле ещё не было кислородной атмосферы, но появились первые анаэробные бактерии, которые сформировали многие ныне существующие залежи полезных ископаемых: серы, графита, железа и никеля.

• Неоархей

• Мезоархей

• Палеоархей

• Эоархей

Эоархейская эра

Эоархей — геологическая эра, часть архея. Охватывает временной период от 4 до 3,6 миллиарда лет назад. Нахождение эры между Катархеем и Палеоархейской эрой. Возможно,прокариоты появились уже в конце этой эры.

Палеоархейская эра

Палеоархей — геологическая эра, часть архея. Охватывает временной период от 3,6 до 3,2 миллиарда лет назад. Самая ранняя форма жизни найдена в эту эру (хорошо сохранившиеся остатки бактерий возраста более 3,46 млрд лет, Западная Австралия).

Мезоархейская эра

Мезоархей — геологическая эра, часть архея. Охватывает временной период от 3,2 до 2,8 миллиарда лет назад. Окаменелости, найденные в Австралии показывают, что в мезоархей на Земле уже жили строматолиты.

Неоархейская эра

Неоархей — геологическая эра, часть архея. Охватывает временной период от 2,8 до 2,5 миллиарда лет назад. Кислородный фотосинтез впервые появился в этой эре, и стал причиной кислородной катастрофы, случившейся позже в палеопротерозое из-за ядовитого выброса кислорода в атмосферу, произведенного за счет фотоавтотрофов, которые появились чуть ранее в Неоархее.

Протерозойский эон

Протерозойский эон — геологический эон, охватывающий период от 2500 до 542,0 ± 1,0 млн лет назад.

Палеопротерозойская эра

Палеопротерозой — геологическая эра, часть протерозоя, начавшаяся 2,5 миллиарда лет назад и окончившаяся 1,6 миллиарда лет назад. В это время наступает первая стабилизация континентов. В это время также эволюционировали цианобактерии — тип бактерий, использующих биохимический процесс фотосинтеза для производства энергии и кислорода.

Важнейшее событие раннего палеопротерозоя — кислородная катастрофа. До значительного повышения содержания кислорода в атмосфере почти все существующие формы жизни были анаэробами, то есть обмен веществ в живых формах зависел от форм клеточного дыхания, которые не требовали кислорода. Доступ кислорода в больших количествах губителен для большинства анаэробных бактерий, поэтому в это время большая часть живых организмов на Земле исчезла. Оставшиеся формы жизни были либо невосприимчивы к окислению и губительному воздействию кислорода, либо проводили свой жизненный цикл в среде, лишенной кислорода.

Палеопротерозой разделен на четыре периода (от наиболее раннего до наиболее позднего):

• Сидерий

• Риасий

• Орозирий

• Статерий

Сидерийский период

Сидерий — геологический период, часть палеопротерозоя. Охватывает временной период от 2,5 до 2,3 миллиарда лет назад.

 Железосодержащие породы формировались в условиях, когда анаэробные водорослипроизводили отработанный кислород, который, смешиваясь с железом, образовывал магнетит (Fe₃O₄, оксид железа). Этот процесс вычищал железо из океанов. В конечном итоге, когда океаны прекратили поглощать кислород, процесс привел к образованию насыщенной кислородом атмосферы, которую мы имеем на сегодняшний день.

Гуронское оледенение началось в сидерии 2,4 млрд лет назад и закончилось в конце риасия, 2,1 млрд лет назад.

Риасийский период

Риасий — это второй геологический период в палеопротерозойской эре, длившийся с 2300 по 2050 млн лет до н. э. Датировка чисто хронологическая, не основана на стратиграфии.

В конце риасского периода (к 2100 млн лет до н. э.) завершается Гуронское оледенение.

Появляются предпосылки появления ядра у организмов.

Орозирийский период

Орозирий — третий геологический период Палеопротерозойской эры, продолжался 2050—1800 миллионов лет назад. Вторая половина периода отмечена интенсивным горообразованием практически на всех континентах. Вероятно, в течение орозирия атмосфера Земли стала окислительной (богатой кислородом), благодаря фотосинтезирующей деятельности цианобактерий.

Статерийский период

Статерий — заключительный геологический период Палеопротерозойской эры, продолжавшийся 1800—1600 миллионов лет назад. В течение статерия сформировались ядерные живые организмы.

Мезопротерозойская эра

Мезопротерозой — геологическая эра, часть протерозоя, начавшаяся 1,6 миллиарда лет назад и окончившаяся 1 миллиард лет назад.

Мезопротерозой разделен на три периода:

• Калимий

• Эктазий

• Стений

Калимийский период

Калимийский период — первый геологический период мезопротерозойской эры, продолжавшийся 1600—1400 миллионов лет назад.

Эктазийский период

Эктазийский период — второй геологический период Мезопротерозойской эры, продолжавшийся 1400—1200 миллионов лет назад.

В породах с канадского острова Сомерсет возрастом 1200 миллионов лет были обнаружены ископаемые красные водоросли — древнейшие из известных многоклеточных^[7].

Стенийский период

Стенийский период (др.-греч. στενός — «узкий») — заключительный геологический период Мезопротерозойской эры, продолжавшийся 1200—1000 миллионов лет назад.

К этому периоду относятся наиболее ранние ископаемые останки эукариот, размножавшихся половым путем.

Неопротерозойская эра

Неопротерозой — геохронологическая эра (последняя эра протерозоя), начавшаяся 1000 млн лет назад и завершившаяся 542 млн лет назад.

К позднему неопротерозою (эдиакарий) относятся древнейшие ископаемые останки живых организмов, так как именно в это время у живых организмов начинает вырабатываться некое подобие твёрдой оболочки или скелета. Большинство фауны неопротерозоя не может считаться предками современных животных, и установить их место на эволюционном древе весьма проблематично.

Неопротерозой разделен на три периода:

• Тоний

• Криогений

• Эдиакарий