Неживая природа
Неживая природа, или косная материя, представлена в виде вещества и поля, которые обладают энергией. Она организована в несколько уровней: элементарныечастицы, 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; толькоона, абсолютно черная масса флуктуаций неимоверных энергий, клубилась и пульсировала во мраке, с непреодолимой силой стремясь сосредоточиться в однойединственной точке - Великой Сингулярности. И когда невообразимая плотность энергии флуктуаций в Сингулярности достигла Абсолюта, она выразила себя намгновение 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, чтосоставляло 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.
41) Структурные уровни организации живой материи
Все живые организмы группируются в соответствием с особенностями своего внутреннего и внешнего строения, начиная с молекулярно-генетического уровня и кончая биосферой в целом.
Клетка-основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система. Наука о клетке-цитология.
Вирусы, доклеточные формы жизни, занимают промежуточное положение между живым и неживым. Они состоят из белковых молекул и нуклеиновых кислот, не имеют собственного обмена веществ.
Каждая клетка имеет ядро, помещенное ч цитоплазму, в которой осуществляются все процессы клеточного метаболизма, кроме синтеза нуклеиновых кислот, происходящего в ядре. Основное вещество клетки-белки, молекулы которых состоят из аминокислот. Оболочка клетки наполнена протоплазмой, в ней находятся органоиды, выполняющие ф-ции обмена веществ, дыхания, синтеза белка и другие, и ядро с генетическим кодом. Органоиды- это клеточные структуры, обеспечивающие хранение и передачу генетической информации, транспортировку веществ, синтез и превращения веществ и энергии, деление, движение.
Все живые организмы принято подразделять на одноклеточные и многоклеточные. Для одноклеточных (прокарно) характерно отсутствие дифференцированного клеточного ядра, среди одноклеточных есть просто устроенные (хлореллы, амебы) и сложные (инфузории).
К многоклеточным относят деревья и кустарники.
На основе современных знаний о живой материи выделяют структурные уровни организации живой материи:
Молекулярно-генетический, клеточный, организменный, популяционно видовой, биогеоценозный;
Молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный (онтогенетический), популяционно-видовой, биогеоцинотический, биосферный.
Молекулярно-генетический уровень биологических структур. На этом уровне происходит переход от атомно-молекулярного уровня неживой материи к макромолекулам живой. На этом уровне элементарными структурами явл.гены. Наследственная информация заложена в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты( и РНК (рибонуклеиновые кислоты). ДНК и РНК выделены из ядер клеток, за что и получили название нуклеиновых (ядерных) кислот.
В состав клетки входят два вида нуклеиновых кислот. Вирусы содержат только один вид- ДНК или РНК.
Клеточный уровень. Клеточная теория стала основой для развития физиологии, эмбриологии, теории эволюции.Клетки разнообразны по форме и размерам и функциям. Клетка- это пространственная организация хим.процессов. На клеточном уровне проходят процессы обмена в-в ,передачи информации, превращение в-в и энергии. По типу питания клетки подразделяются на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные не нуждаются в органической пищи извне, а производят ее сами, используя энергию солнца, углерод, воду и минер. вещества, за щет фотосинтеза (растения)Гетеротрофные клетки для своего питания использ.готовое органическое вещество.
Организменный уровень включает в себя как одноклеточные, так и многоклеточные организмы как более высокий сложный уровень организации живого. Онтогенез- это индивидуальное развитие особи, вся совокупность ее преобразований от рождения до конца жизни. В ходе онтогенеза идет процесс реализации генетической и наследственной информации,
Популяционно-видовой уровень. Популяция- это совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определенную территорию. Структура популяции проявляется в определенном соотношении особей разного возраста, пола. Популяции- генетически открытые системы. Периодически мохет происходить обмен генетической информацией, что приводит к эволюции.
Биосферный уровень. Биосфера- оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов.Биосфера- область распространения жизни на земле. Ее состав, структура и энергетика определяются прошлой и настоящей деятельностью живых организмов. Включает верхнюю часть литосферы, почвенный слой, все воды, суши и нижнюю часть атмосферы (тропосферу).
Популяции объединяясь на определенной территории образуют биоценоз, который явл.составной частью более сложной системы-биогеоценоза. Если биоценоз- это совокупность животных, растений и микроорганизмов, населяющий участок среды обитания, то биогеоценоз- это участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (приземной слой атмосферы, солнечная энергия, почва) компонентов, объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.
42) Основные концепции происхождения жизни.
Одним из наиболее трудных и в то же время актуальных и интересных в современном естествознании является вопрос о происхождении жизни. Жизнь — одно из сложнейших, если не самое сложное явление природы. Для нее особенно характерны обмен веществ и самовоспроизведение, а особенности более высоких уровней ее организации обусловлены строением более низких уровней. Живые существа — это естественные информационные системы, т. е. системы, существующие сами по себе, а не в результате построения или составленной кем-то программы. Отличие живого от неживого заключается в нескольких фундаментальных направлениях: вещественном, структурном и функциональном планах его изучения. В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядоченные 343
макромолекулярные органические соединения, называемые биополимерами, — белки, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В структурном плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя, вернее самовоспроизводство. Живые тела отличаются от неживых также наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава и функций, способностью к движению, раздражимостью, приспособленностью к среде и т. д. Однако имеются переходные формы от нежизни к жизни. Например, вирусы вне клеток другого организма не обладают ни одним из атрибутов живого, хотя у них есть наследственный аппарат. Они могут расти и размножаться лишь в клетке организма-хозяина, используя его ферментные системы. В современном естествознании существует пять основных концепций возникновения жизни: 1) креационизм — божественное сотворение живого; 2) концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества; 3) концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда; 4) концепция панспермии — внеземного происхождения жизни; 5) концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся естественно-научным законам. Первая концепция является религиозной и к науке прямого отношения не имеет. Хотя к нему близка концепция, согласно которой жизнь создана высшим разумом, находящимся вне Вселенной. Основывается она на отрицании возможности объяснить генезис жизни естественными причинами и направлена против концепции химической, предбиологической эволюции. В качестве основополагающего тезиса в данных концепциях рассматривается положение о том, что жизнь как на Земле, так и вообще где-либо во Вселенной не может возникнуть случайно. Жизнь представляет собой акт преднамеренного творения, что приводит к отождествлению современных космологических представлений с религиозными истинами, и для вечной, безграничной Вселенной характерно неизменное постоянство картин 344
жизни. Изложенная в ней временная и иерархическая последовательность событий содержит исходное представление об эволюции: первый день — появление света, второй день — звезд, третий день — создание Земли, четвертый день — Солнца и Луны, пятый день — рыб в море и птиц в небе, шестой день — создание человека и, наконец, седьмой день—день отдыха. В пользу данной концепции авторы приводят следующие аргументы: 1) белки, нуклеиновые кислоты и другие биологические соединения с их весьма сложной структурой могут быть созданы только живым существом, поскольку системы такой сложности не могут возникнуть в результате взаимодействия простых веществ в первичном океане; 2) в естественно-научном объяснении происхождения жизни необходимо исходить из положения, что жизнь уже была закодирована в структуре атомов. В конце прошлого века были распространены "теории", согласно которым жизнь возникает в болотах, гниющей массе и тому подобных местах. Именно там из неживой материи возникают живые организмы — личинки мухи и даже мыши. Вторую концепцию опроверг изучавший деятельность бактерий французский микробиолог XIX в. — Луи Пастер. Третья концепция из-за своей оригинальности и умозаключительности всегда имела немного сторонников. К началу XX в. в науке господствовали две последние концепции. Концепция панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю извне, опиралась на обнаружение при изучении метеоритов и комет "предшественников живого" — органических соединений, которые, возможно, сыграли роль "семян". Во второй половине прошлого века шведский ученый Сванте Ар-рениус выдвинул оригинальную гипотезу. По его мнению, жизнь возникла не на Земле, а была занесена на нее из космоса. Наша планета была "заражена" микроорганизмами, прибывшими из глубин Вселенной. Этот процесс Аррениус назвал панспермией. Гипотеза шведского ученого не получила поддержки его коллег. Никто не видел возможности для микроорганизмов длительно путешествовать в космическом пространстве, не погибая от губительных излучений. В свое время эту гипотезу обсуждали 345
очень бурно. Его сторонниками были выдающиеся умы своего времени. Но были противники. Так, А. И. Опарин показал, что эта теория, строго говоря, ничего не дает. Во всяком случае, она не имеет никакого отношения к происхождению жизни, ибо даже если удастся доказать, что жизнь была занесена на нашу планету извне, то это не освобождает нас от необходимости объяснить, как же она возникла изначально. Теория панспермии позволяет разрешить лишь проблему происхождения земной жизни, одновременно увеличивая сложность основной проблемы во много раз. В настоящее время возрождается старая идея панспермии. На международном симпозиуме "Поиски внеземной жизни", состоявшемся в Бостоне (США) в 1984 г., голландский ученый М. Гринберг сообщил, что в его экспериментах было показано, что в условиях вакуума и чрезвычайно низкой температуры, характерной для межзвездной среды, бактериальные споры могут противостоять радиации в течение нескольких тысяч лет. Этого, конечно, недостаточно, чтобы перенестись от звезды к звезде, но если "материнская" звезда проходит через пылевое облако, некоторые споры получают от его частиц дополнительную защиту и могут путешествовать миллионы лет. У концепции появления жизни на Земле в историческом прошлом два варианта. Согласно одному, происхождение жизни — результат случайного образования единичной "живой молекулы", в строении которой был заложен весь план дальнейшего развития живого. Согласно другой точке зрения, происхождение жизни — результат закономерной эволюции материи. Эта последняя концепция представляется наиболее научной, рассмотрим ее детально. Широко распространенной и экспериментально обоснованной является модель, получившая за рубежом название гипотезы Опарина-Холдейна — по имени ученых, выдвинувших сходные гипотезы скорее всего независимо друг от друга. Общность развиваемых учеными взглядов состоит в принятии за исходные тезисы утверждения о том, что все необходимые для возникновения жизни биологически значимые органические соединения могут образоваться в 346
абиогенных условиях, т. е. без участия живого, лишь на основе физико-химических закономерностей превращения веществ. Большинство современных специалистов также убеждено, что возникновение жизни в условиях первичной Земли есть результат естественной эволюции материи. Для изучения научной проблемы происхождения жизни необходимы прежде всего сведения о физико-химических условиях на ранней Земле. Такие данные связаны как с геологической эволюцией планеты, так и с эволюцией химических элементов Солнечной системы и солнечной активностью. Из большого числа химических элементов для жизни необходимы только 16, а водород, углерод, кислород и азот составляют почти 99% живой материи. В вещественном плане для становления жизни нужен прежде всего углерод. Жизнь на Земле основана на этом элементе, хотя в принципе можно предположить существование жизни и на кремниевой основе. Уникальными свойствами обладает углерод, и наша жизнь называется углеродной или органической.
43) Современные трактовки эволюционной теории.
Теория эволюции (дарвинизм) - это тот раздел биологии, который в результате засилья догматических взглядов пострадал в советское время в такой же степени, как и генетика. В СССР было издано незначительное число пособий по дарвинизму и теории эволюции, тогда как на Западе проводились тщательные эксперименты по проверке положений Дарвина, издавались оригинально составленные пособия.
Вначале, как всякое другое учение (марксизм, маоизм, буддизм), учение носило имя учителя - "дарвинизм". Этот термин был предложен другом Дарвина - Т. Гексли и А. Р. Уоллесом - соавтором Дарвина по открытию принципа естественного отбора. Свое учение Дарвин изложил в трудах:
"Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь" (1859),
"Изменение животных и растений под влиянием одомашнений" (1868),
"Происхождение человека и половой отбор" (1871).
Эксперименты по проверке положений дарвинизма в XIX столетии подтвердили верность дарвиновского механизма эволюции. Дарвинизм стал теорией. Эта теория хорошо разработана, экспериментально проверена и подтверждена. Она постоянно совершенствуется и соответствует обнаруженным фактам, удовлетворительно их объясняет.
Современная теория эволюции представляет собой синтетическую науку, базирующуюся на всех науках биологического комплекса. Современная теория эволюции основана на учении Дарвина о происхождении жизни, возникновении разнообразия живой природы, адаптации и целесообразности у живых организмов, о возникновении человека, возникновении пород и сортов. Современный дарвинизм часто называютнеодарвинизмом, синтетической теорией эволюции. Правильнее называть науку, изучающую процесс эволюции органического мира,эволюционной теорией.
Биология сегодня представляет собой сложную, очень дифференцированную науку, изучающую сущность и закономерности биологической формы движения материи. Отдельные биологические науки различаются как объектами исследований, так и комплексом изучаемых проблем. Многие проблемы, исследуемые специальными науками, имеют общебиологическое значение, но ни одна наука не может заменить дарвинизм - эволюционную теорию. Как и всякая наука, эволюционизм имеет свой объект и предмет исследования, свои методы исследования, свои цели и задачи. Объект исследования теории эволюции: организмы, популяции, виды. Предмет изучения теории эволюции: процесс эволюции живой природы.
Задачи теории эволюции: изучение проблемы происхождения жизни на Земле, выяснение причин эволюции, определение закономерностей исторического развития живой материи, исследование развития царств живой природы, изучение происхождения и эволюции человека, прогнозирование эволюционных, микроэволюционных процессов, разработка способов научного управления микроэволюционными процессами