С
овременная
Гуманитарная
Академия
Дистанционное образование
________________________________________________________
4247.03.01;РУ.01;1
Рабочий учебник
Фамилия, имя, отчество обучающегося___________________________________________________
Направление подготовки_______________________________________________________________
Номер контракта______________________________________________________________________
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ (КУРС 2)
ЮНИТА 3
БИОЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ. ПОРЯДОК И БЕСПОРЯДОК В ПРИРОДЕ
МОСКВА 2011
Разработано Л.И. Денисович, д-ром хим. наук
Рекомендовано Учебно-методическим
советом в качестве учебного пособия
для студентов СГА
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ (КУРС 2)
Юнита 1. Развитие представлений о мире.
Юнита 2. Структурная и системная организация материи.
Юнита 3. Биологический уровень организации материи. Порядок и беспорядок в природе.
ЮНИТА 3
Рассмотрен биологический уровень организации материи. Обсуждены особенности живых систем, вопросы происхождения и эволюции жизни, а также вопросы взаимодействия человека с биосферой.
Для студентов Современной Гуманитарной Академии
______________________________________________________________________
© СОВРЕМЕННАЯ ГУМАНИТАРНАЯ АКАДЕМИЯ, 2011
(настоящее учебное пособие не может быть полностью или частично воспроизведено, тиражировано
и распространено в качестве официального издания без разрешения руководства СГА)
Соответствие системы менеджмента качества СГА в сфере создания информационных образовательных ресурсов требованиям международного стандарта ISO 9001:2000 (ГОСТ Р ИСО 9001-2001) подтверждено Сертификатом соответствия Стандарт-тест
Оглавление
Стр.
ДИДАКТИЧЕСКИЙ ПЛАН 6
ЛИТЕРАТУРА* 8
ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЕТЕНЦИЙ 9
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 10
1 Особенности биологического уровня организации материи 10
1.1 Специфика и системность живого 10
1.2 Основные свойства живых систем 10
1.3 Уровни организации живых систем 12
2 Принципы воспроизводства живых систем 14
3 Основы генетики 17
3.1 Генетика о наследственности 18
3.2 Генетика об изменчивости 19
4 Клеточное строение живых организмов 21
4.1 Становление клеточной теории 21
4.2 Строение и размножение клеток 22
4.3 Типы клеток и организмов 23
5 Происхождение и сущность жизни 25
5.1 История проблемы происхождения жизни и основные гипотезы происхождения жизни 25
6 Теория эволюции органического мира 30
6.1 Становление идеи развития в биологии 31
6.2 Концепция развития Ж.Б. Ламарка 31
6.3 Теория катастроф Ж. Кювье 32
6.4 Эволюционная теория Ч. Дарвина 33
6.5 Комплекс доказательств теории эволюции 36
6.6 Синтетическая теория эволюции (СТЭ) 36
6.7 Формы естественного отбора 39
7 Экосистемы 39
7.1 Определение и понятие экосистемы 39
7.2 Виды экосистем 40
7.3 Экологические факторы 41
7.4 Экологическая ниша 43
7.5 Трофические цепи и сети 43
7.6 Круговорот вещества в экосистеме 44
7.7 Устойчивость экосистем 46
7.8 Энергетика и продуктивность экосистем 48
8 Биосфера 49
8.1 Основные понятия и определения 49
8.2 Общая характеристика биосферы 49
8.3 Этапы эволюции биосферы 50
8.4 Строение биосферы 52
9 Человек в биосфере 53
9.1 Антропогенез 53
9.2 Сущность человека 56
9.3 Человек и природа на пути к ноосфере 58
9.4 Современный экологический кризис и его специфика 60
9.5 Охрана окружающей среды в современном мире 64
10 ПРИНЦИПЫ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ 66
10.1 Принцип симметрии. Понятие симметрии в современной науке 66
10.2 Принцип дополнительности 71
10.3 Принцип неопределенности В. Гейзенберга 72
10.4 Принцип суперпозиции 72
10.5 Принцип соответствия 73
11 ДИНАМИЧЕСКИЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ 74
11.1 Проблема соотношения динамических и статистических законов 77
12 ПРИНЦИП ВОЗРАСТАНИЯ ЭНТРОПИИ 79
12.1 Формы энергии 79
12.2 Источники энергии 81
12.3 Первый закон термодинамики 82
12.4 Второй закон термодинамики 83
12.5 Энтропия открытой системы. Термодинамика жизни 84
13 ЗАКОНОМЕРНОСТИ САМООРГАНИЗАЦИИ. ПРИНЦИПЫ УНИВЕРСАЛЬНОГО ЭВОЛЮЦИОНИЗМА 87
13.1 От моделирования простых систем к моделированию сложных 87
13.2 Характеристики самоорганизующихся систем 88
13.3 Глобальный эволюционизм 91
13.4 На пути к постнеклассической науке XXI века 93
ЗАДАНИЯ ПО ФОРМИРОВАНИЮ КОМПЕТЕНЦИЙ 95
ГЛОССАРИЙ 99
ДИДАКТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Особенности биологического уровня организации материи. Системность живого. Иерархи-ческая организация живого. Иерархическая организация природных биологических систем. Иерар-хическая организация природных экологических систем. Химический состав живого. Каталити-ческий характер химии живого. Симметрия и асимметрия живого. Открытость живых систем.
Принципы воспроизводства живых систем. Белки как высокомолекулярные соединения с особым комплексом свойств. Липиды и их функции. Углеводы и их функции. Нуклеиновые кис-лоты. Комплементарность цепей ДНК. Функции нуклеиновых кислот и процессы редупликации, транскрипции, трансляции. Генетический код. Кодон (триплет).
Основы генетики. Генетика. Основные понятия генетики: ген, аллель, рецессивные и доми-нантные гены, гомозиготы, гетерозиготы, хромосомы, геном, генотип, фенотип. Изменчивость: наследуемая и ненаследуемая. Мутации, свойства мутаций.
Клеточное строение живых организмов. Становление клеточной теории. Строение и раз-множение клеток. Типы клеток и организмов. Многоклеточные организмы.
Происхождение жизни. Эволюция живых систем. Исторические концепции происхожде-ния жизни: креационизм, гипотеза панспермии, биохимическая эволюция, постоянное само-зарождение, стационарное состояние. Эволюция, ее атрибуты. Дарвинизм. Синтетическая теория эволюции, её основные положения. Микроэволюция. Макроэволюция. Понятия о геологических эрах и периодах. Основные таксономические группы растений и животных и последовательность их эволюции. Понятие о флоре, фауне. Методы исследования эволюции: палеонтология, биогеография, морфологические, эмбриологические, генетические, экологические методы, методы биохимии и молекулярной биологии.
Экосистемы. Понятия об экосистеме и биогеоценозе. Элементы экосистем. Биотическая структура экосистем. Виды природных экосистем. Пищевые (трофические) цепи, пирамиды. Энер-гетические потоки в экосистемах, правило 10 %. Экологические факторы. Формы биотических отношений. Толерантность, пределы толерантности. Среда обитания и экологическая ниша.
Биосфера. Понятие о биосфере. Вещество: живое, косное, биокосное, биогенное. Системные свойства биосферы. Геохимические функции живого вещества. Биогенная миграция атомов химических элементов. Биогеохимические принципы миграции. Биосфера и космические циклы.
Человек в биосфере. Антропогенез. Палеонтология. Приматы. Основные этапы эволюции рода Homo и его предшественников. Виды: человек умелый, человек прямоходящий, человек разумный. Характерные особенности человека. Возрастание роли социальных эволюционных факторов. Неолитическая революция. Экологические последствия неолитической революции. Коэволюция. Глобальный экологический кризис. Загрязнение окружающей среды. Индикаторы глобального экологического кризиса (парниковый эффект, проблема озонового слоя, деградация ресурсов, снижение биоразнообразия). Понятие ноосферы. Концепция устойчивого развития.
Принципы современной физики. Понятие симметрии в естествознании. Нарушенные (неполные симметрии). Эволюция как цепочка нарушений симметрии. Простейшие симметрии: однородность, изотропность. Симметрии пространства и времени. Анизотропность времени. Теорема Нётер как общее утверждение о взаимосвязи симметрий с законами сохранения. Закон сохранения энергии. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса.
Динамические и статистические закономерности в природе. Детерминизм как идея полной предопределённости всех будущих событий. Механи(сти)ческий детерминизм. Детерминистское описание мира. Примеры динамических теорий. Описание систем с хаосом и беспорядком: статистическая теория. Основные понятия статистической теории. Примеры статистических теорий. Соответствие динамических и статистических теорий.
Принцип возрастания энтропии. Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая. Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии при ее превращениях.
Изолированные и открытые системы. Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии в изолированных системах. Энтропия как мера молекулярного беспорядка. Энтропия открытой системы. Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды.
Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма. Синерге-тика — теория самоорганизации. Междисциплинарный характер синергетики. Необходимые условия самоорганизации. Диссипация энергии в неравновесной системе. Точка бифуркации. Понижение энтропии системы при самоорганизации. Повышение энтропии окружающей среды при самоорганизации. Универсальный эволюционизм как научная программа современности.
ЛИТЕРАТУРА*
1. Борисов, Д. А. Концепции современного естествознания. Базовый курс [Текст] : учеб. пособие / Д. А. Борисов, Т. В. Макеева, В. Е. Сарафанова. – М. : Приор, 2010.
2. Дубнищева, Т. Я. Концепции современного естествознания [Текст] : учеб. пособие / Т. Я. Дубнищева – 7-е изд, испр. и доп. – М. : Издательский центр «Академия», 2006.
3. Карпенков, С. Х. Концепции современного естествознания [Текст] : учебник для вузов / С. Х. Карпенков. – М. : КноРус, 2009.
4. Концепции современного естествознания [Текст] : учебник для вузов / Под ред. В. Н. Лав-риненко, В. П. Ратникова – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2009.
5. Концепции современного естествознания. 100 экзаменационных ответов [Текст] : учеб. пособие для вузов / Под ред. С. И. Самыгина. – Ростов-на-Дону : Феникс, 2009.
6. Рузавин, Г. И. Концепции современного естествознания [Текст] : учебник для вузов / Г. И. Рузавин. – М. : Проспект, 2009.
7. Садохин, А. П. Концепции современного естествознания [Текст] : учеб. пособие для вузов / А. П. Садохин. – М. : Омега-Л, 2011.
_____________________________
*Учебные издания, на основе которых составлен тематический обзор.
ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЕТЕНЦИЙ
Студент должен овладеть следующими компетенциями:
1. Владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-3).
2. Оценивает и корректирует свое поведение с учетом особенностей окружающей среды (ОК).
3. Выполняет экологические требования в практической деятельности и повседневной жизни (ОК).