
- •Оглавление
- •Тематический обзор*
- •1.1 Специфика и системность живого
- •1.2 Основные свойства живых систем
- •1.3 Уровни организации живых систем
- •2 Принципы воспроизводства живых систем
- •3 Основы генетики
- •3.1 Генетика о наследственности
- •3.2 Генетика об изменчивости
- •4 Клеточное строение живых организмов
- •4.1 Становление клеточной теории
- •4.2 Строение и размножение клеток
- •4.3 Типы клеток и организмов
- •5 Происхождение и сущность жизни
- •5.1 История проблемы происхождения жизни и основные гипотезы происхождения жизни
- •6 Теория эволюции органического мира
- •6.1 Становление идеи развития в биологии
- •6.2 Концепция развития ж.Б. Ламарка
- •6.3 Теория катастроф ж. Кювье
- •6.4 Эволюционная теория ч. Дарвина
- •6.5 Комплекс доказательств теории эволюции
- •6.6 Синтетическая теория эволюции (стэ)
- •Основные положения стэ. Сегодня биологами накоплено достаточно материалов, которые можно систематизировать в виде основных положений стэ.
- •6.7 Формы естественного отбора
- •7 Экосистемы
- •7.1 Определение и понятие экосистемы
- •7.2 Виды экосистем
- •7.3 Экологические факторы
- •7.4 Экологическая ниша
- •7.5 Трофические цепи и сети
- •7.6 Круговорот вещества в экосистеме
- •7.7 Устойчивость экосистем
- •7.8 Энергетика и продуктивность экосистем
- •8 Биосфера
- •8.1 Основные понятия и определения
- •8.2 Общая характеристика биосферы
- •8.3 Этапы эволюции биосферы
- •8.4 Строение биосферы
- •9 Человек в биосфере
- •9.1 Антропогенез
- •9.2 Сущность человека
- •9.3 Человек и природа на пути к ноосфере
- •9.4 Современный экологический кризис и его специфика
- •9.5 Охрана окружающей среды в современном мире
- •10.1 Принцип симметрии. Понятие симметрии в современной науке
- •10.2 Принцип дополнительности
- •10.3 Принцип неопределенности в. Гейзенберга
- •10.4 Принцип суперпозиции
- •10.5 Принцип соответствия
- •11.1 Проблема соотношения динамических и статистических законов
- •12 Принцип возрастания энтропии
- •12.1 Формы энергии
- •12.2 Источники энергии
- •12.3 Первый закон термодинамики
- •12.4 Второй закон термодинамики
- •12.5 Энтропия открытой системы. Термодинамика жизни
- •13 Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма
- •13.1 От моделирования простых систем к моделированию сложных
- •13.2 Характеристики самоорганизующихся систем
- •13.3 Глобальный эволюционизм
- •13.4 На пути к постнеклассической науке XXI века
- •Концепции современного естествознания (курс 2) юнита 3
13.4 На пути к постнеклассической науке XXI века
На пороге XXI в. естествознание, по-видимому, вступает в новую историческую фазу своего развития – на уровень постнеклассической науки.
Для постнеклассической науки характерно выдвижение на первый план междисциплинарных, комплексных и проблемно ориентированных форм исследований. В определении познавательных целей науки все чаще начинают играть решающую роль не внутринаучные цели, а внешние для науки цели – цели экономического, социального, политического, культурного характера. Объектами современных междисциплинарных исследований становятся уникальные системы, характеризующиеся открытостью и саморазвитием. Исторически развивающиеся системы представляют собой более сложный тип объекта даже по сравнению с саморегулирующимися системами, так как с течением времени они формируют новые уровни своей организации, изменяют свою структуру, характеризуются принципиальной необратимостью процессов и т.п. Среди таких систем особое место занимают природные комплексы, в которые включен человек (объекты экологии, медико-биологические объекты, объекты биотехнологии, системы человек – машина и др.).
Становление постнеклассической науки связано с изменением методологических установок естественно-научного познания:
формируются особые способы описания и предсказания возможных состояний развивающегося объекта – построение сценариев возможных линий развития системы (в том числе и в точках бифуркации);
идеал построения теории как аксиоматическо-дедуктивной системы все чаще сочетается с созданием конкурирующих теоретических описаний, основанных на методах аппроксимации, компьютерных программах и т.д.;
все чаще применяются методы исторической реконструкции объекта, сложившиеся в гуманитарном знании;
исследование развивающихся объектов требует изменения стратегии эксперимента: результаты экспериментов с объектом, находящимся на разных этапах развития, могут быть согласованы только с учетом вероятностных линий эволюции системы; в первую очередь это относится к системам, существующим лишь в одном экземпляре, – они требуют особой стратегии экспериментального исследования, поскольку нет возможности воспроизводить первоначальные состояния такого объекта;
нет свободы выбора эксперимента с системами, в которые непосредственно включен человек;
изменяются представления классического и неклассического естествознания о ценностно нейтральном характере научного исследования – современные способы описания объектов (особенно таких, в которые непосредственно включен человек) не только допускают, но даже предполагают введение аксиологических факторов в содержание и структуру способа описания (этика науки, социальная экспертиза программ и др.).
Есть основания считать, что по мере развития науки все эти современные особенности естественно-научного познания будут проявлять себя в еще более контрастных и очевидных формах.
ЗАДАНИЯ ПО ФОРМИРОВАНИЮ КОМПЕТЕНЦИЙ
ОК-3. Владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения
Этап формирования ОК-3. А. Знать основы генетики
Задание 1 Дайте определение понятиям:
а) ген – __________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________;
б) генофонд – ____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________;
в) фенотип – _____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________;
г) генотип – ______________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________;
Задание 2 Дайте определение понятиям:
а) гибрид – ______________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________;
б) комплиментарность – ___________________________________________________________
____________________________________________________________________________________;
в) изменчивость – _________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________;
г) мутация – ______________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________.
Этап формирования ОК-3. Б. Знать основы клеточной теории, основных теорий происхождения жизни, основные теории эволюции органического мира
Задание 1 Составьте схематичный рисунок строения клетки
Задание 2 Опишите, чем отличаются автотрофные организмы от гетеротрофных
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________
Примечание. Этапы формирования компетенций для студентов, изучивших юниту 3 по дисциплине 4247 "Концепции современного естествознания" (курс 2).
Задание 3 Ответьте на вопросы:
1. Каковы основные гипотезы происхождения жизни на Земле и в чем их сущность?
2. В чем состоит концепция самозарождения жизни из неживого вещества?
3. В чем сущность синтетической теории эволюции?
4. Изложите основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина.
5. Изложите суть теории катастроф Ж. Кювье.
Задание 4 Укажите авторов выдающихся открытий в естествознании
Автор |
Вклад в естествознание |
|
Открыл молекулярную асимметрию |
|
Основоположники клеточной теории |
|
Автор биогенетического закона и термина «онтогенез» |
|
Автор принципа – все живое от живого |
|
Автор идеи биохимической эволюции происхождения жизни |
|
Автор теории катастроф в биологии |
|
Установили структуру ДНК |
Этап формирования ОК-3. В. Знать принципы современной физики
Задание 1 Приведите в соответствие принципы и их содержание
Принцип дополнительности |
|
Области допущения, согласно которым результирующий эффект представляет собой сумму эффектов, вызывае-мых каждым воздействующим явлением в отдельности |
Принцип суперпозиции (наложения) |
|
Утверждает преемственность физических теорий: ника-кая новая теория не может быть справедливой, если она не содержит в качестве предельного случая старую теорию, относящуюся к тем же явлениям, поскольку старая теория уже оправдала себя в своей области |
Принцип соответствия |
|
Одно понятие способно отразить только часть истины, но, собрав эти на первый взгляд противоречащие друг другу понятия, можно получить достаточно полную картину объекта |
Задание 2 Опишите суть принципа неопределенности В. Гейзенберга
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Этап формирования ОК-3. Г. Знать принципы возрастания энтропии
Задание 1 Приведите в соответствие:
Закон сохранения энергии соответствует |
|
однородности пространства |
Закон сохранения импульса соответствует |
|
однородности времени |
Закон сохранения момента импульса соответствует |
|
калибровочной симметрии |
Закон сохранения электрического заряда соответствует |
|
изотропии пространства |
Задание 2 Определите, уменьшается или увеличивается энтропия в следующих процессах:
1) в процессе плавления вещества его энтропия;
2) в процессе испарения жидкости энтропия вещества;
3) при охлаждении тела его энтропия;
4) в процессе сублимации йода (переход из твердого состояния в газообразное) его энтропия.
Этап формирования ОК-3. Д. Знать закономерности самоорганизации и принципы универсального эволюционизма
Задание 1 Вставьте пропущенное слово в утверждение:
«Критическое состояние системы, при котором система становится неустойчивой относи-тельно флуктуаций и возникает неопределенность: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности называется ….».
Задание 2 Дать характеристики самоорганизующихся систем
Открытость _______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Нелинейность ____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Диссипативность __________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ГЛОССАРИЙ
№ п/п |
Новое понятие |
Содержание |
1 |
Автотрофные организмы |
не нуждаются в органической пище и могут жить за счет хемосинтеза (бактерии) или фотосинтеза (растения), т.е. сами производят необходимые им питательные вещества |
2 |
Амфоболизм |
процесс образования в ходе катаболизма мелких молекул, которые затем принимают участие в строительстве более сложных молекул |
3 |
Анаболизм, или ассимиляция |
разветвленная система процессов биосинтеза сложных моле-кул с расходованием энергии аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) |
4 |
Антисимметрия |
симметрия противоположностей, связанная с изменением знака |
5 |
Антропный принцип |
принцип, состоящий в том, что возникновение человечества, т.е. познающего субъекта, было возможным в силу того, что крупномасштабные свойства нашей Вселенной именно таковы, какими они являются; если бы они были иными, Все-ленную просто некому было бы познавать |
6 |
Антропология |
общее учение о происхождении и эволюции человека, образовании человеческих рас и вариациях физического строения человека |
7 |
Асимметрия |
состояние отсутствия симметрии |
8 |
Белки |
макромолекулы, представляющие собой очень длинные цепи из аминокислот – органических (карбоновых) кислот, содержащих, как правило, одну или две аминогруппы (–NH2) |
9 |
Биогеохимические циклы |
круговороты питательных веществ, участниками которых являются как живые, так и неживые компоненты экосистемы |
10 |
Биосфера |
оболочка Земли, включающая как область распространения живого вещества, так и само это вещество |
11 |
Ген |
элементарная единица наследственности |
12 |
Генотип |
совокупность генов одного организма |
13 |
Гетеротрофные организмы |
все организмы, которые не могут обходиться без органической пищи |
14 |
Гомеостаз |
совокупность сложных приспособительных реакций живот-ного и человека, направленных на устранение или макси-мальное ограничение действий различных факторов внешней или внутренней среды, нарушающих относительное динами-ческое постоянство внутренней среды организма (например, постоянство температуры тела, кровяного давления, содержа-ния глюкозы в крови) |
15 |
Детерминизм (в физике) |
выражается в признании существования объективных физиче-ских закономерностей |
16 |
Дивергенция |
явление расхождения признаков, ведущее к видообразованию |
17 |
Динамическая теория |
физическая теория, представляющая совокупность динами-ческих законов |
18 |
Динамический закон |
физический закон, отображающий объективную закономер-ность в форме однозначной связи физических величин, выражаемых количественно |
19 |
Дисимметрия |
отсутствие некоторых элементов симметрии у тех или иных объектов |
20 |
Диссипативность |
качественно своеобразное макроскопическое проявление процессов, протекающих на микроуровне |
21 |
Закрытая термодинамическая система |
термодинамическая система, которая не может обмениваться с внешней средой веществом |
№ п/п |
Новое понятие |
Содержание |
22 |
Изолированная система (замкнутая cистема) |
термодинамическая система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией |
23 |
Инвариантность |
неизменность какой-либо величины при изменении физиче-ских условий, способность не изменяться при определенных преобразованиях |
24 |
Калибровочные симметрии |
симметрии, связанные с изменениями масштаба: все симмет-рии, которые связаны с законами микромира, являются калибровочными |
25 |
Катаболизм, или диссимиляция |
процесс расщепления сложных органических соединений, сопровождающийся выделением химической энергии при разрыве химических связей |
26 |
Клетка |
минимальная живая система |
27 |
Механический детерминизм |
позиция, связанная с отрицанием случайностей любого рода, с абсолютизацией динамических закономерностей и законов |
28 |
Митоз |
деление клеток, обеспечивающее одинаковое распределение генетического материала между дочерними клетками |
29 |
Мутация |
(от лат. mutatio – изменение) способность к наследственной изменчивости |
30 |
Ноосфера |
новое состояние биосферы, преобразованной человеческой мыслью и трудом |
31 |
Нуклеиновые кислоты |
сложные органические соединения, представляющие собой фосфорсодержащие биополимеры (полинуклеотиды) |
32 |
Онтогенез |
индивидуальное развитие организма, охватывающее все изме-нения от момента зарождения до окончания жизни |
33 |
Органы |
относительно крупные функциональные единицы, которые объединяют различные ткани в те или иные физиологические комплексы |
34 |
Открытая термодинамическая система |
термодинамическая система, которая обменивается веществом и энергией с другими системами |
35 |
Палеонтология |
наука, которая занимается изучением ископаемых останков, то есть любых сохранившихся в земной коре следов прежде живших организмов: целых организмов, твердых скелетных структур, окаменелостей, отпечатков |
36 |
Популяция |
совокупность особей одного вида, занимающих определенную территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других подобных групп |
37 |
Прокариоты |
клетки, лишенные оформленного ядра. В них молекулы ДНК не окружены ядерной мембраной и не организованы в хромосомы. К прокариотам относятся бактерии |
38 |
Репликация |
удвоение молекул ДНК |
39 |
Рибосомы |
органеллы, состоящие из белка и РНК, с помощью которых идет синтез белка |
40 |
Самоорганизация |
свойство живой системы приспособляться к изменяющимся условиям за счет изменения структуры своей системы управления |
41 |
Самоорганизующиеся системы |
очень сложные открытые системы, которые характеризуются огромным числом степеней свободы |
42 |
Саморегуляция |
свойство живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне те или иные физиологические (или другие) показатели системы |
43 |
Симметрия |
(от греч. symmetria – соразмерность) однородность, пропор-циональность, гармония каких-либо материальных объектов |
№ п/п |
Новое понятие |
Содержание |
44 |
Симметрия в физике |
свойство физических величин, детально описывающих пове-дение системы, оставаться неизменными (инвариантными) при их определенных преобразованиях |
45 |
Синергетика |
изучает общие закономерности самоорганизации, становление структур, которые образуются в сложных, открытых системах в процессе перманентного потокового обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой в неравновесных условиях |
46 |
Статистические законы |
законы, предсказания которых не являются определенными, а только вероятными |
47 |
Термодинамика |
(от греч. therme – тепло + dynamis – сила) раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии |
48 |
Термодинамическая система |
совокупность физических тел, которые могут энергетически взаимодействовать между собой и с другими телами, а также обмениваться с ними веществом |
49 |
Ткани |
группа физически объединенных клеток и межклеточных веществ для выполнения определенных функций |
50 |
Транскрипция |
перенос кода ДНК путем образования одноцепочной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК |
51 |
Трансляция |
синтез белка на основе генетического кода и-РНК в особых частях клетки – рибосомах, куда транспортная РНК доставляет аминокислоты |
52 |
Фенотип |
комплекс внешних признаков организма, сформировавшихся в ходе его индивидуального развития |
53 |
Филогенез |
историческое развитие организмов или эволюция органи-ческого мира |
54 |
Хиральность |
асимметрия молекул, их несовместимость со своим зеркаль-ным отражением, как у правой и левой руки |
55 |
Хромосомы |
длинные нитевидные тельца, состоящие из ДНК и присоеди-ненного к ней белка. |
56 |
Эволюция |
процесс длительных, постепенных, медленных изменений, в конечном итоге приводящих к коренным, качественным изменениям – возникновению новых организмов, структур, форм и видов |
57 |
Экологические факторы |
существенные свойства окружающей среды, оказывающие прямое или косвенное воздействие на сообщества живых организмов в экосистеме и на состояние экосистемы в целом |
58 |
Энтропия |
мера хаотичности, неупорядоченности системы |
59 |
Эукариоты |
клетки, содержащие ядра. Кроме того, в них есть митохондрии – органеллы, в которых идет процесс окисления. К эукариотам относятся простейшие, грибы, растения и животные, поэтому они могут быть одноклеточными и многоклеточными |
60 |
Ядро |
важнейшая часть всех клеток (кроме бактериальных), в которой находятся хромосомы |
Рабочий учебник в соответствии с балансовым методом проектирования образовательных программ содержит:
60 – приведенных понятий;
3 – компетенции.