- •Российско-таджикский (славянский) университет
- •Предисловие
- •Душанбе, 30.05. 2012 г. Автор
- •Раздел I. Семинарские занятия
- •Раздел II. Практические занятия
- •Раздел I Темы, содержания и вопросы семинарских занятий
- •Тема 1. Науки о природе
- •Цели и задачи изучения предмета
- •1.2. Фундаментальные и прикладные науки
- •1.3. Дифференциация и интеграция наук
- •1.4. Эмерджентные свойства объектов природы
- •1.5. Методологические и трансдисциплинарные идеи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 2. Наука как часть культуры
- •2.1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •2.2. Наука – ведущая форма культуры ххi века
- •2.3. Этика науки и биоэтика
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 3. Познание природы
- •3.1. Природа естественное окружение человека.
- •3.2. Левополушарное и правополушарное мышление
- •3.3. Классическое и неклассическое представление природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 4. Ненаучные и научные картины мира
- •4.1. Ненаучные картины мира
- •4.2. Научные картины мира
- •4.2.1. Механическая картина мира
- •4.2.2. Электромагнитная картина мира
- •4.2.3. Квантово-полевая картина мира
- •4.2.4. Эволюционно - синергетическая картина мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 5. Свойства пространства и времени
- •5.1. Свойства времени
- •5.2. Свойства пространства
- •5.3. Однородности пространства и времени и законы сохранения.
- •3. Специальная и общая теория относительности.
- •5.5. Фундаментальные физические величины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 6. Концепция моделирование физических объектов
- •6.1.Корпускулярная традиция описания природы
- •6.2. Континуальная традиция описания природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 7. Элементарные частицы и их классификации
- •7.1. История открытие элементарных частиц
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.2. Физический вакуум
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.3. Кварковая теория адронов
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.4. Классификация элементарных частиц.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 8. Силы в природе
- •8.1. Воздействие и взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.2. Виды фундаментальных взаимодействий
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.3. Сильное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.4. Электромагнитное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.5. Слабое взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.6. Гравитационное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.7. Единая теория поля
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.8. Теория «Великое объединение»
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 9. Этапы развития химических наук
- •9.1. Химические модели объектов природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.2. История развития химических наук
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.3. Атомно-молекулярное учение
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.4. Учение о составе вещества
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.5. Учение о структурной химии
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.6. Учение о химических процессах
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 10. Этапы развития биологических наук
- •10.1. Натуралистическая биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10. 2. Физико-химическая биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10.3. Эволюционная биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 11. Структурные уровни организации живых систем
- •11.1. Молекулярно-генетический уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.2. Онтогенетический уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.3. Популяционно-видовой уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.4. Экосистемный уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.5. Биосферный уровень. Ноосфера
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 12. Возникновение квантовой механики
- •12.1. Трудности в классической физике. Принцип соответствия
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.2. Создание квантовой механики. Принцип неопределенности. Принцип «запрета» Паули.
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.3. Применение квантовой механики. Принцип дополнительности
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.4. Квантовая биология (Волновая генетика)
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 13. Концепция микросостояния объектов природы
- •13.1. Неклассические процессы и явления в природе
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.2. Минимальное квантовое взаимодействие в микромире
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.3. Микросостояние микрочастицы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 14. Концепция макросостояния объектов природы
- •14.1.Тепловое равновесие как макросостояния
- •Вопросы для самоконтроля
- •14.2. Энтропия
- •Вопросы для самоконтроля
- •14.2. Минимальное тепловое воздействие или минимальное изменение энтропии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 15. Соотношения неопределенностей
- •15.1. Соотношение неопределенностей Гейземберга
- •Вопросы для самоконтроля
- •15.2. Соотношение неопределенности Эйнштейна
- •Вопросы для самоконтроля
- •15.3. Универсальное соотношение неопределенности Шредингера
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 16. Синергетка – наука о самоорганизации
- •16.1. Моделирование сложных систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.2. Характеристики самоорганизующихся систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.3. Закономерность самоорганизации
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.4. Глобальный эволюционизм
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 17. Эволюция Вселенной
- •17.1. Теория «Большого взрыва»
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.2. Причины задержки коллапса во Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.3. Метагалактика
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.4. Модели Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 18. Галактики и звезды
- •18.1. Галактики
- •Вопросы для самоконтроля
- •18.2. Звезды
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 19. Эволюция Солнечной системы
- •19.1. Происхождение Солнечной системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •19.2. Две группы планет Солнечной системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •19.3. Солнечно-земные связи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 20. Эволюция на геологическом уровне
- •20.1. Формирование и эволюция Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.2. Характеристики планеты - Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.3. Строение Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.4. Динамики геосфер: литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.5. Теория тектоники плит
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 21. Экологии и здоровье
- •21.1. Основы экологии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •21.2. Экология и здоровье человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 22. Концепция происхождения жизни на Земле
- •22.1. Сущность жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •22.2. Теория Опарина–Холдейна о происхождении жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •22.3. Эволюция жизни.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 23. Эволюционные процессы в природе
- •23.1. История развития эволюционных идей
- •Вопросы для самоконтроля
- •23.2. Теория эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •23.3. Микроэволюция и макроэволюция
- •23.4. Союз генетики и дарвинизма или теории синтетической эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 24. Эволюции органического мира
- •24.1. Осадочные породы
- •24.2. Геохронологическая шкала
- •Вопросы для самоконтроля
- •24.3. Эволюция растительного мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •24.4. Эволюция животного мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 25. Естественное происхождение человека
- •25.1. Теории происхождения человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.2. Современные концепции антропогенеза
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.3. Этапы эволюции человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.4. Социальная эволюция человека
- •25.5. Культурная эволюция
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 26. Вопросы здорового образа жизни
- •26.1. Здоровье
- •26.2. Принципы здорового образа жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •26.3. Соблюдение условий рационального питания
- •Вопросы для самоконтроля
- •26.4. Рациональный режим труда и отдыха.
- •26.5. Профлактика вредных привычек
- •26.6. Путь к единой общечеловеческой культуре
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел II Темы и содержания практических занятий
- •Тема 1. Методы научного познания
- •Практика – критерий истинности знания
- •1.2. Методы научного познания
- •1.3. Псевдонауки
- •1.4. Системный метод научного познания
- •Тема 2. Экспериментальные данные и их обработка
- •1.1. Современные методы научного исследования
- •Ошибки измерений
- •Обработка экспериментальных данных
- •1.4. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •1.5. Решите задачи
- •Тема 3. Кинематика нерелятивистские движения
- •3.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •Тема 4. Динамика
- •4.3. Решите задачи
- •Тема 5. Гравитационное взаимодействие
- •Тема 6. Механическая работа. Мощность механизмов. Энергия.
- •Пример 3
- •Решение
- •6.3. Решите задачи
- •Тема 7. Импульс. Закон сохранения импульса
- •Пример 2
- •Решение
- •7.3. Решите задачи
- •Тема 8. Динамика вращательного движения. Законы сохранения момента импульса
- •8.1. Методические указания к решению задач
- •Основные формулы
- •8.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Ответ: 2,8 м/с2. Пример 2
- •Решение.
- •8.3. Решите задачи
- •Тема 9. Тепловые процессы
- •9.1. Методические указания к решению задач по молекулярной физике и термодинамике Основные формулы
- •9.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Ответ: Пример 2
- •Решение
- •9.3. Решите задачи
- •Тема 10. Электрические процессы
- •10.1. Методические указания к решению задач
- •Основные формулы
- •10.2. Примеры решения задач Пример 1.
- •Решение
- •Ответ: Пример 2
- •Решение.
- •7.3. Решите задачи
- •Тема 11. Постоянный электрический ток
- •Пример 2
- •Решение.
- •11.3. Решите задачи
- •Тема 12. Магнитные процессы
- •12.3. Решите задачи
- •Тема 13. Колебательные и волновые процессы
- •13.1. Методические указания к решению задач
- •13.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •13.3. Решите задачи
- •Тема 14. Оптика
- •14.1. Методические указания к решению задач по оптике Основные формулы
- •Ответы:
- •14.3. Решите задачи
- •Тема 15. Релятивистское движение.
- •15.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •Тема 16. Корпускулярно-волновые свойства
- •16.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •16.3. Решите задачи
- •Тема 17. Ядерные процессы
- •17.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •17.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Тема 18. Химические процессы
- •18.1. Методические указания к решению задач по химии
- •Ответ: 10. Пример 3
- •Ответ: .
- •18.3. Решите задачи
- •Справочные материалы
- •Универсальные физические постоянные
- •2. Соотношения между единицами измерений физических величин
- •3. Астрономические величины
- •Список использованные литературы
Вопросы для самоконтроля
1. Сколько миллионов лет назад, получили распространение голосеменные растения?
2. Какое вещество содержали семена голосеменных растений?
3. Почему растения назвали голосеменными растениями?
4. В каком периоде, от голосеменных растений появились покрытосеменные, т.е. цветковые растения?
5. С какой скоростью эволюционировали цветковые растения?
6. В какой эре, растения совершили большой скачок вперед, перегнав по темпам развития животных?
7. В какой эре покрытосеменные и хвойные растения продолжали развиваться?
8. Где пышно цвели магнолии, лавры и каштаны?
9. В каких районах хорошо росли тисы и гигантские секвойи?
10. Из стволов, каких растений образовался бурый уголь?
11. Где расселились хвойные растения, в частности сосны?
12. На каких пляжах часто находят янтарь?
13. Что такое янтарь?
14. В какой части Европы, росли дубы, вязы, платаны, грабы и каштаны?
15. Сколько тысяч лет продолжительность ледникового периода?
16. Сколько тысяч лет продолжительность межледникового периода?
17. Когда начался последний ледниковый период?
18. Когда начался последний межледниковый период?
19. Чему равна средняя температура Земли при ледниковом периоде?
20. Чему равна средняя температура Земли при межледниковом периоде?
21. С чем связаны причины возникновения ледниковых и межледниковых периодов?
22. Какие три зоны растительности различают?
23. На какой зоне растительности росли мхи, лишайники, полярная ива, карликовая берёза и алтайская серебрянка?
24. На какой зоне растительности росли сосна, ель, берёзы и другие лиственные породы?
25. На какой зоне растительности росли травы, низкие кустарники, реже ивы, берёзы и тополя?
24.4. Эволюция животного мира
Животный мир криптозоя (4000 до 570 млн. лет назад). Около четырех млрд. лет назад, на мелководной поверхности Земли от биополимеров появляются протобионты. От них появляются прокариоты, а затем жгутиконосцы. Жгутиконосцы, ведущие хищнические образ жизни, являются причинами возникновения животных. Дальнейшие развитие жизни животных легко прослеживается по окаменелым отпечаткам, встречающимся в различных слоях земной коры. В докембрийских отложениях, в основном, обнаруживаются примитивные существа без скелета и без твердых опорных структур. Изредка обнаруживаются следы многоклеточных организмов.
Животный мир палеозоя (570 до 230 млн. лет назад). В самом начале палеозоя появились скелетные животные. После чего началось их стремительное развитие. Окаменелые останки скелетных животных встречаются во множестве в осадочных породах. Эту взрывообразную эволюцию живых организмов, ученые связывают с началом дыхательного процесса. Факты свидетельствуют о том, что 620 млн. лет назад концентрация кислорода в атмосфере Земли достигла «точку Пастера», т.е. 1% от современного количества, и животные начали приспосабливаться к дыханию.
Биологи считают, что внутренний скелет и раковины могли появиться только тогда, когда организмы получили достаточное количество энергии. Таким источником энергии является экзотермический процесс окисления органических веществ. В результате дыхания, происходит экзотермический процесс, и выделяется в 14 раз больше энергии по сравнению с реакцией брожения. Реакция окисления пищи (экзотермического процесса) в организме имеет вид:
С6Н12 О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 2,88 кДж/моль,
реакция брожения пищи в организме:
С6Н12 О6 → 2СН3 СН2 ОН + 2СО2 + 0,21 кДж/моль,
следовательно, 2,88/0,21= 14 раза. Благодаря этой энергии, в начале палеозоя происходило бурное развитие и формообразование живых организмов. Фауна палеозоя была очень разнообразной. В ней были все основные разделы беспозвоночных, т.е. происходил высокий уровень дифференциации животных. Типичным представителем фауны палеозоя являются трилобиты (трехдольные). Тело трилобита состоит из головы, туловища и хвоста. Около 60 % всех видов животного царства принадлежало к этой группе. Трилобиты во множестве обитали в ордовикских морях, пошли на убыль в силурском периоде, стали редкими в девоне, полностью вымерли к концу пермского периода. Гигантом палеозойских беспозвоночных был ракоскорпион промежуточный вид между трилобитами и скорпионами.
В девоне начинают развиваться наземные членистоногие: многоножки и скорпионы (400 млн лет назад) и пауки. Из карбона (345 – 280) известны стрекозы с размахом крыльев около 57 см. В кембрийских (570 - 490) морях жили археоциаты, которые в начале палеозойской эры играли ту же роль, что и кораллы в позднейшие времена. Они вели прикрепленный образ жизни в теплых и мелких водах. От них остались значительные скопления извести. В начале палеозоя появились брахиоподы – морские животные, похожие на моллюсков. Они составили около 30 % видов кембрийской фауны. Останки брахиоподов дали значительную часть подводным рифам и барьерам.
Важными элементами палеозойской фауны являются иглокожие (морские звезды и морские ежи). С кембрия известны основные классы моллюсков: брюхоногие, панцирные и головоногие. Морскими колониальными организмами палеозоя являются кишечнополостные. Из числа кишечнополостных наиболее замечательны кораллы. В конце палеозоя развиваются одноклеточные организмы – фораминиферы (несущие отверстие). Они имели раковины с особенным отверстием. Из погибших фораминиферов образовались значительные части рифов морского дна.
Первые позвоночные животные – бесчелюстные рыбообразные (остракодермы) появились в ордовикском периоде (490 - 435). Сведения об остракодермах были найдены в ордовикских породах Эстонии. От остракодермов в силуре появились рыбы. Другая линия от остракодермов – это плакодермы, которые в девонском периоде стали настоящими гигантами с длиной до 11 м, наводящие ужас на обитателей девонских морей.
В девонском периоде (400 - 345) появляются предки нынешних акул – хрящевые рыбы. Параллельно идет эволюция различных групп костных рыб. Костные рыбы, к концу девона, оказались доминирующей группой. Они распались на три ветви: лучеперые, двоякодышащие и кистеперые рыбы. Лучеперые рыбы составили 90 % всех существующих рыб. Они процветают и поныне. Парные плавники этих рыб поддерживались длинными костными лучами, откуда и их название. Двоякодышащие рыбы своё название получили за то, что они помимо жабр, обладают легкими для дыхания воздухом. Кистеперые рыбы получили свое название за кистеобразное ответвление внутреннего скелета парных плавников. Кистеперые рыбы имеют огромное эволюционное значение. Именно они дали начало всем наземным позвоночным, включая человека.
Кистеперые рыбы обитали не только в морях, но и в пресноводных бассейнах, и достигли апогея своего развития в конце девона. В настоящее время, осталась единственным реликтовым видом рыба под названием латимерия, которая встречается в глубоких водах вблизи Мадагаскара. Такое название данная рыба носит в связи с тем, что до ее нахождения ученые считали, что все кистеперые рыбы вымерли, однако в 1938 году рыбаки Южной Африки поймали настоящую реликтовую рыбу. Сотрудница музея имени Латимерия, обратила внимание ученых на пойманную рыбу. Ученые выяснили, что необычная рыба относится к кистеперым рыбам. Данный вид кистеперых рыб был назван в честь сотрудницы музея латимерией.
