Контрольная работа по "Естествознанию"

Теорию Канта о происхождении  Солнечной системы в дальнейшем стал развивать Лаплас. Француз подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности, учел основные характерные черты Солнечной системы.

7 вопрос. Живая система, основные признаки живой системы.

1. Единство химического  состава и молекулярная хиральность.  В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. Элементный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т.д. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород, и, кроме того, живые организмы построены в основном из четырех крупных групп сложных органических молекул-биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, жиров, а также других биологически активных веществ, которые редко встречаются в неживой природе

2. Дискретность и сложная  иерархическая структурная организация.  Рассматривая любые явления и  свойства живой и неживой природы,  мы обязательно приходим к проблеме целого и части – наблюдаемые объекты являются частями целого и, в свою очередь, состоят из каких-то других частей. На каждом уровне организации выделяют элементарную единицу и элементарные явления. Элементарная единица – это структура, закономерное изменение которой приводит к элементарному явлению.

3. Обязательность жизни  в сообществе (социальность). Каждая  отдельная структурная единица  живой материи не может существовать  изолированно, отдельно от особей  своего и других видов. Это  относится к любым уровням жизни. Даже само присутствие многочисленных особей вида приводит к его сохранению при гибели части сообщества. Погибающая часть, например, амеб, выполняет общественную функцию отвлечения от выживающих особей, которые за счет размножения не дадут исчезнуть виду. У более высокоорганизованных животных социальность становится настолько очевидной, что, например, часть насекомых так и называют общественными. Многим видам животных присуще разделение труда, семейная структура, поведенческая взаимопомощь и т.д.

4. Целостность и динамическое  состояние внутренней среды (гомеостаз). Гомеостаз – это способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять динамическое относительное постоянство состава и свойств. Явления гомеостаза наблюдаются на разных уровнях биологической организации. В неживой природе нет механизмов поддержания постоянства внутренней среды при активном внешнем воздействии.

5. Способность к саморегуляции  (авторегуляции). В процессе саморегуляции  живые организмы развиваются, изменяются и усложняются. В отличие от самоорганизации неживых неорганических систем, где молекулы просты, а механизм реакций сложен, в самоорганизации живых систем механизмы просты, а молекулы сложны. Существенна и роль обратной связи организмов с окружающей средой. Для создания и развития новых структур, образования новых органов нужна положительная обратная связь, а для устойчивого состояния – отрицательная обратная связь. В живом организме на протяжении всей жизни идет непрерывная замена старых клеточных структур на новые Уменьшение количества клеток в ткани (например, в результате травм) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление количества клеток до нормального дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.

6. Необратимость процессов. Необратимость живых процессов связана с их открытостью, незамкнутостью, а также – с необратимостью времени. Это свойство живых систем скорее всего индивидуальное (онтогенетическое) и вряд ли относится к эволюции живой материи в целом.

7. Направленность биологических  процессов на устойчивую асимметричную  гармонию, Устойчивы лишь асимметричные  живые объекты (что связано  с выживанием – биологическая  симметрия мертва). С гармонией  развития организма, как целого, так и его частей, хорошо согласуется универсальный для современного естествознания принцип дополнительности Бора.

· возникновение в  системе устойчивых связей между  целым и частями;

· утрата некоторых свойств  частей при вхождении их в состав целого;

· появление у возникающего целого новых свойств, определяемых свойствами основных частей и возникновением новых связей между частями.

8. Антиэнтропийность  или динамическая неравновесность  процессов. Неравновесное состояние  живой материи обеспечивается  ее молекулярной структурой и  обусловлено свободной энергией, присущей данной молекулярной  структуре. Образование сложных  биологических структур происходит с уменьшением энтропии и увеличением свободной энергии Это физическое требование выступает как ведущий фактор структуризации живых систем на молекулярном уровне. Таким образом, живая природа избегает возрастания энтропии и повышает ее в окружающей среде при общении живого организма с ней. Энтропия – "омертвленная" энергия, которую нельзя превратить в работу. Энтропия выступает как мера хаоса, неопределенности, усреднения поведения объектов, установления стабильного состояния и даже определенного единообразия. Одним из биологических законов развития является как раз разнообразие видов биологических организмов, что обязательно должно приводить к уменьшению энтропии.

9. Статистичность процессов  (индивидуализация организма). Это  свойство живых организмов связано с их индивидуальной изменчивостью. Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать новые признаки и свойства на основе изменения молекул ДНК. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора и соответственно предпосылки для развития и роста живых организмов. Развитие – необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние систем. Таким образом, на Земле существует неисчислимое множество организмов с вероятностным характером поведения, а поэтому описание жизни носит усредненный характер

10. Ритмичность процессов.  Ритмичность – еще одно следствие  тесного взаимодействия живой  и неживой природы. В природе  повсюду распространены колебательные процессы: океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают существенное влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов. В живых системах ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Это суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи) и др

11. Многообразие и унификация. Это биологический закон дивергенции,  который понимают как "расходимость" видов. На это указывал В. А. Энгельгардт, подчеркивая, что энергетика биологических систем характеризуется двумя как будто противоположными чертами – наличием элементов многообразия, с одной стороны, и наличием элементов унификации, с другой. Многообразие состоит в том, что во всех биологических процессах всегда и везде происходит преобразование энергии – превращение квантов света в химическую энергию органических молекул при фотосинтезе, превращение химической энергии в механическую работу при сокращении мышц, выделение теплоты при дыхании, возникновение электрических потенциалов при возбуждении нервной клетки и многое другое.

12. Компактность и глобальность (находятся в диалектическом единстве  и противоположности). Например, в  микроорганизмах (семя, яйцеклетка) содержится вся информация о будущем, возможно, огромном взрослом организме. Материальная база подобного механизма заключается в компактности биосинтезирующего молекулярного процесса (ДНК и РНК). Единичная микроскопическая яйцеклетка в результате своего развития (одновременно с себе подобными) в обязательном порядке производит работу глобального уровня во внешней среде. Например, очень давно миллиарды микроспор папоротников развились в огромные растения, погибли и, в конце концов, образовали залежи угля.

13. Самовоспроизведение.  Это одно из главных свойств  живой материи, так как без  этого процесса понятие "жизнь"  исчезает, если не предположить  возможности бессмертия. Это не  просто процесс, а очень часто  конечная цель существования  живого организма. Например, тихоокеанские лососи лишь один раз в жизни возвращаются в реки, где откладывают икру и погибают. Их тела сносятся течением, разлагаются и к моменту появления потомства, растворенные органические вещества их родителей уже дают начало кормовым организмам для их детей. Процесс воспроизводства особенно сложен у паразитов, так он происходит в телах хозяев при многократной смене формы тела и генетических структур. Однако в эволюционном отношении это, возможно, самые защищенные организмы.

14. Наследственность. Живые организмы передают потомкам заложенную в их генах информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Ген – единица наследственности, являющаяся мельчайшей внутриклеточной структурой. Генетический материал определяет направление развитие организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько меняется, искажается, что делает потомков отличными от своих родителей. Существуют также врожденные генетические аномалии.

15. Эволюционное развитие. Нужно отметить, что эволюционные теории также являются лишь теоретическими моделями возникновения и прогрессивного усложнения живого. Основываясь на современных научных данных, можно говорить о том, что 3-3,5 млрд. лет тому назад появилась качественно новая организация материи, которая обладала удивительной способностью усваивать внешнюю энергию. Возникли организационные формы, способные не только рассеивать энергию, но и накапливать ее. Одновременно эти формы обладали невероятной способностью сохранять свой гомеостаз (внутреннее равновесие, стабильность), высокую степень адаптации к быстро меняющимся условиям.

16. Раздражимость. Способность  реагировать на внешнее раздражение  – универсальное свойство всех  видов живых существ, как растений, так и животных. Живые организмы реагируют на окружающую среду на основе активной целенаправленной обратной реакции, чаще в виде рефлексов и таксисов.. Мы реагируем на свет, вкус, запах, звук, прикосновения, гравитацию, тепло, иногда на магнитное поле Земли. Многие другие факторы среды мы или не ощущаем, или оно для непереносимо, например, электричество.

17. Приспособляемость.  Приспособляемость – одно из  главных свойств живой материи,  отличающих их от косного вещества. В неживой природе эволюция, а  значит, и приспособляемость всегда подчиняется физико-химическим законам. В живой природе кроме этого имеет значение особенности ее собственной структуры. Можно сказать, что живая природа сама является ведущим фактором приспособляемости, которая основана на отборе отдельных особей, наиболее эффективно функционирующих в данных условиях среды. Проблема выживания (приспособляемости) собственно не в самой температуре, а в возможности избежать летальных вариантов в конкурентной борьбе. В этом смысле приспособляемость может решить проблему выживания, обходя лимитирующий фактор. Например, животное, которому не комфортно в теплой среде при быстром бегстве от хищника, может обладать более эффективной защитой (рогами, химзащитой, покровительственной окраской и т.д.). Таким образом, приспособляемость живых организмов – свойство комплексное, а не одномерное, линейное.

8 вопрос. Структурные  уровни организации живой материи.

В развитии биологии выделяют три основных этапа. Первый - систематики (Карл Линней), второй - эволюционный (Чарльз Дарвин), третий - микробиологии (Грегор Мендель).

Современная биология при  описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может  дать представление о специфике  жизни. Первое. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах. Второе. Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. Третье. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешние раздражители - универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных. Четвертое. Живые организмы способны не только изменяться, но и усложняться. Они могут создавать новые органы, отличающиеся от породивших их структур. Пятое. Живое способно к самовоспроизведению. Шестое. Живые организмы способны передавать потомкам заложенную в них информацию, содержащуюся в генах - единицах наследственности. Эта информация в процессе передачи может видоизменяться и искажаться. Это предопределяет изменчивость живого. Седьмое. Живые организмы способны приспосабливаться к среде обитания и своему образу жизни.

Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: Жизнь  есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации  и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.

Условно на основе критерия масштабности можно выделить следующие  уровни организации живого вещества:

1. Биосферный. Включает  всю совокупность живых организмов  Земли вместе с окружающей  их природной средой.

2. Уровень биогеоцинозов. Отражает структуры, состоящие из участков Земли с определенным составом живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс - экосистему.

3. Популяционно-видовой  уровень. Образуется свободно  скрещивающимися между собой особями одного и того же вида.

4. Организменный и  органно-тканевый уровни. Отражают  признаки отдельных особей, их  строение, физиологию, поведение, а  также строение и функции органов  и тканей живых существ.

5. Клеточный и субклеточный  уровни. Отражают особенности специализации клеток, а также внутриклеточные структуры.