Значение естествознания для личностного развития человека, специалиста XXI века

4. Значение естествознания для личностного развития человека, специалиста XXI века

Ограничение области знания лишь небольшой группой людей ослабляет философский дух народов и ведет к духовному обнищанию.

А.Эйнштейн

В современном «постиндустриальном» обществе в научные разработки и технологическую деятельность вовлечены миллионы людей. Работа их определяет судьбы миллиардов, поэтому без глубокого освоения идей, языка и методов современной науки невозможно разумно управляемое развитие человеческой цивилизации. Экологический кризис, поставивший человечество на грань катастрофы, вызван не научно-техническим прогрессом, а напротив – недостаточным распространением в обществе научных и культурных знаний, породившим благодатную почву для принятия безответственных решений, бесконтрольного производства человеческих потребностей далеко не высшего порядка и их удовлетворению в ущерб окружающей природе.

Человечество на пороге нового тысячелетия находится в состоянии настоящей революции в области коммуникации и информации, подготовившей и смену мировоззрения. Информация превратилась в глобальный и, в принципе, неистощимый ресурс человечества, вступающего в новую эру развития цивилизации – эпоху интенсивного освоения этого информационного ресурса и неслыханных возможностей феномена управления. Многие решения, определяющие будущее, зависят от адекватной интерпретации научных открытий. Наука – не набор непреложных истин и научный метод – лишь один из способов познания природы. Когда-то Ньютон заметил: «Тот, кто копается в глубоких шахтах знания, должен, как каждый землекоп, время от времени подниматься на поверхность подышать свежим воздухом», имея в виду, что «углубление шахт знания» может привести их неустойчивости.

Гуманизация общества и образования стала насущной потребностью нашего времени. Один из самых известных физиков нашего столетия Макс Борн как-то сказал: «Нынешние политические и милитаристические ужасы, полный распад этики – всему этому я был свидетелем на протяжении моей жизни. Если даже род человеческий не будет стерт ядерной войной, он может выродиться в какие-то разновидности оболваненных и бессловесных существ, живущих под тиранией диктаторов и понукаемых с помощью машин и электронных компьютеров». Поэтому в обучении важны и современные знания, и соответствующая им ответственность и мораль. Велика в этом роль естествознания как попытки найти логически безупречный ответ на главный вопрос – происхождение мироздания и человечества.

5.Уровни организации живой материи

Авторами теории уровней организации живого являются Браун и Селларс. Они называли эти уровни классами сложности.

I уровень – молекулярно-генетический. В его состав входят:

Химические элементы

Углеводы

Аминокислоты

Белки

Липиды (воски и жиры)

Нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК)

II уровень – клеточный.

Впервые термин клетка ввел Р.Гук. Клетка – это основная структурная и функциональная единица живого. Причем все клетки делятся на две группы: прокариоты (безядерные) и эукариоты (ядерные).

III уровень – тканевой.

Ткань – это группа физически объединенных клеток и межклеточного вещества для выполнения определенной функции. Виды ткани:

эпителиальная;

соединительная;

мышечная;

нервная.

IV уровень – органный.

Орган – это относительно крупная функциональная единица, которая объединяет различные ткани в некоторые комплексы. Органы объединяются в системы органов для выполнения определенной функции. Внутренние органы характерны только для животных и человека (у растений отсутствуют).

V уровень – организменный.

Организм – это особая внутренняя среда, существующая во внешней среде в постоянном обмене веществ с ней.

VI уровень – популяционный.

Популяция – это совокупность организмов с единым генофондом, занимающих определенную территорию (ареал).

VII уровень – биоценотический.

Биоценоз – это целостная группа популяций с общей территорией обитания, отличающейся от других соседних территорий химическим составом почвы, воды и рядом других физических показателей: климатом, влажностью и т.д.

VIII уровень – биогеоценотический.

Биогеоценоз – единство биоценоза с неживой природой, т.е. живых существ со средой обитания: с температурными, географическими, атмосферными условиями.

IX уровень – биосферный.

6.Учение В.И. Вернадского о биосфере, основные его положения.

Центральным пунктом изучения в теории Вернадского является понятие о живом веществе, т.е. совокупности всех живых организмов. Кроме живого вещества Вернадский выделял еще косное вещество (воздух, вода, минералы). Между живым веществом и косным находятся биокосные вещества (остатки живых организмов, например, навоз).

Отличия живого вещества от косного заключаются в следующем:

изменения и процессы в живом веществе происходят быстрее, чем в косных телах, поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического времени, а в неживых телах геологического времени. 1 секунда геологического времени = 100 тысяч лет исторического;

в живых организмах существует непрерывный ток атомов: из живых в неживое, и наоборот;

только в живых организмах происходят качественные изменения в ходе геологического времени, т.е. эволюция;

живые организмы изменяются в зависимости от окружающей среды.

Вернадский выдвинул предположение, что живые организмы сами по себе эволюционируют. Он поставил вопрос: «Есть ли у жизни начало?», на который он отвечает в поддерживаемой им концепции вечной жизни о том, что Земля существует вечно, и поэтому жизнь на ней не имеет начала.

Согласно данной теории биосфера выполняет несколько функций:

кислородная, т.к. часть биосферы выделяет кислород;

почвообразующая;

хемосинтезирующая – синтез органических веществ из неорганических, возможный только в бактериях (например, только бактерии способны аккумулировать азот из воздуха);

круговорот веществ (атомов) в природе, в котором участвует вся атмосфера в целом;

структурная – некоторые живые организмы способны изменять облик Земли и т.д.

По Вернадскому работа живого вещества в биосфере может быть выражена в двух основных формах:

химическая или биохимическая ( I род геологической деятельности );

механическая ( II род геологической деятельности).

I род геологической деятельности проявляется в обмене веществ внутри живых организмов, в результате которого происходит постоянных кругооборот атомов.

При этом большое значение имеет количество пропускаемых веществ через тот или иной живой организм. По некоторым данным установлено, что через организм человека за всю его жизнь проходит около: 75 т воды, 17 т углеводов, 2,5 т белка, 1,5 т жира.

Сущность II рода геологической деятельности проявляется только в тех экосистемах, где хорошо развит почвенный покров, который позволяет создавать норы, укрытия, т.е. разрыхлять почву.

Вернадский для понимания работы живого вещества в биосфере ввел 3 биогеохимических принципа:

биогенная миграция атомов всегда стремится к максимальному значению. Это выражается в способности некоторых живых организмов неограниченно размножаться;

эволюция видов в ходе геологического времени ведет к образованию таких организмов, которые увеличивают миграцию атомов;

заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества.

С появлением человека, по учению Вернадского, биосфера переходит в качественно новую сферу – ноосферу, т.е. сферу человеческого разума.

Для этого должны быть выполнены следующие условия:

заселение человеком всей планеты;

резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

усиление связей, в т.ч. политических, между всеми странами;

начало преобладания роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в земной коре;

расширение границ биосферы и выход в космос;

открытие новых источников энергии;

равенство людей всех рас и религий;

увеличение роли народных масс в решении вопросов внутренней и внешней политики;

свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений, а также создание в государстве благоприятных условий для свободного развития научной мысли;

продуманная система народного образования и повышения благосостояния трудящихся; создание реальной возможности не допустить голода, нищеты;

разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности;

исключение войн из жизни общества.

7. Органические вещества, их классификация, значение в живой природе

До начала XIX столетия все известные вещества делили по их происхождению на две группы: вещества минеральные и вещества органические. Многие ученые тех времен считали, что органические вещества могут образоваться только в живых организмах при помощи «жизненной силы». Такие идеалистические взгляды назывались виталистическими. Виталистические взгляды о невозможности синтезировать органические вещества из неорганических задерживали развитие химии.

Большой удар взглядам виталистов нанес немецкий химик Ф. Велер. Он получил органические вещества из неорганических: в 1824 г. – щавелевую кислоту, а в 1828 г. – мочевину.

Дальнейшие органические синтезы (в 1845 г. немецкий ученый Г. Кольбе искусственным путем получил уксусную кислоту, в 1854 г. французский ученый М. Бертло синтезировал жиры, а в 1861 г. русский ученый А.М. Бутлеров получил сахаристое вещество) полностью опровергли утверждение виталистов о том, что органические вещества могут образоваться только в живых организмах.

Почему же тогда органические вещества рассматривают в специальном курсе, который традиционно называют органической химией? Одной из причин этого является тот факт, что в состав молекул всех органических веществ входит углерод, тогда как в неорганической химии подобного примера нет. (Однако это определение не является абсолютно точным, т.к., например, оксиды углерода (IV и II), угольная кислота, карбонаты, карбиды и некоторые другие соединения, в состав молекул которых входит углерод, по характеру свойств относят к неорганическим веществам.)

Насчитывается около 6,5 млн. органических веществ, и их число продолжает расти. Это объясняется тем, что атомы углерода способны соединяться между собой и образовывать различные цепи практически любого размера. Неорганических веществ известно же всего около 500 000.

Самая краткая классификация органических соединений выглядит следующим образом:

предельные углеводороды (алканы или парафины);

циклопарафины (циклоалканы);

непредельные углеводороды (этилен и его гомологи, алкадиены, каучуки, ацетилен и его гомологи);

ароматические углеводороды (арены);

спирты;

фенолы;

альдегиды;

карбоновые кислоты;

сложные эфиры;

жиры;

углеводы (глюкоза, сахароза, крахмал, целлюлоза);

амины;

аминокислоты;

белки.

Ценный вклад в развитие органической химии внес русский ученый А.М. Бутлеров, который создал теорию химическог строения органических соединений. На основе этой теории органическая химия стала быстро развиваться как отдельная отрасль науки. В сравнительно короткий срок было синтезировано множество органических соединений, и возникли совершенно новые отрасли химической промышленности. Русский ученый Н.Н. Зинин в 1842 г. разработал промышленный метод получения анилина из бензола. Этот метод стал основой для производства синтетических красителей. Огромную роль в развитии органической химии и химической промышленности сыграли также С.В. Лебедев, В.В. Марковников, Н.Д. Зелинский.

В наши дни особая роль принадлежит органической химии в разработке методов производства веществ, заменяющих жиры и масла, а также предназначенных для переработки сельскохозяйственных продуктов, нефти, природного газа и каменного угля.

8. Синтетическая теория эволюции, ее сущность, основные положения

Экспериментальное изучение факторов и причин, вызывающих приспособительное преобразование популяций, и обобщение их с учетом достижений генетики, экологии, математического моделирования и других наук стали основой синтетической теории эволюции (СТЭ), представляющей современный дарвинизм. СТЭ заменила организмоцентристский подход в понимании единицы эволюции популяционным. В основе эволюции лежат противоречия не в системе «организм – абиотическая среда», а в системе «популяция – биогеоценоз». Элементарным эволюционным явлением признаются наследственные изменения популяций, которые вследствие спонтанных мутаций существуют в виде смеси различных генотипов. Наследуемые изменения, мутации многообразны: генные, хромосомные, геномные и другие. Важны частота возникновения мутаций, четкость их выражения, биологическая значимость новых признаков и т.д. СТЭ детализировала понимание того, что именно естественный отбор превращает случайные наследственные изменения в направленный процесс эволюции по пути все более эффективного приспособления организмов к среде. Принципиальное значение имеют исследования эволюциониста и эколога И.И. Шмальгаузена о функциях ведущего, стабилизирующего и дизруптивного видов естественного отбора. Ведущий отбор приводит к возникновению новой нормы реакции, свойственной виду, в конечном счете к изменениям вида. Стабилизирующая форма отбора отбрасывает изменения, выходящие за пределы колебаний условий данной среды, и повышает устойчивость уже существующей или только еще устанавливающейся нормы. Стабилизирующий отбор осуществляется при переходе из среды с большой амплитудой условий в стабильную обстановку. Дизруптивная форма отбора приводит к естественному вымиранию особей со средним проявлением какого-либо признака и выживанием особей с крайними проявлениями признаков. Учение о разных формах отбора внесло уточнения в представления о роли ненаследуемых модификаций в эволюционном процессе.

При изменяющихся условиях среды организмы отвечают на них адаптивными модификациями при сохранении их генотипа. Если новые условия сохраняются длительное время, то в конечном счете происходит наследственная стабилизация фенотипа, который первоначально был выражен адаптивной модификацией. При этом имеет место не переход модификации в адекватное наследственное изменение, а сложная перестройка генотипа, в процессе которой меняется норма реакции и появляются возможности новых приспособительных модификаций. Изложенные взгляды требуют пересмотра прежних представлений о том, что модификации не имеют эволюционного значения.

Синтетическая теория эволюции более доказательна, опирается на широкое применение экспериментальных методов, на воспроизводимые опыты. Она продолжает развиваться, совершенствуясь в процессе практического применения для выработки обоснованных способов управления эволюционным процессом с учетом многообразных экологических проблем современности.

Среди доказательств синтетической теории эволюции можно выделить следующие: