Пособие предназначено для студентов вузов, аспирантов и преподавателей. Ббк 20я73. icon

Пособие предназначено для студентов вузов, аспирантов и преподавателей. Ббк 20я73.


2 чел. помогло.

Смотрите также:
Учебное пособие предназначено для студентов вузов естественнонаучных...
Учебное пособие Москва 2008 удк 519. 68. 02 Ббк 65 с 51...
Предлагаемое учебное пособие предназначено для студентов...
Учебное пособие Белгород 2009 ббк 67. 400. 7 К 21...
Учебное пособие для студентов специальности 271200 «Технология продуктов общественного питания»...
Социология Учебно-методическое пособие для студентов Казань 2010 удк 005 101 1701841 ббк 60 5 (Я...
Учебное пособие москва 2008 удк ббк федоров И. В., Новикова М. А...
Учебное пособие предназначено для преподавателей, студентов и аспирантов университетов и всех...
Учебно-методическое пособие предназначено для, студентов высших учебных заведений, аспирантов...
Учебно-методическое пособие Сибай 2010 удк ббк аламов И. Л., Аламова С. М...
Психолого-педагогических...
Учебно-методическое пособие по дисциплине Управленческие решения Ярославль, 2011...



страницы: 1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
вернуться в начало
скачать

^ 4.7.5. Онтогенетический уровень

Термин онтогенез был введен Э. Геккелем еще в 1866 г. Ученый подразумевал под ним рассмотрение особенностей структурной и функциональной организации отдельных организмов, – как многоклеточных, так и одноклеточных.

В настоящее время под этим термином понимают саморегулирующуюся иерархическую систему, определяющую согласованную реализацию наследственных признаков и функций, осуществляющихся в пределах автономной живой особи. Другими словами, онтогенетический уровень – это уровень изучения организма как единого целого, системы, в которой все связано, все отрегулировано и все прекрасно работает.

«Минимальной живой системой» является простейшая живая клетка. Она наделена всеми функциями, присущи многоклеточному организму: обменивается с окружающей средой, растет и увеличивает свой объем, делится и размножается, обладает системами метаболизма или биохимической регуляции.


^ 4.7.6. Открытие клетки английским натуралистом Гуком.

Изучение строения клетки Шванном

Когда Янсенс в 1590 году и Галилей в 1610 году сконструировали микроскоп, появились возможности для изучения многих биологических проблем нового типа. Одним из первых использовал микроскоп Роберт Гук (1635–1704), который исследовал строение животных и растительных тканей. При помощи микроскопа с увеличением примерно в 30 раз Гук обнаружил клетки на срезе пробки. Позже Левенгук, пользуясь линзами, дававшими увеличение в 270 раз, описал сперматозоиды человека, бактерии простейших и ядра в клетках крови. Это наблюдения за клетками не сопровождались какими-либо существенными успехами в теоретическом отношении до тех пор, пока в начале XIX в. не была сформулирована клеточная теория.

В XIX в. биология клетки быстро развивалась. Этому способствовали крупные достижения в создании линз для микроскопов. Броун в 1833 году описал ядро растительной клетки, а Шлейден и Шванн в 1839 г. – ядрышко. Новой ступенью развития теории клетки явилось знаменитное положение Вирхова (1855): «Все клетки возникают только в результате деления существовавших ранее клеток».

В 1880 г. Флеминг описал хромосомы и последовательность событий при митозе, а в 90-х годах прошлого века были выяснены и более сложные явления, происходящие в клеточном ядре во время мейоза.


^ Деление всего живого мира на прокариоты и эукариоты.

В 60-е годы микробиологи Р. Стэниэр и К. Ван-Нил предложили «поделить» весь живой мир по уровню клеточной организации на прокариоты и эукариоты. Проведя детальный анализ структур и функций множества бактерий, ученые обнаружили сходство между некоторыми из них, связанное со строением их клеток. Критериями для них являлись организация генетического аппарата, структура мембран и цитоплазмы, строение органов передвижения и строение клеточной стенки и, наконец, степень организации самой клетки. Оказалось, что по всем этим критериям прокариоты отличаются от эукариотов. После 1962 г. целый комплекс наук занимался изучением этой концепции, и было найдено множество подтверждений существования различий между ними, в том и на генетическом уровне. Вместе с тем в клетках обоего типа было и много общего, поэтому ученые выдвинули гипотезу, согласно которой прокариоты и эукариоты имеют одного эволюционного предка – архебактерии. Однако при дальнейшем исследовании оказалось, что эти клетки, совмещавшие признаки как прокариотов, так и эукариотов настолько непохожи на них, что ученым пришлось выделить их в отдельную ветвь – архебактерии. До сих пор между учеными ведутся дискуссии по поводу того, являются ли архебактерии более древними по своему происхождению, чем прокариоты и эукариоты?


^ 4.7.7. Функционирование на онтогенетическом уровне

Функционирование на онтогенетическом уровне обусловлено наличием в живых организмах хорошо слаженной функциональной системности. На уровне клетки это – ядро, рибосомы, митохондрии и т.д. На уровне многоклеточных организмов – совокупность сосудистой, дыхательной, генеративной, нервной и пищеварительной систем. Согласно концепции, разработанной русским физиологом П.К. Анохиным (1935 г.), функциональная системность обусловлена тем, что компоненты систем не только «взаимодействуют», но и «взаимосодействуют» друг с другом. Т.е. функционирование отдельно взятых органоидов или их систем невозможно без содействия других неразрывно с ними связанных. Этим взаимодействием обеспечивается и целостность каждой системы, когда процессы на низших уровнях как бы организуются функциональными связями на высших уровнях.

Вся история физиологии человека и животных – это история подтверждения наличия такой функциональной системности на онтогенетическом уровне.


^ 4.7.8. Популяционно-биоценотический уровень

В соответствии с общепризнанными сегодня представлениями элементарными единицами эволюции жизни на Земле являются не молекулярно-генетические системы или отдельные особи, а целые популяции (от. лат. – народ, население).

Популяция – это совокупность особей одного вида, обладающих единым генофондом и занимающих определенную территорию.

Термин популяция впервые был введен в 1903 г. датским генетиком В. Иогансоном. А еще в 1877 г. немецкий ученый гидробиолог К. Мебиус предложил понятие биоценоз для обозначения такой совокупности организмов, существование которых зависимо от абиотических (небиологических факторов среды; другое название биоценоза – сообщество). Биоценозы являются вторым уровнем организации и объединяют в себе несколько популяций. В свою очередь, биогеоценозов, которые характеризуются как определенными биологическими, так и абиотическими факторами среды.

В настоящее время в рамках популяционной биологии сформировались два тесно связанных между собой направления – биологическое и эволюционное. Главное содержание биологического направления составляет изучение популяций и биоценозов, которые, будучи тесно связанными между собой и с окружающей природой, олицетворяют живые механизмы кругооборота веществ в природе.


Структура популяционно-биоцентического уровня

Биогеоценоз популяции





Биоценоз № 1

Биоценоз № 2

Биоценоз № 3









Биологическая популяционная биология исследует границы популяций или пространственную структуру популяций, а также изучает поведение животных в популяциях, их взаимодействие друг с другом (этологическую структуру популяций).

Связи внутри популяций и между популяциями служат основным механизмом сохранения их целостности. Было выяснено, что популяция является метаболически незамкнутой системой, в то время как биоценоз метаболически замкнут на себя, т.е. внутри биоценозов круговорот веществ может совершаться без участия соседних биоценозов. В то же время устойчивость биоценозов зависит как от взаимодействия с соседними биоценозами, так и от их внутренней структуры.

На популяционно-биоценотическом уровне решающую роль играет взаимодействие составляющих его сочленов. Это взаимодействие носит трофический характер, т.е. происходит обмен веществами и энергией между популяциями или биоценозами.

Эволюционное направление в популяционной биологии связано с развитием учения о микроэволюции, т.е. об эволюционных процессах, происходящих за относительно короткие промежутки времени на ограниченных территориях, включающих в себя явления, протекающие в популяциях и завершающиеся видообразованием.


^ 4.8. ОРГАНИЗМ И СРЕДА. ЭКОЛОГИЯ И СРЕДА. ЭКОЛОГИЯ, ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ

Сегодня общепризнанной (особенно в отечественной науке) является та система взглядов на биосферу, которую создал В.И. Вернадский (1863–1945).

Сам Вернадский ссылается на Ж.Б. Ламарка, заметив, что «он дал нам представление о роли биосферы в истории нашей планеты». Однако Ламарк не пользовался термином биосфера и в своем труде «Гидробиология» (1802) говорил о том, что «все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов».

Эту идею разделяли многие ученые XVIII–XIX вв. Например, немецкий естествоиспытатель А. Гумбольд в своих «Картинах природы» (1826) ввел понятие «жизненная сила», под которой он понимал специфическую оболочку Земли, где в целостную единую систему объединены процессы, протекающие в атмосфере, на морях и на суше, а также весь органический мир. Позднее, в 1869 году немецкий агроном Ф. Ратцель назвал поверхность Земли пространством жизни, а французский географ Э. Реклю в своем труде «Земля» дал красочное описание роли мира живых организмов в преобразовании лика Земли.

Таким образом, начиная с Ламарка, в науке появилось представление о существовании на нашей планете некоего пространства, где есть жизнь. Из всех терминов, предложенных для обозначения этого пространства, укоренился один – биосфера, автором которого был австрийский ученый Э. Зюсс (1875). В течение всей жизни, он уточнял и дополнял определение термина биосфера и в 1919 г. описал биосферу как «совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитаемую на поверхности Земли».

Однако Зюсс ничего не говорил о геологической роли биосферы и ее зависимости от планетарных факторов Земли. Впервые идею о геологических функциях «живого вещества», представленного совокупностью всего органического мира в виде «единого нераздельного целого» высказал В.И. Вернадский в 1919 г.

Установлено, что в природе невозможно выделить и изучить любую живую систему вне ее взаимосвязей с иными живыми системами и с неживым окружением. Поэтому в начале ХХ в. и в науку стали все шире проникать идеи холистического, т.е. целостного, подхода к изучению природы. Одним из результатов этой тенденции стала новая научная дисциплина – экология, образовавшая еще один мост между биологией и другими естественными науками, а также техническими науками и социальным знанием.

Экология – это наука об отношениях сообществ, образуемых живыми организмами, между собой и с окружающей средой. Ключевым понятием и базовой моделью экологии является экосистема. Экосистемой называют единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в которых живые и неживые элементы связаны обменом веществ и энергии.

Экология исследует процессы, влияющие на распространение и численность организмов. В современных условиях к таким процессам относятся и всевозможные проявления деятельности человека. Поэтому экология стала теоретической базой охраны природы. Но задачи экологии значительно шире. Главная задача экологии состоит в познании закономерностей, связанных с воспроизводством, гибелью и миграцией живых организмов, а также в выработке методов управления этими процессами в условиях возрастающего влияния человека на окружающую среду.

С развитием техники и технологии, расширением поля деятельности человека и масштабов ее последствий возникла новая комплексная проблема – экология и здоровье человека, задача которой исследование адаптивных возможностей человека в изменяющейся среде обитания. Опасность для человека состоит в том, что, хотя его адаптивные возможности огромны, они не соответствуют темпам неблагоприятных изменений в среде обитания. Это сделало приоритетом экологии выработку принципов рационального природопользования и охраны природы.

Если же иметь в виду проблему выживания чело века как вида, то надо понимать специфику и мощь биосферы. История эволюции биосферы насчитывает около 4,1 млрд. лет. Роду человеческому нет и 3 млн. лет. Человек же разумный (Homo sapiens) отмечен пределом не выше 40 тыс. лет. Следовательно, инерционность биосферы выше человеческой как минимум в 100 тысяч раз. Отсюда можно сделать вывод о том, что все прогнозы о якобы существующего вырождения жизни на планете «с помощью» деятельности человека или применения им средств массового поражения – несостоятельны. Человек может уничтожить с себя, но уничтожить жизнь в биосфере – это ему не по силам.

Например, микробы выдерживают присутствие таких ядовитых веществ, как серная кислота, фенол и сероводород, и даже могут успешно расти и размножаться на них. Биосфера, в силу своей колос сальной инерционности, без Homo sapiens быстро восстановит свои качества, как это она уже делала не раз в своей истории. Великие потрясения биоценозов в палеозое, мезозое только стимулировали усложнение жизненных форм и, в конце концов, привели к появлению разума. И величие разума должно состоять в том, что он осознает возможность трагического ухода человека со сцены эволюции и сделает все, чтобы этого не произошло. А контуры катастрофы уже просматриваются, и если она случится – значит, человек, кичащийся своим разумом, большего и не стоил.

Российский ученый геобиохимик В.И. Вернадский в 1930-е гг., изучив роль живой материи на всем протяжении ее эволюции, пришел к выводу о неразрывной связи живых и неживых систем. В истории Земли происходил непрерывный процесс планетарной интеграции живой и неживой материи, приведший к образованию сложной единой, тонко сбалансированной системы – биосферы.

Вернадский понимал биосферу как сферу единства живого и неживого (косного). Этот вывод стал одним из принципов его биосферной теории. Он рассматривал все разнообразие жизни на Земле как мощный фактор, вовлекающий в круговорот неорганические вещества планеты, аккумулируя энергию солнечного излучения и преобразуя ее в энергию земных процессов. Вернадский сумел сделать фундаментальное эмпирическое обобщение: «На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем организмы, взятые в целом...».

Облик Земли как небесного тела фактически сформирован жизнью.

«Земная оболочка биосферы, обнимающая весь земной шар, имеет резко обособленные размеры; в значительной мере она обусловливается существованием в ней живого вещества – им заселена. Между ее косной частью и живыми веществами, ее населяющими, идет непрерывный материальный и энергетический обмен, выражающийся в движении атомов, вызванном живым веществом. Этот обмен в ходе времени выражается закономерно меняющимся, устремляющимся к устойчивости равновесием. Так неотделимо и неразрывно биосфера на всем протяжении геологического времени связана с живым заселяющим ее веществом. В этом биогенном токе атомов и связанной с ним энергии проявляется планетарное, космическое значение живого вещества». Так высказался Вернадский в своем труде «Размышления натуралиста».


^ 4.8.1. Новое состояние биосферы в результате взаимодействия человека и природы

На ранних стадиях формирования человека его функциональная роль и значимость в биосфере ничем не отличалась от роли приматов. Но за последние века «человеческий фактор» в эволюции-биосферы непрестанно возрастал. С древнейших времен до начала прошлого века численность людей колебалась около нескольких сотен миллионов. Взрывной рост численности населения в ХIХ–ХX вв. и ускорение технологического развития социума резко усилил техногенное воздействие на биосферу. Давление, оказываемое человечеством на биосферу, приобрело в результате демографического взрыва и технологической экспансии разрушительные тенденции. Есть основания считать, что восстановительные ресурсы биосферы в значительной мере иссякли. Из-за деятельности человека навсегда исчезли некоторые экосистемы, неузнаваемо изменились многие земные ландшафты. Человек вносит принципиально новые элементы во взаимодействие с природой. Он выступает как автономная целостность внутри биосферы, все более выходящая за рамки гармоничных отношений к ней.

Современная человеческая цивилизация характеризуется двумя противоположными тенденциями. С одной стороны, непрерывно усиливается техногенное давление цивилизации на природную среду, на биосферу. С другой – возрастает осознание человечеством ответственности за эволюцию биосферы. Какая из тенденций возобладает, предугадать невозможно. Однако проблема выживания человечества объективно приводит к поиску путей гармоничного сосуществования цивилизации и биосферы – коэволюции человека и биосферы.

Осмысление перспектив коэволюции человека и биосферы привело французского палеонтолога П. Тейяра де Шардена к мысли «о возможности появления В будущем некоего коллективного человеческого сознания, которое станет контролировать направление эволюции». Он рассматривал к этой эволюционной фазе как последовательный шаг в глобальном процессе эволюции Универсума (Вселенной). В новом состоянии биосфера переходит в сферу разумного взаимодействия человека и природы – ноосферу. Сам термин «ноосфера» предложен в 1927 г. другим французским ученым, Э. Леруа, и буквально означает «сфера разума».

В.И. Вернадский использовал понятие ноосферы при построении своей концепции совместной эволюции биосфер и человека. Переход к ноосфере для Вернадского означал реконструкцию биосферы в интересах мыслящего человека как единого целого. В этом смысле понятие ноосферы объясняет растущее вторжение человека в планетарные геохимические циклы. Сбалансированное сосуществование в ноосфере предполагает управление биогеохимическими циклами.

Таким образом, П. Тейяр де Шарден и В.И. Вернадский давали различающиеся понятия ноосферы для первого ноосфера – некий «планетарный слой» сознания и духовности, для второго ноосфера является гармонизирующимся состоянием системы «человек – биосфера» и одновременно средой само – реализации человека. В.И. Вернадский считал ноосферу исторически неизбежной формой развития биосферы.

Вернадский начал развивать концепцию ноосферы в 1930-е гг. после детальной проработки учения о биосфере. К этому времени он осознавал быстро возрастающую роль человека в формировании нового облика планеты и представлял, что человечество – не только часть биосферной биомассы. Эволюция человека и общества сделала цивилизацию мощным фактором всей дальнейшей эволюции на Земле. Все большее количество веществ и энергии вводится в биосферные процессы человеком. Усиливающееся вторжение человека в биогеохимические циклы должно привести в будущем к целенаправленному контролю человеком глобальной биогеохимии. При этом Вернадский верил в возможность формирования созидательного коллективного разума. Движение к ноосфере связывается им не только с проявлением планетообразующей мощи человека, но и с преобразованием самого человека.

В настоящее время под ноосферой понимают сферу взаимодействия человека и природы, в рамках которой определяющим фактором станет разумная человеческая деятельность.

Значение концепции ноосферы заключается в естественнонаучном и философском обосновании модели вероятного и целесообразного направления коэволюции человеческого общества и биосферы. В концепции ноосферы проявились тенденции к интеграции естествознания и обществоведения, развившиеся в ХХ в.

В рамках современного взгляда на концепцию устойчивого (допустимого) ноосферного развития можно полагать, что человечеством необязательно будут руководить мэтры науки, «знающие пути» и предписывающие их людям; человечество будет действовать либо по принципу здравого смысла, либо по обстоятельствам. Однако главное, что оно должно знать, – направленность вития биосферы в рамках коэволюции ее с Человеком разумным.


^ 4.8.2 Синергетика. Принципы синергетики


В раскрытии механизмов самоорганизации помимо неравновесной термодинамики были использованы также новые идеи и результаты, появившиеся в разных областях физики и химии – в гидродинамике, физике лазеров, при исследовании автокаталитических химических реакций и некоторых других явлениях.

^ Для всех изученных явлений найден ряд принципиально важных признаков:

1) самоорганизующаяся система является сложной, состоит из большого числа элементов;

2) она открытая, не равновесная и нелинейная;

3) при увеличении неравновесности системы выше определенного предела она переходит в неустойчивое состояние;

4) выход из неустойчивости происходит скачком за счет быстрой перестройки элементов системы;

5) при этом наблюдается согласованное поведение элементов системы, которое проявляется в переходе системы в качественно новое состояние с упорядоченной структурой (это может быть какая-либо пространственная или временная упорядоченность);

б) выбор одного из возможных состояний случаен.

Осмысление различных процессов самоорганизации привело к становлению нового междисциплинарного направления в науке – синергетике. Эта наука изучает общие принципы, лежащие в основе всех явлений самоорганизации – в физике, химии, биологии, в технике и теории вычислительных систем, в социологии и экономике. Конкретными подсистемами, составляющими в совокупности сложную систему, могут быть электроны, фотоны, атомы, молекулы, живые клетки, нейроны мозга, части технических устройств или организмов, животные, люди, социальные образования. Таким образом, под синергетикой понимают теорию самоорганизации в сложных, открытых, неравновесных и нелинейных системах любой природы. Это новая наука, занимающаяся изучением возникновения, поддержания, устойчивости и распада самоорганизующихся структур, кооперативных эффектов в них.

Синергетика заметно отличается от традиционной. научной дисциплины: она не сложилась пока как единая наука, а существует как бы в нескольких вариантах, отличающихся не только названиями, но и степенью общности, и полнотой результатов, и непосредственным предметом исследований. Важнейшим из таких вариантов синергетики можно считать неравновесную термодинамику (теорию диссипативных структур). Синергетическими теориями по существу являются математическая теория бифуркаций, теория хаоса, теория нелинейных колебаний и волн, нелинейная динамика, теория фазовых переходов и некоторые другие.

Синергетика прогрессирует вместе с математическим аппаратом описания нелинейных и неустойчивых систем и соответствующими вычислительными методами. Эти методы опираются на использование компьютерного моделирования, поэтому синергетика могла возникнуть и развиваться только в эпоху мощной компьютерной техники.

Можно сказать, что синергетика на современном этапе ее развития – это совокупность общих идей о принципах самоорганизации и вместе с тем сумма общих математических методов для ее описания. Предпринимаются все более активные попытки использования этих идей и методов в экологии, медицине, социологии, экономике и вообще в области социально-гуманитарного знания.





оставить комментарий
страница9/12
Дата31.08.2011
Размер1,48 Mb.
ТипУчебное пособие, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх