Лекции по "Концеции современного естествознания"

Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается  в развитии от момента зарождения до прекращения существования в  качестве живой системы, что позволяет  назвать этот уровень также онтогенетическим. Закономерные изменения организма  в индивидуальном развитии составляют элементарные явления. В ходе онтогенеза, в результате реализации наследственной информации в определенных условиях внешней среды формируется фенотип  организмов данного биологического вида.

В каждом отдельном организме  происходят все жизненные процессы, характерные для всех живых организмов, — питание, дыхание, обмен веществ, раздражимость, размножение и т. д. Каждый самостоятельный организм оставляет после себя потомство. У многоклеточных организмов клетки, ткани, органы и системы органов  не являются отдельным организмом. Только целостная система органов, специализированно выполняющих  различные функции, образует отдельный  самостоятельный организм. Развитие организма, начиная с оплодотворения и до конца жизни, занимает определенный промежуток времени. Такое индивидуальное развитие каждого организма называется онтогенезом. Организм может существовать в тесной взаимосвязи с окружающей средой.

 

22. Популяционно-видовой уровень  живого

 

Популяционно-видовой уровень. Единицей уровня являются особи, объединённые в популяции, которые в свою очередь  объединены в виды. Основные признаки уровня: рождаемость, смертность, структура  популяции (половая и возрастная), плотность, численность популяции.

Вид – это совокупность сходных между собой по определенному  признаку, способных скрещиваться между  собой и давать плодовитое потомство.

Популяции –совокупность  особей одного вида, населяющих определённую территорию, более или менее изолированную  от соседних совокупностей того же вида

Объединение особей в популяцию  происходит на основе общности генофонда. Популяция, в силу возможности межпопуляционных скрещиваний, представляет собой открытую генетическую систему. Действие элементарных эволюционных факторов приводит к эволюционно  значимым изменениям генофонда популяции, что и принимается за элементарное явление на этом уровне.

Особи одного вида населяют территорию с известными абиотическими  показателями (климат, химизм почв, гидрологические  условия) и взаимодействуют с  организмами других видов. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических  групп образуются динамичные, устойчивые во времени сообщества — биогеоценозы, которые служат элементарными единицами  биогеоценотического уровня. Видовой  состав, а также характеристики местообитания  для отдельных биогеоценозов  обеспечивают вещественно-энергетические круговороты, которые представляют на рассматриваемом уровне элементарные явления. Ведущая роль в этих круговоротах принадлежит живым организмам. Биоценоз — это открытая в вещественном и энергетическом плане система. Благодаря этому биогеоценозы объединяются в единый комплекс — область распространения  жизни или биосферу.

 

23. Биоценоз и биогеоценоз

 

Биоценоз - взаимосвязанная  совокупность микроорганизмов, растений, грибов и животных, населяющих более  или менее однородный участок  суши или водоема, и характеризующихся  определёнными отношениями как  между собой, так и с абиотическими  факторами окружающей среды (компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.)

По систематическим признакам  биоценоз делится на фитоценоз, зооценоз и микробоценоз.

Фитоценоз - устойчивая естественная группировка видов растений в  пределах одного биоценоза.

Зооценоз - совокупность взаимосвязанных  и взаимозависимых видов животных, сложившаяся в пределах одного биоценоза.

Микробиоценоз - сообщество микроорганизмов растительного  и животного происхождения. Микробиоценозы составляют бактерии, грибы, актиномицеты, микроскопические низшие водоросли  и др.

Функционально биоценоз делится  по ступеням экологической пирамиды на группы организмов: продуцентов, консументов  и редуцентов, объединенных трофическими связями.

Структурно биоценоз делятся  на горизонты, слои, ярусы, пологи, меротопы.

Биоценоз характеризуется  биомассой и биологической продуктивностью. В месте с биотопом биоценоз составляет биогеоценоз.

Биогеоценоз взаимообусловленный  комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом  веществ и энергии; одна из наиболее сложных природных систем. К живым  компонентам Б. относятся автотрофные организмы[->0] (фотосинтезирующие зелёные растения и хемосинтезирующие микроорганизмы) и гетеротрофные организмы[->1] (животные, грибы, многие бактерии, вирусы), к косным — приземный слой атмосферы с её газовыми и тепловыми ресурсами, солнечная энергия, почва с её водо-минеральными ресурсами и отчасти кора выветривания (в случае водного Б. — вода). В каждом Б. сохраняется как однородность (гомогенная или чаще мозаичногомогенная) состава и строения компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними. Особенно важную роль в Б. играют зеленые растения (высшие и низшие), дающие основную массу живого вещества. Они производят первичные органические материалы, вещество и энергия которых используются самими растениями и по цепям питания[->2] передаются всем гетеротрофным организмам.

Основные показатели биогеоценоза

Видовой состав — количество видов, обитающих в биогеоценозе.

Видовое разнообразие - количество видов, обитающих в биогеоценозе на единицу площади или объема.

В большинстве случаев  видовой состав и видовое разнообразие количественно не совпадают и  видовое разнообразие напрямую зависит  от исследуемого участка.

Биомасса — количество организмов биогеоценоза, выраженное в единицах массы.

Б. — динамичная система. Он непрерывно изменяется и развивается  в результате внутренних противоречивых тенденций его компонентов. Изменения  Б. могут быть кратковременными, обусловливающими легко обратимые реакции компонентов  Б. (суточные, погодные, сезонные), и  глубокими, ведущими к необратимым  сменам в состоянии, структуре и  общем метаболизме Б. и знаменующими смену (сукцессию[->3]) одного Б. другим. Они могут быть медленными и быстрыми; последние часто происходят под  влиянием внезапных перемен в  результате стихийных причин или  хозяйственной деятельности человека (не только преобразующего и разрушающего природные Б, но и создающего новые, культурные Б.). Наряду с динамичностью, Б. присуща и устойчивость во времени, которая обусловлена тем, что  современные природные Б. — результат  длительной и глубокой адаптации  живых компонентов друг к другу  и к компонентам косной среды. Поэтому Б., выведенные из устойчивого  состояния той или иной причиной, после её устранения могут восстанавливаться  в форме, близкой к исходной. Б., близкие по составу и структуре  компонентов, по метаболизму и направлению  развития, относят к одному типу Б., который является основной единицей биогеоценологической классификации.

 

24. Современные концепции  экологии

 

О проблемах экологии по-настоящему заговорили в 70-х гг. XX в., когда не только специалисты, но и рядовые  граждане почувствовали, какую возрастающую угрозу несет существующему и  будущим поколениям техногенная  цивилизация. Загрязнение атмосферы, отравление рек и озер, кислотные  дожди, все увеличивающиеся отходы производства, в особенности использованных радиоактивных веществ, и многое другое — все это не могло не повлиять на рост интереса широких  слоев населения к проблемам  экологии. В связи с этим изменился  и сам взгляд на предмет экологии. Хотя термин «экология» был введен Э. Геккелем свыше столетия назад и как самостоятельная научная дисциплина она сформировалась еще в 1900 г., тем не менее долгое время экология оставалась чисто биологической дисциплиной. В настоящее время она вышла уже из этих узких рамок и стала, по сути дела, междисциплинарным направлением исследований процессов, связанных с взаимодействием биосферы и общества. Как указывает известный специалист по этим вопросам Ю. Одум, сейчас экология оформилась в принципиально новую интегрированную дисциплину, связывающую физические и биологические явления и образующую мост между естественными и общественными науками.

О связи экологии с общественными  и гуманитарными науками свидетельствует  появление таких ее разделов, как  социальная, медицинская, историческая, этическая экологии.

Экологические системы и  их структура. К экологическим системам обычно относят все живые системы  вместе с их экологической нишей, т.е. окружающей средой, начиная от отдельной  популяции и кончая биосферой. Все  они являются открытыми системами, которые обмениваются с окружающей природной средой веществом, энергией или информацией. Наименьшей единицей экологии является популяция. Следовательно, ни молекулярный, ни клеточный, ни организменный  уровни, о которых шла речь в  предыдущей главе, не рассматриваются  в экологии, хотя и живая молекула, и клетка, и тем более организм представляют собой открытые системы, которые могут существовать благодаря  взаимодействию со средой. Еще более  крупным системным объединением в экологии считается биом, который  включает в свой состав живые системы  и неживые факторы на обширной территории, например лиственные породы деревьев на Среднерусской возвышенности. экосистеме можно выделить два уровня:

• на верхнем, автотрофном  уровне, который называют также зеленым  поясом, мы встречаемся с растениями, содержащими хлорофилл и перерабатывающими  солнечную энергию и простые  неорганические вещества в сложные  органические соединения;

• на нижнем, гетеротрофном  уровне происходит преобразование и  разложение этих органических соединений в простые, неорганические.

 

25. Проблема горения в  химии XVIII века (Дальтон, Лавуазье)

 

Центральная проблема химии XVIII Вопрос в. состоял в следующем: что с случается горючими веществами, когда они в сгорают воздухе? Для объяснения процессов И. горения  Э. Бехером и его Г. учеником Шталем была предложена теория Тела, флогистона. содержащие большое количество флогистона, хорошо; горят тела, которые не загораются, дефлогистированными. являются Флогистон - это некоторая субстанция, невесомая  которую содержат все горючие  и тела которую они утрачивают при Эта горении. теория позволяла  объяснять многие процессы химические и предсказывать новые химические она явления. прочно удерживала свои позиции, Лавуазье пока в конце XVIII в. течение В почти всего ХVIII в. на (опираясь открытия К. Шееле сложного воздуха состава и Дж.В. Пристли  кислорода, не 1774) разработал кислородную  теорию горения. уже К установленному до него списку (металлы, элементов  углерод, сера и фосфор) добавил он новые - кислород, который с вместе водородом входит в состав а воды, также и другой компонент - воздуха  не поддерживающий жизни азот.

Лавуазье что показал, все прежде считавшиеся хаотическими в явления химии могут быть систематизированы сведены и  в закон сочетания элементов, и старых новых. В соответствии с  системой новой химические соединения делились в на основном три категории: кислоты, основания, раз соли.

Лавуазье и навсегда покончил со алхимической старой номенклатурой, основанной на случайных - ассоциациях  «винное масло», «винный камень», сахар» «свинцовый и др. Таким образом, рационализировал Лавуазье химию и  объяснил причину разнообразия большого химических явлений: она заключается  материальном в различии химических элементов и соединений. их Он ввел (при активном К. участии Бертолле) новую.Л. Новая номенклатура из исходила того, что каждое химическое должно вещество иметь одно определенное название, его характеризующее функции  и состав.д. Например, калия оксид  состоит из калия и хлорид кислорода, натрия - из натрия хлора, и сульфид  водорода - из и водорода серы, и т.

Кроме Лавуазье того, поставил вопрос и о в количествах, которых  сочетаются различные элементы собой, между и с помощью закона материи  сохранения привел химию к представлению  необходимости о количественного  выражения пропорций, в сочетались которых элементы. Таким образом, Лавуазье научную осуществил революцию  в химии: он химию превратил из совокупности множества не друг связанных  с другом рецептов, подлежавших один изучению за одним, в общую основываясь  теорию, на которой можно было только не объяснять все известные явления, и но предсказывать новые.

Следующий важный в шаг  развитии научной химии сделан был  Дж. Изучая химический газов, состав он исследовал весовые кислорода, количества приходящиеся на одно то и же весовое  количество (например, вещества азота) в различных количественному  по составу окислах, и кратность  установил этих количеств, например, пяти в окислах азота (N2O, N2Оз, NO, NО2 и N2O5) кислорода количество на одно и же то весовое количество азота  как относится 1:2:3:4:5. Так был закон  открыт кратных отношений. При он этом ввел в химию атомного понятие  веса.

Дальтон правильно объяснил закон этот атомным строением  вещества способностью и атомов одного вещества с соединяться различным  количеством атомов вещества.

 

26. Химия XIX века: Законы  Ж.Пруста, Гей-Люссака, Авогадро

 

Открытые Ж. Л. Гей-Люссаком[->4] в начале 19 в. законы, описывающие  некоторые свойства газов.

1) Закон теплового расширения  газов утверждает, что изменение  объёма данной массы газа при  постоянном давлении прямо пропорционально  изменению температуры

 

(v2 — v1)/v1 = aDt

 

или

 

v2 = v1 (1 + aDt),

 

где v1 — объём газа при  исходной температуре t1; v2 — при  конечной t2; Dt = t2 — t1; a — коэффициент  теплового расширения газов при  постоянном давлении. Величина a для  всех газов при нормальных условиях приблизительно одинакова и при  измерении температуры газа в  °С a = 1/273,15 (или 0,00367). Сочетая этот закон  с законом Бойля—Мариотта, Э. Клапейрон  вывел уравнение состояния идеального газа, связывающее р, v и Т (см. Клапейрона уравнение).