Естествознание как отрасль научного познания

1

1. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ КАК ОТРАСЛЬ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ.

Естествознание - это раздел на­уки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления.

Предмет естествознания — факты и явления, которые воспринимаются нашими органами чувств. Задача учено­го — обобщить эти факты и создать теоретическую мо­дель, включающую законы, управляющие явлениями природы. Следует различать факты опыта, эмпирические обобщения и теории, которые формулируют законы на­уки. Явления, например тяготение, непосредственно да­ны в опыте; законы науки, например закон всемирного тяготения, — варианты объяснения явлений. Факты на­уки, будучи установленными, сохраняют свое постоянное значение; законы могут быть изменены в ходе развития науки, как, скажем, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности. Значение чувств и разума в процессе нахождения ис­тины — сложный философский вопрос. В науке признает­ся истиной то положение, которое подтверждается вос­производимым опытом. Основной принцип естествознания гласит: знания о природе должны допускать эмпирическую проверку. Не в том смысле, что каждое частное утвержде­ние должно обязательно эмпирически проверяться, а в том, что опыт в конечном счете является решающим аргу­ментом принятия данной теории. Естествознание в полном смысле слова общезначимо и дает «родовую» истину, т.е. истину, пригодную и прини­маемую всеми людьми. Поэтому оно традиционно рас­сматривалось в качестве эталона научной объективности. Другой крупный комплекс наук — обществознание, — на­против, всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии общест­воведения наряду с объективными методами исследова­ния приобретают большое значение переживание изучае­мого события, субъективное отношение к нему и т.п.

От технических наук естествознание отличается наце­ленностью на познание, а не на помощь в преобразовании мира, а от математики тем, что исследует природные, а не знаковые системы.

Следует учитывать различие между естественными и техническими науками, с одной стороны, и фундамен­тальными и прикладными — с другой. Фундаментальные науки — физика, химия, астрономия — изучают базисные структуры мира, а прикладные занимаются применением результатов фундаментальных исследований для реше­ния как познавательных, так и социально-практических задач, В этом смысле все технические науки являются прикладными, но далеко не все прикладные науки отно­сятся к техническим. Такие науки, как физика металлов, физика полупроводников, являются естественными при­кладными дисциплинами, а металловедение, полупро­водниковая технология — техническими прикладными науками.

Однако провести четкую грань между естественными, общественными и техническими науками в принципе нельзя, поскольку имеется целый ряд дисциплин, зани­мающих промежуточное положение или являющихся комплексными по своей сути. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая геогра­фия, на стыке естественных и технических — бионика, а комплексной дисциплиной, которая включает и естест­венные, и общественные, и технические разделы, являет­ся социальная экология.

2. ТЕОРИЯ ЕДИНОГО ПОЛЯ: ЭЛЕКТРОСЛАБОЕ, ВЕЛИКОЕ

ОБЪЕДИНЕНИЕ, УНИВЕРСАЛЬНОЕ ПОЛЕ.

Известны четыре основных физических взаимодейст­вия, которые определяют структуру нашего мира: силь­ные, слабые, электромагнитные и гравитационные.

I. Сильные взаимодействия происходят между адронами (от греч. «адрос» — сильный), к которым относятся барионы (греч. «барис» — тяжелый) — это нуклоны (протоны и нейтроны) и гипероны, и мезоны. Сильные взаимодейст­вия возможны только на малых расстояниях (радиус при­мерно 10"¹³ см).

Одно из проявлений сильных взаимодействий — ядер­ные силы. Сильные взаимодействия открыты Э. Резерфордом в 1911 г. одновременно с открытием атомного ядра (этими силами объясняется рассеяние а-частиц, проходя­щих через вещество). Согласно гипотезе Юкавы (1935 г.) сильные взаимодействия состоят в испускании промежу­точной частицы — переносчика ядерных сил. Это л-мезон, обнаруженный в 1947 г., с массой в 6 раз меньше массы ну­клона и найденные позже другие мезоны. Нуклоны окру­жены «облаками» мезонов.

Нуклоны могут приходить в возбужденные состоя­ния — барионные резонансы — и обмениваться при этом иными частицами. При столкновении барионов их обла­ка перекрываются и «возбуждаются», испуская частицы в направлении разлетающихся облаков. Из центральной области столкновения могут испускаться в различных направлениях более медленные вторичные частицы. Ядерные силы не зависят от заряда частиц. В сильных взаимодействиях величина заряда сохраняется.

Электромагнитное взаимодействие в 100—1000 раз слабее сильного взаимодействия. При нем происходит ис­пускание и поглощение «частиц света» — фотонов.

Слабые взаимодействия слабее электромагнитного, но сильнее гравитационного. Радиус действия на два порядка меньше радиуса сильного взаимодействия. За счет слабого взаимодействия светит Солнце (протон превра­щается в нейтрон, позитрон и нейтрино). Испускаемое нейтрино обладает огромной проникающей способнос­тью — оно проходит через железную плиту толщиной миллиард км. При слабых взаимодействиях меняется за­ряд частиц.

Слабое взаимодействие представляет собой не кон­тактное взаимодействие — оно осуществляется путем об­мена промежуточными тяжелыми частицами — бозонами, аналогичными фотону. Бозон виртуален и нестабилен.

IV. Гравитационное взаимодействие во много раз сла­бее электромагнитного. «Спустя 100 лет после того, как Ньютон открыл закон тяготения, Кулон обнаружил такую же зависимость электрической силы от расстояния. Но закон Ньютона и закон Кулона существенно различаются в следующих двух отношениях. Гравитационное притяже­ние существует всегда, в то время как электрические силы существуют только в том случае, если тела обладают элек­трическими зарядами. В законе тяготения имеется только притяжение, а электрические силы могут как притягивать, так и отталкивать» (Эйнштейн А., Инфельд Л. Цит. соч. С. 65).

Одна из главных задач современной физики — создать общую теорию поля и физических взаимоотношений. Но действительное развитие науки далеко не всегда совпада­ет с планируемым.

Новый диалог с природой возникает и в результате изучения механизмов эволюции неживых систем в новой науке — синергетике. «Установившееся в результате ее (науки — А. Г.) успехов, ставшее для европейцев традици­онным видение мира — взгляд со стороны. Человек ставит опыты, ищет объяснение их результатам, но сам себя час­тью изучаемой природы не считает. Он — вне ее, выше. Теперь же начинают изучать природу изнутри, учитывать и наше личное присутствие во Вселенной, принимать во внимание наши чувства и эмоции» (Пригожий И. Краткий миг торжества).

3. ЛИПИДЫ И ИХ ФУНКЦИИ.

Переходя от проблемы происхождения жизни к про­блеме строения живого, отметим, что научное знание в этой области в большей степени достоверно за счет успе­хов, достигнутых новой наукой — молекулярной биологи­ей. Можно сказать, что примерно в середине столетия произошла научная революция в биологии, вторая в на­шем веке после научной революции в физике, и благода­ря ей биология выбилась в лидеры «соревнования» между науками.

Во второй половине XX в. были выяснены веществен­ный состав, структура клетки и процессы, происходящие в ней. «Клетка — это своего рода атом в биологии. Точно так же, как разные химические соединения сложены из атомов, так и живые организмы состоят из огромных скоплений клеток. Из работ физиков мы знаем, что все атомы очень похожи друг на друга: в центре каждого ато­ма находится массивное, положительно заряженное ядро, а вокруг него вращается облако электронов — это как бы Солнечная система в миниатюре! Клетки, подобно ато­мам, также очень сходны друг с другом. Каждая клетка со­держит в середине плотное образование, названное ядром, которое плавает в «полужидкой» цитоплазме. Все вместе заключено в клеточную мембрану» (Кендрью Дж. Нить жиз­ни. М., 1968).

Основное вещество клетки — белки, молекулы кото­рых обычно содержат несколько сот аминокислот и похо­жи на бусы или браслеты с брелоками, состоящими из главной и боковой цепей. У всех живых видов имеются свои особые белки, определяемые генетическим аппара­том. В клетке и происходит процесс воспроизводства бел­ков в соответствии с генетическим кодом организма. Без клетки генетический аппарат не мог бы существовать.

Если же случится, что в организм животного попадут вредные для него бактерии и другие инородные тела, то с ними вступает в бой иммунная система, в которую входят клетки. У низших животных они играют роль пищевари­тельных органов, а у высших животных, в том числе чело­века, их значение заключается именно в защите специфи­ческого строения данного организма (теория иммунитета разработана русским ученым И.И. Мечниковым).

О размерах клетки и содержании в ней веществ свиде­тельствует такая аналогия. «Представьте себе, что мы уве­личим человека до размеров Великобритании. Тогда одна его клетка будет примерно такой же величины, как фаб­ричное здание. Внутри клетки находятся большие моле­кулы, содержащие тысячи атомов, в том числе молекулы нуклеиновой кислоты. Так вот, даже при этом огромном увеличении, которое мы себе вообразили, молекулы нук­леиновой кислоты будут тоньше электрических прово­дов».

Сопоставление клетки с фабрикой не случайно. «Лю­бой живой организм можно уподобить гигантской фабри­ке, на которой производится множество разнообразных химических продуктов; на ней производится и энергия, приводящая в движение всю фабрику. Более того, она мо­жет воспроизводить самое себя (что для обычных фабрик совершенно невозможно!). И если теперь вспомнить, на­сколько сложны все эти производственные процессы, то станет ясно, что весь сложный комплекс операций, про­изводимых на фабрике, нельзя вести как попало, без должной организации, без подразделения на цеха, внутри которых установлены рядами станки и машины, и т.д. Иными словами, для того чтобы в живом организме все процессы протекали согласованно, необходима какая-то определенная организация составляющих его структур». Ученые выясняют, как работает эта «фабри­ка» и каков механизм ее воспроизводства.

Попадающие в организм белки расщепляются на ами­нокислоты, которые затем используются им для построе­ния собственных белков. Нуклеиновые кислоты создают ферменты, управляющие реакциями. Например, для одного процесса брожения нужна дюжина ферментов, каждый из которых управляет одной реакцией и действует только на строго определенный вид молекул. Все ферменты — белки. Фермент похож на дирижера, который играет всегда со своим оркестром. В каждой клетке несколько тысяч «ди­рижеров-ферментов». Это станки и машины «фабрики».

В качестве примера процессов, проходящих в клетках и тканях организма, рассмотрим роль гемоглобина — глобу­лярного белка красных кровяных клеток — эритроцитов, цепи которого свернуты в сферу. По словам Дж. Кендрью, «...присутствием гемоглобина обусловлен красный цвет крови. Функция этого белка состоит в том, чтобы перено­сить кислород из легких к тканям. Гемоглобин обладает за­мечательной способностью связывать молекулярный кис­лород. Точнее говоря, одна молекула гемоглобина может связать одновременно четыре молекулы кислорода. В лег­ких, где давление кислорода выше, происходит присоеди­нение молекул кислорода к гемоглобину. Гемоглобин до­ставляет их к тканям, но там давление ниже, и кислород ос­вобождается. Далее происходит диффузия кислорода внутрь клеток. В клетке молекулы кислорода встречаются с другим белком — миоглобином... Это как бы младший брат гемоглобина; его молекула в четыре раза меньше и способ­на связать не четыре, а только одну молекулу кислорода. Миоглобин тоже красный; этим объясняется красный цвет мяса. Молекулы кислорода переходят от гемоглобина к миоглобину, где и хранятся до тех пор, пока не потребуются клетке».

Молекулярная биология, изучающая биологические процессы на молекулярном уровне, — один из наиболее ярких примеров конвергенции двух наук — физики и би­ологии.

4. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ И НРАВСТВЕННЫЙ ИМПЕРАТИВЫ.

В развитие биологии в XX в. большой вклад внесли русские ученые. Русская биологическая школа имеет славные традиции. Первая научная модель происхожде­ния жизни создана А.И. Опариным. В.И. Вернадский был учеником выдающегося почвоведа В.В. Докучаева, который создал учение о почве как своеобразной оболоч­ке Земли, являющейся единым целым, включающим в себя живые и неживые компоненты. По существу, учение о биосфере было продолжением и распространением идей Докучаева на более широкую сферу реальности. Развитие биологии в этом направлении привело к созда­нию экологии.

Значение учения о биосфере Вернадского для эколо­гии определяется тем, что биосфера представляет собой высший уровень взаимодействия живого и неживого и глобальную экосистему. Результаты Вернадского поэтому справедливы для всех экосистем и являются обобщением знаний о развитии нашей планеты.

Основные положения учения

Существует два основных определения понятия «био­сфера», одно из которых и дало начало применению дан­ного термина. Это понимание биосферы как совокупнос­ти всех живых организмов на Земле. В.И. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, пе­реосмыслил понятие биосферы. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого.

Такое толкование определило взгляд Вернадского на проблему происхождения жизни. Из нескольких вариан­тов (1) жизнь возникла до образования Земли и была за­несена на нее; 2) жизнь зародилась после образования Земли; 3) жизнь возникла вместе с формированием Зем­ли) Вернадский придерживался последнего и считал, что нет убедительных научных данных, что живое когда-либо не существовало на нашей планете. Жизнь оставалась в течение геологического времени постоянной, менялась только ее форма. Иными словами, биосфера была на Зем­ле всегда.

Под биосферой Вернадский понимал тонкую оболоч­ку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагает­ся на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы. В атмо­сфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном — тонким (в несколько миллиметров) слоем озо­на на высоте примерно 20 км. Океан населен жизнью це­ликом до дна самых глубоких впадин в 10—11 км. В твер­дую часть Земли жизнь проникает до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях).

Занимаясь созданной им биогеохимией, изучающей распределение химических элементов по поверхности планеты, Вернадский пришел к выводу, что нет практиче­ски ни одного элемента из таблицы Менделеева, который не включался бы в живое вещество. Он сформулировал три биогеохимических принципа.

Биогенная миграция химических элементов в био­сфере всегда стремится к максимальному своему проявле­нию. Этот принцип в наши дни нарушен человеком.

Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. Этот принцип при антропогенном из­мельчании средних размеров особей биоты Земли (лес сменяется лугом, крупные животные — мелкими) начина­ет действовать аномально интенсивно.

3. Живое вещество находится в непрерывном химиче­ском обмене с окружающей его средой, создающейся и поддерживающейся на Земле космической энергией Солнца. Вследствие нарушения двух первых принципов космические воздействия из поддерживающих биосферу
могут превратиться в разрушающие ее факторы.

Данные геохимические принципы соотносятся со сле­дующими важными выводами Вернадского, 1. Каждый организм может существовать только при условии посто­янной тесной связи с другими организмами и неживой природой. 2. Жизнь со всеми ее проявлениями произвела глубокие изменения на нашей планете. Совершенствуясь в процессе эволюции, живые организмы все шире распро­странялись по планете, стимулируя перераспределение энергии и вещества.

Эмпирические обобщения Вернадского

1. Первым выводом из учения о биосфере является принцип целостности биосферы. «Можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе как о едином целом в ме­ханизме биосферы» (Вернадский В.И. Биосфера...). Стро­ение Земли, по Вернадскому, есть согласованный меха­низм. «Твари Земли являются созданием сложного косми­ческого процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма». Само живое вещество не является случайным созданием.

Узкие пределы существования жизни — физические постоянные, уровни радиации и т.п. — подтверждают это. Как будто кто-то создал такую среду, чтобы жизнь стала возможна. Какие условия и константы имеются в виду? Гравитационная постоянная, или константа все­мирного тяготения, определяет размеры звезд, темпера­туру и давление в них, влияющие на ход реакций. Если она будет чуть меньше, звезды станут недостаточно горя­чими для протекания в них термоядерного синтеза; если чуть больше — звезды превзойдут «критическую массу» и обратятся в черные дыры. Константа сильного взаимо­действия определяет ядерный заряд в звездах. Если ее изменить, цепочки ядерных реакций не дойдут до азота и углерода. Постоянная электромагнитного взаимодейст­вия определяет конфигурацию электронных оболочек и прочность химических связей; ее изменение делает Все­ленную мертвой. Это находится в соответствии с антропным принципом, по которому при создании моделей развития мира следует учитывать реальность существо­вания человека.

Экология также показала, что живой мир — единая система, сцементированная множеством цепочек пита­ния и иных взаимозависимостей. Если даже небольшая часть ее погибнет, разрушится и все остальное.

2. Принцип гармонии биосферы и ее организованнос­ти. В биосфере, по Вернадскому, «все учитывается и все приспособляется с той же точностью, с той же механич­ностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какие мы видим в стройных движениях небесных светил и начи­наем видеть в системах атомов вещества и атомов энер­гии».

3. Закон биогенной миграции атомов: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биосфера в основных своих чертах представляет один и тот же химиче­ский аппарат с самых древних геологических периодов. «На земной поверхности нет химической силы, более постоян­но действующей, а потому и более могущественной по сво­им конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом... Все минералы верхних частей земной коры — свободные алюмокремниевые кислоты (глины), карбонаты (известняки и доломиты), гидраты окиси Fe и А1 (бурые железняки и бокситы) и многие сотни других — непрерывно создаются в ней только под влиянием жизни» (там же, с. 21). Лик Земли фактически сформирован жизнью.

4. Космическая роль биосферы в трансформации энергии. Вернадский подчеркивал важное значение энер­гии и называл живые организмы механизмами превраще­ния энергии. «Можно рассматривать всю эту часть живой природы как дальнейшее развитие одного и того же про­цесса превращения солнечной световой энергии в дейст­венную энергию Земли».

5. Космическая энергия вызывает давление жизни, которое достигается размножением. Размножение орга­низмов уменьшается по мере увеличения их количества. Размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда мо­жет выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие. Численность колеблется вблизи равновесного уровня.

Растекание жизни есть проявление ее геохимичес­кой энергии. Живое вещество, подобно газу, растекается по земной поверхности в соответствии с правилом инер­ции. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные. Скорость передачи жизни зависит от плот­ности живого вещества.

Жизнь целиком определяется полем устойчивости зеленой растительности, а пределы жизни — физико-химическими свойствами соединений, строящих о организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пре­делами выживания организмов. Верхний предел жизни обусловливается излучением, Присутствие КОТОРОГО уби­вает жизнь и от которого предохраняет озоновый щит.

Нижний предел связан с достижением высокой темпера­туры. Интервал в 433 "С (от —252 "С до +180 °С) является (по Вернадскому) предельным тепловым полем.

Всюдность жизни в биосфере. Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть ре­зультат приспособленности в ходе времени.

Закон бережливости в использовании живым веще­ством простых химических тел: раз вошедший элемент проходит длинный ряд состояний, и организм вводит к себя только необходимое количество элементов. Формы
нахождения химических элементов: 1) горные породы и минералы; 2) магмы; 3) рассеянные элементы; 4) живое вещество.

Постоянство количества живого вещества в био­сфере. Количество свободного кислорода в атмосфере того же порядка, что и количество живого веществ; (1,5х1О²¹ г и 10²⁰—10²¹ г). Это обобщение справедливо в рамках значительных геологических отрезков времени, и оно следует из того, что живое вещество является посредником между_Солнцем и Землей, и, стало быть, либо его количество должно быть постоянным, либо должны меняться его энергетические характеристики.

Всякая система достигает устойчивого равновесия, когда ее свободная энергия равняется или приближается к нулю, т.е. когда вся возможная в условиях сис­темы работа произведена.

12. Идея автотрофности человека. Автотрофными называют организмы, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых соединений другого организма. Поле существования зе­леных автотрофных организмов определяется областью проникновения солнечных лучей. Вернадский сформу­лировал идею автотрофности человека, которая приобре­ла интересный поворот в рамках обсуждения проблемы создания искусственных экосистем в космических кораб­лях. Простейшей такой экосистемой будет система «че­ловек — 1 или 2 автотрофных вида». Но данная система является неустойчивой, и для надежного обеспечения жизненных потребностей человека необходима многови­довая система жизнеобеспечения.

В создании искусственной среды в космических кораблях вопрос ставится так: каков минимум разно­образия, необходимый для заданной временной ста­бильности? Здесь человек начинает ставить задачи, про­тивоположные тем, которые он решал ранее. Создание таких искусственных систем явится важным этапом раз­вития экологии. В их построении соединяются инже­нерная нацеленность на создание нового и экологичес­кая направленность на сохранение имеющегося, твор­ческий подход и разумный консерватизм. Это и будет осуществлением принципа «проектирования вместе с природой».

Пока искусственная биосфера представляет собой очень сложную и громоздкую систему. То, что в природе функционирует само собой, человек может воспроизвес­ти только ценой больших усилий. Но ему придется это де­лать, если он хочет осваивать космос и совершать дли­тельные полеты. Необходимость создания искусственной биосферы в космических кораблях поможет лучше понять биосферу естественную.

5. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА, ЕГО БИОСОЦИАЛЬНАЯ

СУЩНОСТЬ.

Естествозна­ние изучает природу как она есть, а гуманитарные науки изучают духовные продукты творческой деятельности че­ловека. В каком смысле, учитывая такое разделение, мож­но говорить о человеке как предмете естествознания? В том смысле, что человек тоже естественен: во-первых, по своему происхождению, и, во-вторых, по своей природе, т.е. биологической основе своего существования. Челове­ка можно рассматривать и как физическое тело, и как би­ологическое существо.

В настоящее время в науке утвердилось представле­ние, что человек — биосоциальное существо, соединяющее в себе биологическую и социальную компоненты. С этим можно согласиться, не забывая, во-первых, что человека можно рассматривать и с физической точки зрения и изу­чать происходящие в нем химические процессы, и, во-вторых, что не только человек обладает социальной фор­мой существования, но и многие животные. Более того, с каждым годом этология накапливает все больше данных, свидетельствующих о том, что социальное поведение че­ловека во многом генетически детерминировано.

Еще в античной философии много внимания уделя­лось определению природы человека. Киники видели ее в естественном образе жизни и ограничении желаний и ма­териальных потребностей; Эпикур — в чувствах, общих у человека и животных; Сенека и стоики — в разуме. В за­падной философии, особенно в марксизме, на передний план выдвинулось представление о социальной сущности человека.

С точки зрения современной науки более точно разде­лять биологическую предопределенность существования человека и его родовую (собственно человеческую) cyщность. Поисками границ между биологическим и специфически человеческим занимается наука, получив название социобиологии. Эта наука в применении к изучению человека находится на стыке естественнонаучного и гуманитарного знания.

Итак, человек как предмет естественнонаучного по знания может рассматриваться в трех аспектах: 1) про­исхождение; 2) соотношение в нем естественного и гуманитарного; 3) изучение специфики человека мето­дами естественнонаучного познания. Первое направление, традиционно называемое антропологией, изучает, когда, от кого и как произошел человек и чем он отли­чается от животных; второе направление — социобиология — изучает генетическую основу человеческой дея­тельности и соотношение физиологического и психиче­ского в человеке; к третьему направлению относится изучение естественнонаучным путем мозга человека, его сознания и т.п.

Как и в вопросе происхождения Вселенной и жиз­ни, существует представление о божественном творе­нии человека. «И сказал Бог: сотворим человека по образу нашему, по подобию нашему... И сотворил Бог человека по образу своему» (Бытие. 1. 26, 27). В индий­ской мифологии мир происходит из первого прачеловека — Пуруши.

Во многих первобытных племенах были распростра­нены представления о том, что их предки произошли от животных и даже растений (на этом основано представле­ние о тотемах); такие верования мы встречаем у так назы­ваемых отсталых народов до сих пор. В античности выска­зывались мысли о естественном происхождении людей из ила (Анаксимандр). Тогда же заговорили о сходстве чело­века и обезьяны (Ганнон из Карфагена).

В настоящее время в связи с ажиотажем вокруг НЛО в моду вошли версии о происхождении человека от внеземных существ, посещавших Землю, или даже от скрещива­ния космических пришельцев с обезьянами.

Но господствует в науке с XIX в. вытекающая из тео­рии эволюции Дарвина концепция происхождения чело­века от высокоразвитых предков современных обезьян. Она получила в XX в. генетическое подтверждение, по­скольку из всех животных по генетическому аппарату ближе всего к человеку оказались шимпанзе.

6. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО – ВРЕМЯ БИОСФЕРЫ.

ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ В ПРИРОДЕ.

Эволюцию биосферы изучает раздел экологии, кото­рый называется эволюционной экологией. Следует отли­чать эволюционную экологию от экодинамики (динамиче­ской экологии). Последняя имеет дело с короткими интер­валами развития биосферы и экосистем, в то время как первая рассматривает развитие биосферы на более дли­тельном отрезке времени. Так, изучение биогеохимических круговоротов и сукцессии — задача экодинамики, а прин­ципиальные изменения в механизмах круговорота веществ и в ходе сукцессии — задача эволюционной экологии.

Одним из важнейших направлений в изучении эволю­ции является изучение развития форм жизни. Здесь мож­но отметить несколько этапов.

1. Клетки без ядра, но имеющие нити ДНК (напоми­нают нынешние бактерии и сине-зеленые водоросли). Возраст таких самых древних организмов — более 3 млрд лет. Их свойства: 1) подвижность; 2) питание и способность запасать пищу и энергию; 3) защита от нежелательных воздействий; 4) размножение; 5) раздра­жимость; 6) приспособление к изменяющимся внешним условиям; 7) способность к росту.

2. На следующем этапе (приблизительно 2 млрд лет тому назад) в клетке появляется ядро. Примером однокле­точных организмов с ядром являются простейшие. Их 25—30 тыс. видов. Самые простые их них — амебы. Инфу­зории имеют еще и реснички. Ядро простейших окружено двухмембранной оболочкой с порами и содержит хромо­сомы. Ископаемые простейшие — радиолярии и фораминиферы — основные части осадочных горных пород. Многие простейшие обладают сложным двигательным аппаратом.

3. Примерно 1 млрд лет тому назад появились много­ клеточные организмы. В результате растительной деятель­ности — фотосинтеза — из углекислоты и воды при ис­пользовании солнечной энергии, улавливаемой хлорофил­лом, создавалось органическое вещество. Возникновение и распространение растительности привело к коренному из­менению состава атмосферы, первоначально имевшей очень мало свободного кислорода. Растения, ассимилиру­ющие углерод из углекислого газа, создали атмосферу, со­держащую свободный кислород — не только активный хи­мический агент, но и источник озона, преградившего путь коротким ультрафиолетовым лучам к поверхности Земли.

Л. Пастером выделены следующие две важные точки в эволюции биосферы. 1) Момент, когда уровень содержа­ния кислорода в атмосфере Земли достиг примерно 1 % от современного. С этого времени стала возможной аэроб­ная жизнь. Геохронологически это архей. Предполагается, что накопление кислорода шло скачкообразно и заняло не более 20 тыс. лет. 2) Достижение содержания кислоро­да в атмосфере около 10% от современного. Это привело к возникновению предпосылок формирования озоносферы. В результате жизнь стала возможной на мелководье, а затем и на суше.

Палеонтология, которая занимается изучением иско­паемых остатков, подтверждает факт возрастания слож­ности организмов. В самых древних породах встречаются организмы немногих типов, имеющих простое строение. Постепенно разнообразие и сложность растут. Многие виды, появляющиеся на каком-либо стратиграфическом уровне, затем исчезают. Это истолковывают как возник­новение и вымирание видов.

В соответствии с данными палеонтологии можно счи­тать, что в протерозойскую геологическую эру (700 млн лет назад) появлялись бактерии, водоросли, примитивные беспозвоночные; в палеозойскую (365 млн лет назад) — наземные растения, амфибии; в мезозойскую (185 млн лет назад) — млекопитающие, птицы, хвойные растения; в кайнозойскую (70 млн лет назад) — современные группы. Конечно, следует иметь в виду, что палеонтологическая ле­топись неполна.

Веками накапливавшиеся остатки растений образова­ли в земной коре грандиозные энергетические запасы ор­ганических соединений (уголь, торф), а развитие жизни в Мировом океане привело к созданию осадочных горных пород, состоящих из скелетов и других остатков морских организмов.

Тестовые задания

1. Наука это:

А) компонент духовной культуры;

Б) элемент материально-предметного освоения мира

В) элементы практического преобразования мира

Г) результат обыденного, житейского знания

Ответ б)

2. А.П.Руденко считает элементарной каталитической системой результат:

А) увеличения скорости химической реакции;

Б) ориентирование реакции в одном направлении;

В) химическое взаимодействие катализатора с реагентами;

Г) постоянного потока извне новых реактивов

Ответ в)

3. Предельная скорость передачи информации:

А) скорость света;

Б) скорость звука;

В) скорость реакции человека;

Г) скорость чувствительности приборов

Ответ а)

4. На протекание химических реакций значительнее всего влияет:

А) температура;

Б) давление;

В) освещение;

Г) катализатор

Ответ г)

5. Четыре константы связи являются основой для обобщения:

А) сильного варианта антропного принципа;

Б) сверхсильного варианта антропного принципа;

В) слабого варианта антропного принципа;

Г) нет вариантов

Ответ а)

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания. Учеб.пособие для ВУЗов, М., Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 1993г

2. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. Курс лекций.

3. Ильясова Т.В. Концепции современного естествознания. Оренбург, 2000г

4. Кузнецов В.И., Идлис Г.М. и др. Естествознание. М.,:АГАР, 1996г.

5. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. ЮНИТИ, 1997г.

6. Жигалова Ю.И. ГЕМОС АРВ, М., 2002 г.

7. Концепции современного естествознания /Под ред. В.Н.Лавриенко, В.П. Ратинков

8. Кендрью Дж. Нить жизни, М., 1968 г.

9. Вернадский В.И. Биосфера.