25. Опишите иерархию организации материи, которая существует в природе.

Важнейшее свойство материи – ее структурная и системная организация, которая выражает упорядоченность существования материи в виде огромного разнообразия материальных объектов различных масштабов и уровней, связанных между собой единой системой иерархии. Непосредственно наблюдаемые нами тела состоят из молекул, молекулы – из атомов, атомы – из ядер и электронов, атомные ядра – из нуклонов, нуклоны – из кварков. Сегодня принято считать, что электроны и гипотетические частицы кварки не содержат более мелких частиц. С биологической точки зрения самая крупная живая система – биосфера – состоит из биоценозов, содержащих множество популяций живых организмов различных видов, а популяции образуют отдельные особи, живой организм которых состоит из клеток со сложной структурой, включающих ядро, мембрану и другие составные части. В современном естествознании множество материальных систем принято условно делить на микромир, макромир и мегамир. К микромиру относятся молекулы, атомы и элементарные частицы. Материальные объекты, состоящие из огромного числа атомов и молекул, образуют макромир. Самую крупную систему материальных объектов составляет мегамир – мир планет, звезд, галактик и Вселенной. Материальные системы микро-, макро– и мегами-ра различаются между собой размерами, характером доминирующих процессов и законами, которым они подчиняются. Отношение самого большого размера к самому малому, составляющее сегодня 44 порядка, возрастало и будет возрастать по мере накопления естественно-научных знаний об окружающем мире. Важнейшая концепция современного естествознания заключается в материальном единстве всех систем микро-, макро– и мегамира. Материальные объекты микро-, макро– и мегамира отличаются друг от друга не только своими размерами, но и другими количественными характеристиками. Так, один моль любого вещества содержит огромное число молекул или атомов, называемое постоянной Авогадро и примерно равное 6 х 1023моль-1. Свойства и особенности материальных объектов микро-, макро– и мегамира описываются разными теориями, принципами и законами. При объяснении процессов в микромире используются принципы и теории квантовой механики, квантовой статистики и т. п. Изучение материальных объектов макросистем основано на законах и теориях классической механики Ньютона, термодинамики и статической физики, классической электродинамики Максвелла. Вместе с тем многие понятия и концепции (энергия, импульс и др.), введенные в классической физике для описания свойств материальных объектов макромира, с успехом используются для объяснения процессов в микро-и мегамире. Движение планет Солнечной системы описывается законом всемирного тяготения и законами Кеплера. Происхождение и эволюция Вселенной объясняются на основании комплекса естественнонаучных знаний, включающих физику элементарных частиц, квантовую теорию поля и т. п. Материальные объекты образуют целостную систему лишь в том случае, если энергия связи между ними больше кинетической энергии каждого из них. Энергия связи – это та энергия, которую необходимо затратить, чтобы полностью «растащить» систему на отдельные ее составляющие.

26. Основные структурные уровни организации материи в микромире, их взаимосвязь.

Микромир - это мир предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от до см, а время жизни - от бесконечности (начала образования Вселенной) до сек. Самая большая система микромира - атом. В настоящее время современные нанотехнологии, например сканирующие туннельные микроскопы (испытаны в 1981 г.) и сканирующие атомносиловые микроскопы (1986 г.), позволяют различать объекты, имеющие размеры около 0,1 диаметра атома водорода. Микромир - это мир элементарных частиц и полей. Все тела, начиная с атомных ядер до материальных тел самого большого размера, обладают следующим свойством: в каждом из них можно выделить относительно простые структурные элементы, которые образуют данное тело и в структурной иерархии лежат непосредственно под ними. Например, молекула может быть разложена на атомы. Для элементарных частиц это положение недействительно. Продукты распада элементарных частиц - такие же элементарные частицы, как и распавшиеся. Они не являются более простыми, т.е. находятся на том же уровне структурной иерархии, что и породившая их частица. Почти каждая элементарная частица может быть составной частью любой другой элементарной частицы, причем целое не обязательно больше, чем каждая из его составляющих, его масса может быть и намного меньше. Например, в некоторых случаях из нуклона и антинуклона образуется мезон, масса которого значительно меньше массы нуклона. Это обусловлено тем, что освобождающаяся при возникновении элементарной частицы энергия уносит такую массу (m=E/), что продукт реакции уже не похож на первичную частицу. Понятия «сложное и простое», «составная часть» и «структурное целое» в мире элементарных частиц имеют совершенно иное содержание, чем в атомной или классической физике.Специфика элементарных частиц проявляется и в энергетических взаимодействиях. Энергия материальных тел (макроуровень) складывается из собственной энергии и суммы энергий связей составных элементов: например, можно молекулу разложить на атомы, но в самих атомах при этом не происходит изменений. Энергия же элементарных частиц не раскладывается на собственную энергию и энергию связи, поэтому элементарные частицы не могут разлагаться на составные части, хотя они и имеют сложную структуру. Элементарные частицы не содержат частиц, из которых они возникли в более или менее неизменной форме. Жизнь организована по принципу иерархичности.

Доклеточный, молекулярный уровень. Входят – ДНК и РНК (нуклеиновые кислоты), белки (состоят из 20 аминокислот). Клеточный уровень (клетки и многоклеточные организмы)

Все клетки делятся на: 1. прокариоты – лишены ядер. К ним относятся бактерии,грибы,сине-зеленые водоросли; 2. эукариоты – сложные клетки, содержащие ядра. К ним относятся все другие организмы, в т.ч. человек. 3. архебактерии – промежуточное положение и свойства прокариотов и эукариотов. Могут поглощать тяжелые металлы. Имеют неполное ядро. По типу питания делятся на: 1. автотрофы – организмы, не нуждающиеся в органической пище. К ним относятся зеленые растения. 2. Гетеротрофы – («гетерос» - другой) не могут жить без органической пищи. К ним относятся в т.ч. человек Популяции - группа особей одного вида,которая имеет единый генофонд и единую территорию. Единица эволюции. 4. Виды – состоят из нескольких популяций. 5. Биоценозы («ценоз»-общий) – совокупность микроорганизмов,растений и животных, населяющих данный участок суши или водоема. 6. Биогеоценозы – единство биоценоза и окружающей среды.Этот термин часто употребляется как синоним термина «экосистема». 7. Биосфера – совокупность всех биогеоценозов, в которых осуществляется всеобщая система жизни. Включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, верхнюю часть литосферы. Атмосфера – воздушная среда, состоящая на 78,1% азот, 21% кислород, остальное аргон и др. Гидросфера – совокупность всех водных объектов Земли в т.ч. и подземных. Литосфера – внешняя сфера твердой Земли.