5. Панорама современного естествознания

5-01.Космология (мегамир)

Космология– наука о Вселенной в целом, ее строении, происхождении и эволюции

Космологические представления Аристотеля:шарообразная неоднородная Вселенная, в центре её Земля, все остальные небесные тела вращаются вокруг неё

Геоцентрическая система мира Птолемея:- продолжение идей Аристотеля

Гелиоцентрическая система мира Коперника :- в центре находится Солнце, а Земля и остальные планеты (кроме Луны) вращаются вокруг Солнца

Ньютоновская космология:безграничная, бесконечная, однородная и неизменная Вселенная

Общая теория относительности:-теоретическая основа современной научной космологии

Вселенная Эйнштейна:однородна, изотропна и равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества

Космологическая модель Фридмана:Вселенная нестационарна ( т.е. меняется, развивается)

Наблюдаемая однородность Вселенной в очень больших масштабах :- везде Вселенная одинакова

Наблюдательное подтверждение нестационарности Вселенной:красное смещение в спектрах галактик, возникающее благодаря эффекту Доплера при их удалении от наблюдателя (разбегание галактик)

Закон Хаббла:скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию до них

Возраст Вселенной—время, прошедшее с момента начала расширения, современные оценки (12–15 млрд. лет)

Понятие о космологической сингулярности:- начальная точка, из которой родилась Вселенная, в ней были бесконечно большие плотность вещества температура

5-02.Общая космогония (структуры мегамира)

Космогония — наукао происхождении и развитии космических тел и их систем

Основной космогонический сценарий:гравитационная конденсация рассеянного вещества

Основные методы звёздной космогонии:

- построение теоретических моделей строения и эволюции звёзд

- наблюдение большого числа звёзд, находящихся на разных стадиях эволюции

Процессы, обеспечивающие свечение звёзд:гравитационное сжатие, термоядерный синтез, охлаждение горячих недр

Основные характеристики звёзд:спектр излучения, температура поверхности, светимость, размер, масса

Диаграмма Герцшпрунга—Рессела, основные области на ней:(это диаграмма эволюции звезд в их жизни)

- главная последовательность, - гиганты и сверхгиганты,- белые карлики

Основные этапы эволюции звезды:

- гравитационное сжатие (протозвезда)

- термоядерное «горение» водорода (звезда главной последовательности)

- потеря устойчивости после исчерпания запасов водорода в центре звезды (раздувание и сбрасывание внешних слоёв, гравитационный коллапс, вспышка Сверхновой)

Конечные стадии эволюции звёзд:белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры

Солнце –нормальная звезда главной последовательности, его возраст около 7 млрд лет

Солнечное излучение, солнечный ветер:-потоки элементарных частиц и света от Солнца

Происхождение химических элементов:- синтезируются в недрах звезд и при взрывах сверхновых звезд

5-03. Происхождение Солнечной системы

Состав Солнечной системы:планеты, карликовые планеты, астероиды, кометы, метеороиды

Основные особенности устройства Солнечной системы:

- подавляющая часть массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце, а не в планетах

- подавляющая часть количества вращательного движения (момента импульса) Солнечной системы принадлежит планетам, а не Солнцу

- орбиты всех планет лежат практически в одной плоскости (плоскости эклиптики), совпадающей с плоскостью солнечного экватора

- все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении («прямом»)

- большинство планет вращается вокруг своих осей в том же направлении («прямом»)

- ближайшие к Солнцу планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) —небольшие, каменистые

- более удалённые планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) — большие, содержащие много лёгких летучих веществ

Гипотеза Канта – Лапласа о происхождении Солнечной системы(гравитационное сжатие вращающейся туманности)

Современные представления о формировании Солнечной системы: сложном комплексе разнообразных процессов ( не так “просто”, как думали Кант и Лаплас)

5-04. Геологическая эволюция

Магнитное поле Земли, его роль для жизни на планете: защита Земли от космической радиации

Внутреннее строение Земли(ядро внутреннее и внешнее, мантия, земная кора), методы исследования(сейсморазведка)

Формирование прото-Землииз планетезималей( пыль и камни вокруг Солнца):-гравитационное сжатие Земли, разогрев при этом , и начало дифференциации ( расслоение на ядро, мантию и земную кору)

Эволюция земной коры:тектоника литосферных плит, их движение по поверхности Земли

Возраст Земли ( 4,5 млрд лет), методы его оценки(радиометрия земных горных пород и метеоритов)

Возникновение океанов и атмосферы :- выбросы газов и паров воды из вулканов и трещин земной коры

Атмосфера Земли,ее структура(тропосфера, стратосфера, ионосфера) и химический состав(80% азота, около 20% кислорода и около 1% всех остальных газов, в том числе и углекислого)

5-05. Происхождение и эволющия жизни

Первичная атмосфера Земли :-азот, водород, углекислый газ, метан

Абиогенный синтез: синтез первичных простейших органических соединений в неживой природе

Коацерваты: возникновение в растворе капель, обогащенных растворенным веществом, предтечи первых одноклеточных организмов

Гетеротрофы: используют для своего питания готовые органические вещества. К гетеротрофам относятся человек, все животные, некоторые растения, большинство бактерий, грибы

Автотрофы: организмы, синтезирующие из неорганических веществ все нужные органические вещества,

Анаэробы: способны жить в отсутствии атмосферного кислорода; некоторые виды бактерий, дрожжей, простейших, червей.

Аэробы: энергию для жизнедеятельности получают в результате окислительных процессов с участием кислорода;.

Прокариоты: клетки без ядра

Эукариоты: клетки с ядром

Голобиоз:это о происхождении жизни , основано на идее первичности структур, способных к элементарному обмену веществ при участии ферментов

Генобиоз: о проихождении жизни из молекулярных систем со свойствами генетического кода

Исторические концепции происхождения жизни:креационизм, гипотеза панспермии, биохимическая эволюция, постоянное самозарождение, стационарное состояние ( жизнь вообще была всегда, вечно, т.е. даже не зарождалась)

5-06. Эволюция живых систем

Эволюция, ее атрибуты:самопроизвольность, необратимость, направленность (от простого к сложному)

Дарвинизм: наследственность, изменчивость, естественный отбор

Генофонд :совокупность генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию

Борьба за существование: естественный отбор особей с наилучшими показателями

Синтетическая (т.е. современная) теория эволюции, её основные положения:

– элементарная эволюционная структура – популяция

– элементарный наследств. материал – генофонд популяции

– элементарное явление эволюции – изменение генофонда популяции

– элементарные эволюционные факторы: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция,

– единственный направляющий фактор эволюции — естественный отбор

Микроэволюция: совокупность эволюционных процессов, протекающих внутри отдельных или смежных популяций вида, приводящих к изменению генетической структуры этих популяций, возникновению различий между организмами и образованию новых видов ( идет довольно быстро, поэтому доступна исследованию)

Макроэволюция: эволюция надвидовых таксонов. В широком смысле это вся эволюция жизни на Земле ( идет миллионы лет , недоступна непосредственному наблюдению)

5-07. История жизни на Земле и методы исследования эволюции

Понятия о геологических эрах и периодах : крупный интервал геологического времени, в течение которого образовались горные породы, составляющие геологическую систему. Периоды разделяются на геологические эпохи, в течении которых природные условия на Земле оставались почти неизменными

Связь границ между эрами с геологическими и палеонтологическими изменениями: смена геологической эпохи есть смена условий на Земле, а значит и смена видов жиэни на Земле

Некоторые важнейшие ароморфозы ( изменения, эволюция):фотосинтез > эукариоты > многоклеточные > скелет

Основные таксономические группы растений и животных и последовательность их эволюции:

- рыбы - земноводные (амфибии) - пресмыкающиеся (рептилии) – птицы - млекопитающие

- голосеменные – покрытосеменные – цветковые

Прокариоты: клетки без ядра ( бактерии)

Филогенез: историческое развитие организмов, в отличие от онтогенеза— индивидуального развития организмов.

Онтогенез— индивидуального развития организма.

Адаптация:совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и др. особенностей биологического вида, обеспечивающая возможность жизни особей в условиях внешней среды. Так же называется и сам процесс приспособления

Ароморфоз: эволюция, при которой биологический прогресс данной группы организмов основан на увеличении структурной сложности организма: возникновении новых органов или их систем, а также специализация или увеличение разнообразия уже имевшихся.

Понятие о флоре(растения, населяющие какую-либо территорию),фауне (совокупность животных)

Методы исследования эволюции:палеонтология (ископаемые переходные формы, палеонтологические ряды, последовательность ископаемых форм); биогеография (сопоставление видового состава с историей территорий, островные формы, реликты); морфологические методы (установление связи между сходством строения и родством сравниваемых форм, рудиментарные органы, атавизмы);

эмбриологические методы (зародышевое сходство, принцип рекапитуляции) ; генетические, экологические, методы биохимии и молекулярной биологии

5-08. Генетика и эволюция

Генетика: наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

Ген: участок молекулы геномной нуклеиновой кислоты, характеризуемый специфической последовательностью нуклеотидов, представляющий единицу функции

Аллель: различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных (парных) хромосом; определяют варианты развития одного и того же признака

Рецессивные и доминантные гены:рецессивные – проявляют себя только во втором поколении потомства; доминантный- преобладает в проявлениях у потомства

Гомозиготы(клетка или организм с одной и той же формой одного и того же гена),гетерозиготы (различные формы одного и того же гена)

Хромосомы: структурные элементы ядра клетки, содержащие ДНК ( т.е. это ДНК облепленная белком)

Геном: cовокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом данного организма (клетки)

Генотип: cовокупность всех генов данного организма ( всех клеток организма)

Фенотип: совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития. Складывается в результате взаимодействия наследственных свойств организма — генотипа и условий среды обитания (не наследуется потомством).

Свойства генетического материала:дискретность, непрерывность, линейность, относительная стабильность

Изменчивость:наследуемая (генотипическая, мутационная)

Изменчивость: ненаследуемая (фенотипическая, модификационная)

Свойства мутаций:случайность, внезапность, ненаправленнность, неоднократность и наследуемость