Симметрия и асимметрия в природе

рассмотрена тема: Симметрия и асимметрия в природе по дисциплине: КСЕ ...

Введение 3
1.Понятия симметрии и асимметрии 4
2. Элементы и типы симметрии 8
3. Форма симметрии и образ жизни. Эволюция симметрии 13
4.Принцип симметрии Пьера Кюри 17
Заключение 21
Список используемых источников 22

Представленная работа посвящена теме «Симметрия и асимметрия в природе». Проблема данного исследования носит актуальный характер в со-временных условиях.
Понятия симметрии и асимметрии являются одними из фундаменталь-ных свойств природы. Поэтому научные исследования характера в значи-тельной степени основываются на рассмотрении указанных понятий. Неглас-ный лозунг физиков-теоретиков «правильная теория должна быть красивой» находит свое место в построении новых теоретических моделей и связан за-частую с симметрийными представлениями.
Исследованию симметрии и асимметрии посвящено множество работ. В основном материал, изложенный в учебной литературе, носит общий ха-рактер, а в многочисленных монографиях по данной тематике рассмотрены более узкие вопросы проблемы «Симметрия и асимметрия в прир оде».
Актуальность настоящей работы обусловлена большим интересом к теме «Симметрия и асимметрия в природе» в современной науке. Рассмотрение вопросов связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость.

Актиноморфия, радиальная, регулярная
Магнолия (Magnoliaceae), Нимфея (Nymphaceae)
Актиноморфия или радиальная симметрия
Обычно больше двух (полисимметричные)
Регулярная, плеоморфия, стереоморфия
Примула (Primulaceae), Нарцисс (Amaryllidaceae),
Дисимметрия
Две (дисимметричные)
Билатеральная симметрия
Dicentra (Fumariaceae)
Зигоморфия
Одна (моносимметричные)
Билатеральная, нерегулярная
медиальная зигоморфия или билатеральная симметрия
Salvia (Lamiaceae), Орхидея (Orchidaceae), Scrophularia
трансверс (верх-низ) зигоморфия
Fumaria и Corydalis (Fumariaceae)
диагональная зигоморфия
облигатная зигоморфия
Aesculus (Hippocastanaceae) находят у Malpighiaceae, Sapindaceae
Приобретённая асимметрия
Нет
Нерегулярная, асимметрия
новая асимметрия
Нерегулярная, асимметрия
Centranthus (Valerianaceae), находят у Cannaceae, Fabaceae,
- энантиоморфия
- моно-энантиоморфия
- ди-энантиоморфия
Энантиостилия, неравнолатеральная
Cassia (Caeasalpinaceae), Cyanella (Tecophilaeceae), Monochoria (Pontederiaceae),
Единство симметрии и асимметрии характеризуют все процессы, протекающие в целостных иерархических системах и эти процессы носят ритмический, двойственный характер. Поэтому и законы сохранения непосредственно или опосредственно связаны с закономерностью двойственности и периодичностью.
3. Форма симметрии и образ жизни. Эволюция симметрии
Еще в XIX веке исследования в этой области привели к заключению, что симметрия природных форм в значительной степени зависит от влияния сил земного тяготения, которое в каждой точке имеет симметрию конуса. В результате был найден следующий закон, которому подчиняются формы природных тел: "Все то, что растет или движется по вертикали, то есть вверх или вниз относительно земной поверхности, подчиняется радиально-лучевой симметрии. Все то, что растет и движется горизонтально или наклонно по отношению к земной поверхности, подчиняется билатеральной симметрии".
Значение формы симметрии для животного легко понять, если поставить её в связь с образом жизни, экологическими условиями. Если окружающая животное среда со всех сторон более или менее однородна и животное равномерно соприкасается с нею всеми частями своей поверхности, то форма тела обычно шарообразна, а повторяющиеся части располагаются по радиальным направлениям. Лучевики - исключительно морские животные, ведущие планктонный образ жизни. Они "парят" в толще морской воды и идеально к этому приспособлены. Именно для этого "парения" служат иглы их скелета, увеличивающие площадь тела. Такой тип симметрии называют равноосным, так как он характеризуется наличием многих одинаковых осей симметрии. Равноосная симметрия должна превратиться в одноосную вместе с переходом к сидячему или мало подвижному донному образу жизни; если, например, шарообразное тело приобретает стебелёк для прикрепления к субстрату, то ось симметрии должна будет проходить через стебелёк и сделается, таким образом, единственной. Примерами такой симметрии могут служить сидячие солнечники, жгутиковые, сосущие инфузории, бокалообразные губки. Тот же результат может получиться и при отсутствии стебелька, если животное постоянно обращено одним полюсом к субстрату, а другим кверху. При активном плавании одной стороною тела вперёд эта сторона также может дифференцироваться в передний конец тела, и симметрия сложится одноосная (например, овальные или веретенообразные жгутиковые и инфузории).
Переход от лучевой или радиальной к двусторонней или билатеральной симметрии связан с переходом от сидячего образа жизни к активному передвижению в среде (от сидячести к ползанию по субстрату). Для сидячих форм отношения со средой равноценны во всех направлениях: радиальная симметрия точно соответствует такому образу жизни. У активно перемещающихся животных передний конец тела становится биологически не равноценным остальной части туловища, происходит формирование головы, становятся различимы правая и левая сторона тела. Благодаря этому теряется радиальная симметрия, и через тело животного можно провести лишь одну плоскость симметрии, делящую тело на правую и левую стороны. Двусторонняя симметрия означает, что одна сторона тела животного представляет собой зеркальное отражение другой стороны. Впервые двусторонняя симметрия появляется у плоских червей.
Упрощение условий жизни может привести к нарушению двусторонней симметрии, и животные из двусторонне-симметричных становятся радиально-симметричными. Это относится к иглокожим (морские звёзды, морские ежи). Все морские животные имеют радиальную симметрию, при которой части тела отходят по радиусам от центральной оси, подобно спицам колеса. Степень активности животных коррелирует с их типом симметрии. Радиально-симметричные иглокожие обычно мало подвижны, перемещаются медленно или же прикреплены к морскому дну6.
Отметим, наконец, билатеральную симметрию человеческого тела (речь идёт о внешнем облике и строении скелета). Эта симметрия всегда являлась и является основным источником нашего эстетического восхищения хорошо сложенным человеческим телом. Наша собственная зеркальная симметрия очень удобна для нас, она позволяет нам двигаться прямолинейно и с одинаковой лёгкостью поворачиваться вправо и влево. Столь же удобна зеркальная симметрия для птиц, рыб и других активно движущихся существ. Нарушение у них билатеральной симметрии неизбежно привело бы к торможению движения одной из сторон и превращению поступательного движения в круговое.
Асимметризация у животных по оси «верх-низ» происходила под действием поля гравитации. Это привело к появлению брюшной (нижней) и спинной (верхней) стороны у подавляющего большинства подвижных животных (как с радиальной, так и билатеральной симметрией). У некоторых радиальносимметричных сидячих животных нет спинной и брюшной стороны, нижней стороне тела обычно соответствует аборальный полюс, верхней — оральный (ротовой).
Асимметризация по передне-задней оси происходила при взаимодействии с пространственным полем, когда понадобилось быстрое движение (спастись от хищника, догнать жертву). В результате в передней части тела оказались главные рецепторы и мозг.
Среди современных животных первично радиальной симметрией, по-видимому, обладают только губки и гребневики; хотя стрекающие и относятся к радиально-симметричным животным, симметрия у коралловых полипов обычно билатеральная. По современным молекулярным данным, симметрия у стрекающих, вероятно, исходно была билатеральной, а радиальная симметрия, свойственная медузозоям, вторична.
В. Н. Беклемишев в своем классическом труде дал подробный анализ элементов симметрии и подробную классификацию типов симметрии протистов. Среди форм тела, свойственной этим организмам, он различал следующие7:
анаксонная — например, у амеб (полная асимметрия)
сферическая (шаровая симметрия, имеется центр симметрии, в котором пересекается бесконечное число осей симметрии бесконечно большого прядка) — например, у многих спор или цист
неопределенно полиаксонная (есть центр симметрии и конечное, но неопределённое число осей и плоскостей) — многие солнечники
правильная полиаксонная (строго определенное число осей симметрии определённого порядка) — многие радиолярии;
ставраксонная (монаксонная) гомополярная (есть одна ось симметрии с равноценными полюсами, то есть пересекаемая в центре плоскостью симметрии, в которой лежат не менее двух дополнительных осей симметрии) — некоторые радиолярии;
монаксонная гетерополярная (есть одна ось симметрии с двумя неравноценными полюсами, центр симметрии исчезает) — многие радиолярии и жгутиковые, раковинные корненожки, грегарины, примитивные инфузории;
билатеральная — дипломонады, бодониды, фораминиферы.
Эти формы симметрии перечислены в том порядке, в котором Беклемишев выстроил их в морфологический ряд. Считая полностью асимметричную амёбу более примитивным существом, чем одноклеточные организмы с шаровой симметрией (радиолярии, вольвоксовые), он поместил её в начало ряда. Билатерально симметричные организмы конечным звеном этого морфологического ряда, который конечно. не является эволюционным (Беклемишев подчёркивает. что билатеральная симметрия может возникать независимо самыми разными путями)8.
4.Принцип симметрии Пьера Кюри
Наверное, каждому из нас приходилось замечать удивительные сходства между совершенно разными предметами и явлениями. Приведем несколько примеров. В старых учебниках географии обычно изображались зонтикообразные сосны пинии на фоне дымящегося Везувия. Султан из паров и газов над огнедышащей горой странным образом напоминает по форме растущую поблизости пинию. Или зловещее облако после взрыва атамной бомбы неспроста называют «атомным грибом», оно и в самом деле похоже по форме на самый обыкновенный безобидный гриб. Зоркие поэты умеют особенно метко улавливать случаи такого, казалось бы, необъяснимого сходства. Вспомним Ф.И. Тютчева и его обращение к фонтану:
Как жадно к небу рвешься ты!
Но длань незримо-роковая,
Твой луч упорный преломляя,
Свергает в брызгах с высоты.
И растущее дерево, и пары Везувия, и атомный, и простой гриб, и фонтан – все они с той или иной мощность и быстротой устремляются вверх до тех пор, пока «длань незримо-роковая», или сила земного тяготения, не остановит их движения и не заставит обратиться вспять к земле.