Вход

Естественнонаучные модели происхождения и развития

Контрольная работа по естествознанию
Дата добавления: 27 января 2008
Язык контрольной: Русский
Word, rtf, 151 кб
Контрольную можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

Содержание. Стр. I. Введение ................................................................... 3 II. Развитие представлений о пр оисхождении жизни : 1. Концепции возникновения жи зни...................... 3 2. Отличие живого от неживого .............................. 4 III. Возникновение жизни : 1. Вещественная основа жизни ............................... 5 2. Этапы эволюции жизни ....................................... 8 3. Завоевание суши ................................................... 9 4. Эволюция растений .............................................. 9 5. Эволюция животных ............................................10 IV. Заключение........................................ ....................... 10 Список литературы ....................................................... 11 I Введение. Естествознание всегда оказывало значительное воздействие на разв и тие гуманитарных наук. Особенно мощным э то воздействие стало сейчас - в эпоху научно-технической революции. Изуч ение естествознания способств у ет выраб отке ориентиров, установок, ценностей рационализаторского отн о шения к миру, природе, обществу, человеку. Это очен ь важно именно в наше время, когда накатывается новая очередная историче ская волна мифологиз а ции культуры, массо вое сознание реформируется, в нём всё чаще ставятся под сомнение достиже ния, ценности и возможности научного познания мира, когда происходит всп леск интереса к мистицизму, расцвет оккультизма, м а гии, астрологии; когда бегство от материализма к мистике, от науки к мифу стало модой. В этих условиях приобретает особую значимость утверждение идеалов научнорационализаторского отношения к действите льности, на к о торых построена вся наша ци вилизация. Жизнь на Земле чрезвы чайно многообразна. Она представлена яде р ными и доядерными одно- и многоклеточными существами. Богатейший ми р многоклеточных представлен тремя царствами - грибами, растениями и ж и вотными. Одним из наиболее трудных и в то же время интересных в совр е менном естест вознании является вопрос о происхождении жизни. Учёные с е годня не в состоянии воспроизвести процесс возн икновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Вопрос о прои с хождении жизни и нтересен не только сам по себе, но и тесной связью с пр о блемой отличия живого от неживого, а также связью с проблем ой эволюции жизни. II . Развитие представлен ий о происхождении жизни. 1.Концепции возникновения жизни. Происхождение жизни - одна из трёх важнейших мировоззренческих проб лем наряду с проблемами происхождения нашей Вселенной и проблемой прои схождения человека. Попытки понять, как возникла и развивалась жизнь на Земле, были предпр и няты ещё в глубокой древности. Сущ ествует пять концепций возникновения жизни: 1) Креанизм - божественное с отворение живого. 2) Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из н е живого вещества. 3) Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда. 4) Концепция внеземного про исхождения жизни. 5) Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющ ихся физическим и химическим законам. Религиозно-идеа листический подход исходил из того, что во з никновение жизни на Земле не могло осуществиться естественны м, закон о мерным, объективным образ ом. Жизнь является следствием божественного, творческого акта, и потому всем существам свойственна особая, независимая от материального мира, ж изненная сила, которая направляет все процессы жизни. В основе второго, материалистического подхода, лежало пре д ставление о том, что под влиянием естеств енных факторов живое может во з ник нуть из неживого, органическое из неорганического. Несмотря на свою прим итивность, первые исторические формы концепции самозарождения сыграли прогрессивную роль в борьбе с креанизмом. Идея самозарождения получила широкое распространение в средневековье и эпоху Возрождения, когда доп ускалась возможность самозарождения не только простых, но и д о вольно высокоорганизованных существ, даже млекопитающих (например, мышей из тряпок).Невозможность произвольного з арождения жизни была доказана целым рядом опытов. Применение микроскоп а в биологических и с следованиях с пособствовало открытию большого разнообразия одноклето ч ных организмов. На этой основе вновь возроди лись старые идеи произвол ь ного са мозарождения простейших существ. Окончательно версия о самоз а рождении была развенчана Л.Пастером в се редине XIX в. Он показал, что не то лько в запаянном сосуде, но и в незакрытой колбе с S образной горловиной хорошо прокипячён ный бульон остаётся стерильным, потому что через т а кую горловину не могут проникнуть микробы. Так было дока зано, что новый организм в наше время может появиться от другого живого с ущества. Появление жизни на Земле пытались объяснить и занесением её из др угих космических миров. Естествознание XX в. Сделало ша г вперёд в изучении жизни, её проявлений на Земле и за её пределами. Сейчас уже определённо выяснено, что «азбука» живого сравнительно проста. В лю бом существе, живущем на Земле, прису т ствует 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углевода и один фосфат. Существов а ние небольшого числа одних и тех ж е молекул во всех живых организмах убеждает нас, что всё живое должно име ть единое происхождение. Отрицание возможности самозарождения жизни в настоящее время не прот и воречит представлениям о принцип иальной возможности развития органич е ской природы и жизни в прошлом из неорганической материи. Не исключается возможность занесения определённых пред посылочных фак торов жизни на Земле из Космоса. Однако в изученной пока человеком части Вселенной, только на Земле они привели к формированию и расцвету жизни. К концу XX в. Осталась наиболее п ерспективной пятая концепция. 2. Отличие живог о от неживого. В веществ енном плане в состав живого обязательно входят выс о коупорядочные органические соединения : белки и нукле иновые кислоты. В структурном плане живое отличается от неживого клеточ ным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроиз водство самих себя. Также живые тела отличаются от неживых наличием обме на веществ, способностью к росту и развитию, способностью к движению, раз дражим о стью и т. д. Неотъемлемой час тью живого являетличие воды, солей и т.д. Также и для возникновения жизни н ужны определённые диапазоны темп е ратур, влажности, давления, уровня радиации и время.«В некотором смысле ж ивые системы можно сравнить с хорошо налаженным производством: с одной с тороны, они являются вместилищем многочисленных химических превращени й, с другой - демонстрируют великолепн ую пространственно-временную организацию с весьма неравномерным распр еделением биох и мического материа ла»(2). Ели бы возраст Вселенной был меньше, то жизнь также не могла бы возн икнуть. Возникновение жизни явилось результатом процессов, протекавши х сначала миллиарды лет во Вселенной, а затем ми л лионы 1) Селье Г. От мечты к отк рытию. М., 1987 г., С.32. 2)Пригожин И., Стенгирс И. Порядок из хаоса. М., 1986 г. С.211. лет на Земле. От неорганических соединений к органическим, от органич е ских к биологическим - таковы посл едовательные стадии, по которым ос у ществляется процесс зарождения жизни. « Специфичность жизни, отли чие живых систем от неорганического мира хорошо видны с точки зрения х и мии. В живых системах протекает мн ожество отдельных химических реа к ций ..., многие из которых давно и хорошо изучены. Для живого специфичен опр еделённый порядок этих реакций, их последовательность и объединение в ц елостную систему» (1). В сложном процесс е возникновения жизни на Земле можно выделить н е сколько основных этапов : 1) образование простых орг анических соединений; Происхождение жизни связано с протеканием определённых химических реакций на поверхности первичной планеты. На начальных этапах своей и с тории Земля представляла собой раскалённую планету. Вслед ствие вращения при постепенном снижении температуры в поверхностных с лоях концентр и ровались атомы легк их элементов ( водорода, углерода, азота и т.д.), из кот о рых и состоят тела живых организмов. При дальнейшем охла ждении Земли появились химические соединения: вода, метан, водород и др. Ф изические и химические свойства воды и углерода определили то, что именн о они оказ а лись у колыбели жизни. На Земле основой жизни является углерод, он спос о бен создавать разнообразные, подвижные, низкоэлектропрово дные, нас ы щенные водой, длинные цеп еобразные структуры. Соединения углерода с в о дородом, кислородом, азотом и др. обладают каталитическими, строител ь ными, энергетическими св ойствами. На начальных этапа х сложилась первичная атмосфера Земли, кот о рая носила не окислительный, как сейчас, а восстановительный х арактер. Первичная атмосфера содержала водород, соединения углерода (ме тан) и азота (аммиак). Отсутствие кислорода было вероятно необходимым усл овием возникновения жизни. Лабораторные опыты показывают, что органиче ские вещества легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфер е. Дальнейшее снижение температуры обусловило переход ряда газообразн ых соединений в жидкое и твёрдое состояние, а также образование земной к оры. Когда температура Земли опустилась ниже 100 град. С, произошло сгущени е водяных паров. Длительные ливни привели к образованию бол ь ших водоёмов. В результате активной вулкани ческой деятельности из вну т ренних слоёв Земли на поверхность выносилось много раскалённой массы, в т.ч. кар бидов, которые вступали в химические реакции с растворёнными в воде веще ствами. Так на поверхности молодой планеты Земля в большом к о личестве накапливались простейшие органич еские соединения. А.И.Опарин полагал, что органические вещества могли со здаваться и в океане из более простых соединений. Энергию для этих реакц ий синтеза доставляла солне ч ная р адиация. __________________________________________________________________ 1) Мир вокруг нас. М., 1983 г., с, 101. « Органический синтез осуществлялся в период, предшествовавший образ о ванию Солнечной системы и во время её образования, он имел место уже на том этапе, когда Земля ещё окончатель но не сформировалась» (1). Механизм отбора действовал на самых ранних стадиях зарождения органич е ских веществ - из множества образу ющихся веществ сохранялись устойчивые к дальнейшему усложнению. 2) возникновение сложных ор ганических соединений. Благодаря высокой темп ературе, грозовым разрядам, усиленному ультрофи о летному излучению, относительно простые молекулы орга нических соед и нений при взаимодей ствии с другими веществами усложнялись и образов ы вались углеводы, жиры, аминокислоты, белки, нуклеиновые к ислоты. Во з можность такого синтез а доказана опытами А.М.Бутлерова, который ещё в середине прошлого столет ия получил из формальдегида - углеводы (сахар). А в 1953-1957 г.г. химиками различны х стран в целом ряде экспериментов были синтезированы органические кис лоты, в т.ч аминокислоты, которые являются материалом для образования бе лковых молекул. Эксперименты в этом направлении оказались перспективн ыми, совершенно определённо показали возможность образования белковых молекул в условиях отсутствия жизни. С определённог о этапа в процессе химической эволюции на Земле, активное участие стал п ринимать кислород, с накоплением которого в атмосфере во с становленные соединения стали окисляться. При окислении метана образ о вывали сь метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота и т.д., кот о рые с дождевой водой попадали в первичный ок еан. Эти вещества вступая в реакции с аммиаком и цианистым водородом, да ли начало аминокислотам. Так воды первичного океана постепенно насыщал ись разнообразными орг а ническими веществами, образуя «первичный бульон». 3) « первичный бульон» и образование коацерватов. После того, ка к углеродистые соединения образовали « первичный бульон», могли уже орг анизоваться биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты, о б ладающие свойством самовоспроизводства се бе подобных. В водах перви ч ного оке ана концентрация органических веществ увеличивалась, происход и ло их смешивание, взаимодействие и объед инение в мелкие обособленные структуры раствора. Эти структуры русский учёный А.И.Опарин назвал «к о ацерва тными каплями или коацерватами» (2). Коацерваты имеют достаточно сложную организацию и обладают рядом свойств, которые сближают их с простейшими живыми системами ( способны поглощать из окружающей ср е ды разные вещества и увеличиваться в размер ах, в них могут происходить процессы распада и выделяться продукты распа да). Однако всё это не даёт основания для отнесения их к живым системам, но предпосылки живого уже содержались. 1) Холдейн Дж. Происхож дение предбиологических систем. М., 1966 г., С.167. ся деятельность, активность. « В се живые существа должны или де й ст вовать или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птиц а летать, рыба плавать и даже растение должно расти».(1). К важным свойствам живы х систем относятся: 1) компактность; 2) способность создавать п орядок из хаотического теплового движения молекул. Чем более сложно уст роено живое вещество, тем более в нём скрытой энергии; 3) обмен с окружающей средо й веществом, энергией, информацией; 4) жизнь качественно прево сходит другие формы существования материи в плане многообразия и сложн ости химических компонентов и динамики протекающих в живом превращени й; 5) в самоорганизации живых систем, схемы реакций просты, а молекулы - сложны; 6) у живых систем есть прошл ое, у неживых его нет; 7) жизнь организма зависит от двух факторов - наследственности, опред е ляемой генетическим аппаратом, и изменчивости, зависящей от ус ловий окружающей среды и реакции на них индивида. Интересно, что сейчас ж изнь не могла бы возникнуть из-за кислородной атмосферы и против о действия других организмов. Раз зародив шись, жизнь находится в процессе постоянной эволюции; 8) способность к избыточно му само производству. III. Возникновение жизни. 1. Вещественная основа жиз ни. В 1924 г. в книге А.И.Опар ина впервые была сформулирована ест е ственнонаучная концепция, согласно которой возникновение жизни - резул ь тат длительной эволюции на Земле: сначала химической, затем биологич е ской. С позиций современной науки жизнь возникла из неживого в ещества в результате эволюции материи, являющейся результатом естеств енных пр о цессов, происходивших во Вселенной. Жизнь - это свойство материи, кот о рое ранее не существовало и появилось в особый момент истории нашей пл а неты Земля. Жизнь возможн а только при определённых физических и хим и ческих условиях: температура, на 2) Опарин А.И. Материя - жи знь - интеллект. М., 1977 г. 2. Этапы эволюци и жизни. Жизнь возникла не то гда, когда образовались очень сложные органич е ские соединения, а тогда, когда начал действовать механизм р едупликации. Начало жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот, спосо бных к во с производству белков. На г ранице между коацерватами - сгустками органич е ских веществ -могли выстраиваться молекулы сложных углево дородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, об еспечива ю щей коацерватам стабиль ность. В результате включения в коацерват молек у лы, способной к самовоспроизведению, могла возникнуть к летка, способная к росту. Таким образом, з авершение процесса биогенеза связано с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению составных частей, с пер еходом к матричному синтезу белка. Это было величайшим к а чественным скачком в эволюции материи. Одна ко механизм такого перехода пока не ясен. Основная трудность здесь состо ит в том, что для удвоения ну к леинов ых кислот нужны белки, а для создания белков - нуклеиновые кисл о ты. По этому поводу существуют разные гипоте зы, но все они так или иначе не полны. В настоящее время наиболее перспект ивными являются гипотезы, которые опираются на принципы теории самоорг анизации, синергетики. С и нергетик а изменила представление о мире, развитие понимается как процесс станов ления качественно нового, того, что ещё не существовало в природе и предс казать которое невозможно. Как показывает синергетика энергия имела дл я возникновения жизни не меньшее значение, чем вещество. Следующим шагом в организации должно быть образование мембран, которые отделяли смеси органических веществ от окружающей сре ды. С их появлением и получается клетка - «единица жизни», главное структу рное отличие живого от неживого. В проблеме возникновения жизни ещё мног о неопределённого, она ещё далека от своего окончательного ра з решения. Знание условий, которые способство вали возникновению жизни на Земле, позволяют понять почему в наше время невозможно появление живых существ из неорганических систем. В нашу эпо ху отсутствуют условия для синтеза. Теперь живые существа появляются то лько вследствие размножения. Состав клетки: 70% кислорода, 17% углерода, 10% водорода, 3% азота. Си н тез белка осуществляется в цитоплазме клет ки. Почти в каждой из клеток ч е ловек а синтезируется свыше 10000 разных белков. Первичные живые орг а низмы были анаэробными ( жили без кислорода) питались и воспроизвод и лись за сч ёт «органического бульона», возникшего из неорганических систем. С « кис лородной революцией» связан переход от прокариотов (клетки у к о торых нет ядра) к эукариотам ( есть ядро, гд е сосредоточены хромосомы). Прокариоты - это простые, выносливые организ мы, обладающие высокой способностью к быстрому размножению, легко присп осабливающиеся к и з меняющимся усл овиям природной среды. Клетки без ядра напоминают н ы нешние бактерии и сине-зелёные водоросли. Возраст самы х древних орг а низмов около 3 млрд. л ет. У эукариотов ДНК уже со браны в хромосомы, такие клетки появляются примерно 2 млрд. лет тому назад . Такая клетка воспроизводится без каких либо существенных изменений. В неизменной природной среде «дочерние» клетки имеют столько же шансов н а выживание, сколько и « материнская». Дальнейшая эволюция эукариотов была связана с разделением на растител ь ные и животные клетки. Следующим важным этапом развития жизни было возникновение примерно 900 м лн. лет назад полового размножения, слияния ДНК двух индивидов. Это значи тельно повысило видовое разнообразие и резко ускорило эвол ю цию. Значительным шагом в дальнейшем усложн ении организации живых существ было появление многоклеточных организм ов (кишечно-полостные и т.д.). Эволюция многоклеточных шла в направлении со вершенствования сп о собов передви жения, лучшей координации деятельности клеток, соверше н ствование способов дыхания и др. Первые позв оночные, по-видимому, во з никли в мел ководных пресных водоёмах. Это мелкие существа, покрытые чешуёй, которая помогала защищаться от крупных хищников. Эволюция п о звоночных шла в направлении образования че люстных рыбообразных. 3. Завоевание суш и. Важнейшим событием в эволюции форм живого является выход растений и живого из воды и послед ующее образование большого многоо б разия наземных растений и животных. Содержание кислорода в воздух е в ы ше, чем в воде, что предполагало выработку соответствующих приспособл е ний. Растения, переселившиеся на сушу, получали значительные преи мущ е ства: солнечной энергии здесь больше, фотосинтез становится более сове р шенным. Первые наземные растения - псилофиты; они занимали пром еж у точное положение между наземны ми сосудистыми и водорослями. Вслед за растениями из воды на сушу последовали различные виды член и стоногих, первые обитатели суши напоминали по виду совреме нных скорп и онов. 4. Эволюция раст ений. Растительные клетки покрыты жёсткой цел люлозной оболочкой, которая их защищает, но одновременно не даёт им пере мещаться и получать пищу в процессе передвижения. Первый важный результ ат растительной де я тельности - фот осинтез - создание органического вещества из углекислоты и воды при испо льзовании солнечной энергии, улавливаемой хлорофилом. Продукт фотосин теза - кислород в атмосфере. Растительные клетки сове р шенствовались в направлении использования фотосинтеза для накопления питательных веществ. После выхода растений на сушу эволюция была связ а на с уси лением компактности тела, развитием корневой системы, тканей, кл е ток, проводящей системы и т.д. Переход от трахеид к сосудам обеспечивал приспособление к засушливым у словиям. В наземных условиях оказались непригодными для размножения св ободно плавающие половые клетки; здесь для целей размножения форм и руются разносимые ветром споры или се мена. Постепенно происходит ди ф фе ренциация тела на корень, стебель, лист. Дальнейшая эволюция шла по п у ти совершенствования семян. 5. Эволюция животных. Животные клетки и меют эластичные оболочки и потому не теряют способности к передвижению, это им даёт возможность самим искать пищу. Животные клетки эволюциониро вали в направлении совершенствования сп о собов передвижения и способов поглощать и выделять крупные ча стицы ч е рез оболочку. Вышедшие на с ушу рептилии оказались перспективной фо р мой. Возникло множество видов; некоторые рептилии становятся х ищными, другие - растительноядными. В условиях похолодания исключительн ые пр е имущества получают теплокро вные животные - птицы и млекопитающие. От древних хищных происходят копы тные. От некоторых видов насекомоядных обособляется отряд приматов. Нек оторые виды приматов переходят к прямо хождению. Так в биологическом мир е вызревали предпосылки возникнов е ния Человека и мира Культуры. IV . Заключение. Биология XX в. Углубила понимание существенных черт живого, раскрыв молекулярные основы жизни. В основе современной био логической картины мира лежит представление о том,что мир живого - это г рандио з ная Система высоорганизов анных систем. Несомненно, в модели происхождения жизни, будут включаться новые зн а ния, и они будут всё более обоснованны ми. Но чем более качественно новое отличается от старого, тем труднее объ яснить его возникновение. Список литературы : 1. Найдыш В.М. Концепция совр еменного естествознания. «Гардарики»., Москва, 1999 г. 2. Горелов А.А. Концепция сов ременного естествознания. Изд. «Центр», Москва, 1997 г.

© Рефератбанк, 2002 - 2017