Возникновение научной биологии. Дарвинизм. Генетика

Наука биология зародилась в XV-XVI вв., в связи с интересом к человеческой

природе. Изначально существовала медицина, цветоводство, животноводство.

Генетика по праву может считаться одной из самых важных областей биологии. На

протяжении тысяче­летий человек пользовался генетическими методами для

улучшения домашних животных и возделывае­мых растений, не имея представления

о механизмах, лежащих в основе этих методов. Однако лишь в начале XX в.

ученые стали осозна­вать в полной мере важность законов наследствен­ности и

ее механизмов. Хотя успехи микроскопии позволили установить, что

наследственные призна­ки передаются из поколения в поколение через

сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом мельчайшие

частицы протоплазмы могут нести в себе «задатки» того огромного мно­жества

признаков, из которых слагается каждый отдельный организм. Первый

действительно научный шаг вперед в изучении наследственности был сделан

австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1866 г. опубликовал статью,

заложившую основы совре­менной генетики. Мендель показал, что наследст­венные

задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде

обособлен­ных единиц. С тех пор генетика достиг­ла больших успехов в

объяснении природы наслед­ственности и на уровне организма, и на уровне гена.

Роль генов в развитии организма огромна. Гены характеризуют все признаки

будущего организма, такие, как цвет глаз и кожи, размеры, вес и многое

другое. Гены являются носителями наследственной информации, на основе которой

развивается организм.

Основные принципы эволюционного учения Дарвина сводятся к следующим положением:

1.Каждый вид способен к неограниченному размножению.

2.Ограниченность жизненных ресурсов препятствует реализации потенциальной

возможности беспредельного размножения. Большая часть особей гибнет в борьбе

за существование и не оставляет потомства.

3.Гибель или успех в борьбе за существование носят избирательный характер.

Организмы одного вида отличаются друг от друга совокупностью признаков. В

природе преимущественно выживают и оставляют потомство те особи, которые

имеют наиболее удачное для данных условий сочетание признаков, т.е. лучше

приспособлены.

Избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов

Ч. Дарвин назвал естественным отбором.

4.Под действием естественного отбора, происходящего в разных условиях, группы

особей одного вида из поколения в поколение накапливают различные

приспособительные признаки. Группы особей приобретают настолько существенные

отличия, что превращаются в новые виды.

21. Теория Максвелла. Кризис в физике в конце XIX в.

На основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создает

модель атома, разработка которой ведется соответственно периодической системе

Д. И. Менделеева. Это сопровождается нарушением прежних представлений о

материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о

пространстве и времени. Это привело к кризису физики и всего естествознания в

конце XIX в.

Максвелл создал единую теорию электромагнит­ного поля. Электромагнитное поле

— это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела,

находящиеся в электрическом или магнитном состоянии. Дж. Максвелл высказал

предположение, что любое перемен­ное электрическое поле, возникающее между

движущимися электрическими зарядами, порождает магнитное, а перемен­ное

магнитное поле возбуждает электрическое. Таким обра­зом, источником

электрического поля могут быть неподвиж­ные электрические заряды или

изменяющиеся магнитные поля, а источником магнитного поля — движущиеся

электри­ческие заряды или переменные электрические поля. Концепция Дж.

Максвелла позволила сделать предположение о существовании переменного

электромагнитного поля, которое распространяется в пространстве с конечной

скоростью. Было установлено, что скорость распространения электромагнитного

взаимодействия равна скорости света в вакууме— 300 000 км/с. Оказалось, что

свет — это электромагнитные волны определенной длины. Таким образом, теория

Дж. Максвелла -теоретически обосновала родство электромагнитных и оптических

явлений, предположение о котором высказывалось ранее. На рубеже XIX—XX вв. в

физике произошел кризис, который был связан с невозможностью объяснить новые

эмпирические данные с помощью законов и принципов, сформулированных в рамках

механистической парадигмы.

Нобелевские премии и Нобелевские лауреаты

Нобелевские премии, ежегодные международные премии, названные в честь их

учредителя, шведского инженера-химика, изобретателя и промышленника Альфреда

Бернхарда Нобеля. Согласно завещанию Нобеля, оставшийся после его смерти

капитал составил Нобелевский фонд (первоначально свыше 31 млн. шведских

крон); эти средства были помещены в акции, облигации и займы, доход от

которых ежегодно делится на 5 равных частей и присуждается в форме Н. п. за

работы в области физики, химии, физиологии или медицины, литературы, а также

за деятельность по укреплению мира. Н. п. состоит из золотой медали с

изображением А. Нобеля и соответствующей надписью, диплома и чека на

установленную денежную сумму, размер которой зависит от прибылей Нобелевского

фонда (как правило, от 30 до 70 тыс. долларов). Н. п. присуждаются кандидатам

независимо от их расы, национальности, пола и вероисповедания за самые

новейшие достижения в упомянутых областях и за более ранние работы, если их

значение стало очевидным позднее. Все премии, кроме премии мира, могут

присуждаться только индивидуально (т. е. отдельным лицам) и только один раз.

В виде исключения Н. п. была присуждена дважды М. Склодовской-Кюри (в 1903 и

в 1911), Л. Полингу (в 1954 и 1962) и Дж. Бардину (в 1956 и 1972). Как

правило, посмертно Н. п. не присуждаются. Первые Н. п. были присуждены в

1901; в 1901-3 в общей сложности было присуждено 311 Н. п. Среди лауреатов Н.

п. выдающиеся учёные: в области физики - В. Рентген (1901), М. Планк (1918),

А. Эйнштейн (1921), Н. Бор (1922); в области химии - Э.Резерфорд (1908),

Ф.Гриньяр (1912), И. Ленгмюр (1932); в области физиологии или медицины - И.

П. Павлов (1904), P. Кох (1905), И. И. Мечников (1908). Среди лауреатов Н. п.

по литературе: P. Роллан (1915), Б. Шоу (1925), Т. Манн (1929), И. А. Бунин

(1933), Э. Хемингуэй (1954); среди лауреатов Н. п. мира: Ф. Нансен (1922), А.

Швейцер (1952), М. Лютер Кинг (1964).

Солнечная система

Солнечная система представляет собой группу планет, их спутников, множество

астероидов и метеоритных тел. Все пла­неты Солнечной системы обращаются

вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости. Солнце

представляет собой звезду среднего размера, его радиус около 700 тыс. км.

Возраст Солнца оценивается примерно в 5 млрд лет. Считается, что звезды

первого поколения имеют воз­раст на 8—10 млрд лет больше. В Галактике

существуют также молодые звезды, которым всего от 100 тыс. до 100 млн лет.

Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоро­стью около 220

км/с. Солнце овершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет.

Этот период называют галак­тическим годом. Источником солнечной энергии

являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, которые

происходят в недрах. В Солнечной системе насчитывают девять планет, которые

расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс,

Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Между Марсом и Юпитером находится

кольцо астерои­дов, которые также движутся вокруг Солнца. Размеры планет

значительно меньше Солнца. Все пла­неты Солнечной системы, а также их

спутники светят отражен­ным светом Солнца, именно поэтому они могут

наблюдаться в телескопы. Считается, что все планеты Солнечной системы

возникли почти одновременно примерно 4,6 млрд лет назад. Исчерпывающей и во

всех смыслах удовлетворительной теории образования Солнечной системы пока не

создано, во всех моделях существуют неясности и проти­воречия, которые

требуют разрешения. Все планеты Солнечной системы можно разделить на две

группы: планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и планеты земного типа

(Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плу­тон). Поверхность планет формируется под

действием двух типов факторов: эндогенных и экзогенных. Эн­догенные факторы —

это процессы в ядре планеты, которые ме­няют ее внешний облик: перемещения

участков коры, вулкани­ческие извержения, горообразование и т.п. Экзогенные

факторы связаны с внешними воздействиями: химические реакции при

соприкосновении с атмосферой, изменения под действием ветра и осадков,

падение метеоритов. К особым космическим объектам относятся кометы. Кометы

представляют собой небольшие тела диаметром от 5 до 10 км, со­стоящие из

водяного льда с вкраплениями льдов летучих соеди­нений. Согласно современным

данным, кометы являются побоч­ным продуктом формирования планет-гигантов.

Основная масса кометы сосредоточена в ее ядре. Под воздействием космического

излучения из ядра кометы выделяются газы, образующие голову и хвост кометы,

который может достигать несколько миллионов километров в длину. Кометы живут

сравнительно недолго: от не­скольких столетий до нескольких тысячелетий.

Звезды, их эволюция

Звезды находятся в плазменном состоянии. Они разогреты до миллионов градусов.

Внутри звезд происходит термоядерная реакция. Зыезды-это фабрики элементов. В

звездах действует гравитация и термоядерная реакции. Пока эти процессы

уравновешены-звезда живет. Звезды содержат 99% всей вселенной, их количество

– 10в 22 степени. Температура звезд достигает миллиарда градусов. Яркость

некоторых звезд достигает миллиона солнц. Плотность некоторых звезд достигает

100 млн. тонн на см3. Ближайшая после солнца звезд-Альфа-центавра, до нее 3

световых года. Звезды образуются из космического вещества в ре­зультате его

конденсации под действием гравитационных, маг­нитных и других сил. Под

влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар —

протозвезда. Преобразование протозвезды в звезду растягивается на миллионы

лет, что сравнительно немного по космическим мер­кам. Молодые звезды (около

100 тыс. лет) существуют за счет энергии гравитационного сжатия, которая

разогревает цент­ральную область звезды до температуры порядка 10-15 млн С и

«запускает» термоядерную реакцию преобразования водоро­да в гелий. Именно

термоядерная энергия является источником собственного свечения звезд. В

результате преобразования водо­рода в гелий в центральной зоне образуется

гелиевое ядро. Кро­ме этого в процессе ядерных реакций возникают и другие

хими­ческие элементы. На той стадии, когда ядерные реакции уже не могут

поддерживать устойчивость звезды, ее гелиевое ядро на­чинает сжиматься. При

этом внутренняя температура звезды увеличивается, а периферийная зона, или

внешняя оболочка, сначала расширяется, а затем выбрасывается в космическое

пространство. Звезда превращается в красный ги­гант. В процессе дальнейшего

охлаждения, если звезда имела не­большую массу, она ревращается в белого

карлика — стационарный космический объект с очень высокой плотностью. Белые

карлики представляют собой зак­лючительный этап эволюции большинства звезд, в

которых весь водород «выгорает», а ядерные реакции прекращаются. Свече­ние

белого карлика происходит за счет его остывания. Тепловая энергия белого

карлика продолжает иссякать, вследствие чего звезда меняет свой цвет сначала

на желтый, а затем на красный. Постепенно она превращается в небольшое

холодное темное тело, становится черным карликом. Если какие-то причины

останавливают гравитационное сжатие, то происходит взрыв старой звезды,

который сопровождается выбросом огром­ного количества вещества и энергии.

Такой взрыв называют вспышкой сверхновой. Часть массы взорвавшейся сверхновой

может продолжить существование в виде черной дыры. Черная дыра — область

пространства, в кото­рой сосредоточены огромные массы вещества, вызывающие

сильное поле тяготения. Часть массы взорвавшейся сверхновой звезды может

продол­жить существование в виде нейтронной звезды, или пульсара.