Учебно-методический комплекс дисциплины «Концепции современного естествознания» специальность: «Менеджмент организации»



Скачать 473.62 Kb.
страница7/15
Дата23.04.2016
Размер473.62 Kb.
ТипУчебно-методический комплекс
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15

Вопросы для рассмотрения: Понятие биологии. Краткий исторический очерк развития биологии. Некоторые основные обобщения биологических наук. Понятие клетки. Современная биология - комплекс наук о живой природе. Категория «живого».

Биология – это наука о живом, его строении, формах активности, сообществах живых организмов, их распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Современная биологическая наука – результат длительного процесса развития.



Краткий исторический очерк развития биологии

Интерес к растениям и животным, вероятно, возник у наших предков еще до того, как появился Homo sapiens. Обезьянолюди и человекообезьяны – наши предшественники в эволюции – без сомнения, очень рано познали ряд практических сведений, например, какие растения пригодны в пищу, какие животные опасны, а на каких можно охотиться ради их мяса или меха, где встречаются эти растения и животные и т.д. Некоторые представления доисторического человека о современных ему животных дошли до нас в виде наскальных изображений на стенах пещер.

Древние цивилизации Китая, Месопотамии и Египта накопили множество сведений о растениях и животных и одомашнили крупный рогатый скот, овец, свиней, кошек, гусей и уток. Греческие философы, жившие в VI-V веках до н.э. – Анаксимандр, Ксенофан, Эмпедокл и другие, – выдвигали различные умозрительные теории о происхождении растений и животных. Аристотель (384-322 годы до н.э.), один из величайших греческих философов, в некоторых сочинениях рассматривал биологические проблемы. Сделанные им описания животных вполне удовлетворительны, и в них нетрудно узнать ряд современных видов. Широта и глубина биологических интересов Аристотеля поразительны: например, он тщательно изучил развитие цыпленка, размножение акул и пчел. Он развил теорию, согласно которой растения и животные, постепенно изменяясь, поднимались вверх по "лестнице природы", побуждаемые внутренним стремлением к более сложной и более современной организации.

Греческий врач Гален (131-201 годы н.э.) экспериментировал на животных и производил вскрытия. Будучи первым физиологом-экспериментатором, он сделал ряд важных открытий, касающихся функций головного мозга и нервов, и доказал, что артерии содержат кровь, а не воздух. В вопросах анатомии человека он оставался непререкаемым авторитетом на протяжении примерно тринадцати веков, хотя в его описаниях имеются довольно существенные ошибки: дело в том, что Гален вскрывал свиней и обезьян, а не трупы людей. Плиний (23-79 годы н.э.) составил энциклопедическую компиляцию (37 томов!), содержащую сведения о всевозможных животных и местах их обитания; это была удивительная смесь реальных фактов и вымыслов.

Переход к эпохе Возрождения начинался медленно и был возвещен трудами таких ученых, как Роджер Бэкон (1214-1294) и Альберт Великий (1206-1280), которых интересовали все области естественных наук и философия. Гениальный Леонардо да Винчи (1452-1519) был не только инженером и изобретателем, но также анатомом и физиологом. Некоторые из его многочисленных оригинальных наблюдений из области биологии стали известны лишь намного позже, когда были расшифрованы его записи.

Андрей Везалий (1514-1564) – бельгиец, который был профессором Падуанского университета в Италии, – вскрывал человеческие трупы и делал четкие зарисовки того, что он видел, при этом он обнаружил много неточностей в анатомических описаниях Галена. Везалий подчеркивал, что следует опираться не на авторитет Галена, а на тщательные оригинальные наблюдения. Этим он навлек на себя критику и в конце концов был вынужден покинуть должность профессора. Большой вклад в понимание процессов кровообращения внес английский врач Уильям Гарвей (1578-1657), получивший образование в Падуанском университете, где ранее преподавал Везалий. Раньше врачи безоговорочно принимали теорию Галена о том, что кровь образуется в печени из пищи и поступает в органы тела, где полностью используется. Полагали, что в сердце нет мышечной ткани, и что оно лишь пассивно расширяется под действием втекающей в него крови. Гарвей, основываясь на прямых наблюдениях, доказал, что кровь используется многократно, вновь и вновь проходя один и тот же путь. Гарвей заключил, что артерии соединены с венами очень тонкими сосудами, замыкающими круг кровообращения, хотя он и не мог их видеть.

Создание микроскопа открыло новые возможности для изучения биологических проблем. Одними их первых микроскоп использовали Р. Гук (1635-1703), М. Мальпиги (1628-1694), А. ван Левенгук (1632-1723) и Я. Сваммердам (1637-1680), которые исследовали строение растительных и животных тканей. Д. Рэй (1627-1705) и К. Линней (1707-1778) создали систему классификации растений и животных, ввели биноминальную номенклатуру (с использованием двух наименований – родового и видового), которая позволила дать каждой форме растений и животных определенной научное название. Эту номенклатуру впервые последовательно применил Линней в 10-м издании своей "Системы природы" (1758).

Большую роль в развитии физиологии сыграли Р. Декарт (1596-1650), Ч. Белл (1774-1842) и Ф. Мажанди (1783-1855), внесшие значительный вклад в понимание функций головного мозга и спинномозговых нервов. И. Мюллер (1801-1858) изучал свойства нервов и капилляров; написанный им учебник физиологии возбудил большой интерес к этой области и послужил стимулом для многочисленных исследований. К. Бернар (1813-1878) – один из активных пропагандистов экспериментальной физиологии – обогатил наши знания о функциях печени, сердца, головного мозга и плаценты. Д. Хантер (1728-1793) и Ж. Кювье (1769-1832) одними их первых стали изучать сходные образования у различных животных, положив начало развитию сравнительной анатомии. Р. Оуэн (1804-1892) ввел представление о гомологии и аналогии. Кювье был также одним из первых исследователей ископаемых форм, его считают основателем палеонтологии. Несмотря на это, Кювье твердо верил в неизменность видов и вел ожесточенные споры с Ламарком, который в 1809 г. выдвинул теорию эволюции, основанную на представлении о передаче по наследству приобретенных признаков.

В последние сто лет биология развивалась поистине поразительными темпами. За это время сформировались такие ее разделы как цитология, генетика, теория эволюции, биохимия, биофизика, другие области. Открытия в области химии и физики и непрерывное совершенствование физических и химических методов исследования создали возможность по-новому подойти к изучению многих биологических проблем.

Некоторые основные обобщения биологических наук

Одно из основных обобщений биологии состоит в том, что все явления жизни подчиняются законам физики и химии и могут быть объяснены с помощью этих законов. Вплоть до начала XX века большинство людей, в том числе и большая часть биологов, были убеждены, что жизненные процессы в самой своей основе чем-то отличаются от процессов, происходящих в неживых системах. Позднее в результате успехов в понимании химических и физических явлений стало ясно, что и множество проявлений жизни, хотя они гораздо более сложны, можно объяснить в понятиях физики и химии, не привлекая для этого таинственную "жизненную силу". Свойства живых клеток и организмов, казавшиеся в свое время столь загадочными, становятся вполне понятными. Многие сложные процессы, свойственные живым системам, уже можно при надлежащих условиях воспроизвести в пробирке.

Другое важнейшее обобщение биологии – клеточная теория. В ее современной форме эта теория утверждает, что все живые организмы – животные, растения и бактерии – состоят из клеток и из продуктов их жизнедеятельности. Новые клетки образуются путем деления существовавших ранее клеток. Все клетки в основном сходны по химическому составу и обмену веществ; активность организма как целого слагается из активности и взаимодействия отдельных клеток. Клетки впервые описал Р. Гук, который рассматривал кусочек пробки под одним из весьма несовершенных микроскопов XVII века. То, что он при этом увидел, были на самом деле стенки отмерших клеток. Лишь спустя почти двести лет биологи поняли, что главную роль играет не стенка клетки, а ее внутреннее содержание. Подобно многим другим основополагающим концепциям, клеточная теория не есть плод мысли и исследований одного ученого. Авторами этой теории обычно считают ботаника М. Шлейдена и зоолога Т. Шванна, которые в 1838 г. впервые констатировали, что растения и животные представляют собой скопление клеток, расположенных в определенном порядке. Как это случалось и во многих других областях науки, Шлейден и Шванн, не будучи первыми авторами, провозгласившими некий принцип, тем не менее, сформулировали его столь ясно и убедительно, что идея приобрела популярность и, в конце концов, была принята большинством биологов того времени.

По современным представлениям, клетка – это элементарная живая система, основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. Клетки существуют как самостоятельные организмы (например, простейшие, бактерии) и в составе многоклеточных организмов, в которых имеются половые клетки, служащие для размножения, и клетки тела (соматические), различные по строению и функциям (например, нервные, костные, мышечные, секреторные). Размеры клеток варьируются в пределах от 0,1-0,25 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе). Живой организм состоит из миллиардов самых разнообразных клеток. Их форма колеблется от совсем простой до самой причудливой, напоминающей паука, снежинку, звездочку и все что угодно. В каждой клетке различают две основных части: ядро и цитоплазму. Клетки растений, как правило, покрыты твердой оболочкой. Структурными элементами ядра клетки являются хромосомы, содержащие молекулы ДНК, в которых заключена наследственная информация организма. В хромосомах в линейном порядке расположены гены. Ген – единица наследственного материала, ответственная за формирование какого-либо элементарного признака. Совокупность всех генов организма составляет его генетическую конституцию – генотип.

По-видимому, нет таких случаев, на которые не распространялось бы третье обобщение: все живое происходит только от живого. По существу, это логическое следствие клеточной теории, которое впервые четко сформулировал Р. Вирхов: "Все живые клетки возникают из предсуществующих живых клеток". Иными словами, самопроизвольное образование клетки из неживой материи невозможно. Представление о том, что даже такие довольно крупные организмы, как черви, лягушки и крысы, могут возникнуть путем самопроизвольного зарождения, оставалось широко распространенным вплоть до конца XVII века, пока оно не было, наконец, опровергнуто классическими экспериментами итальянцем Ф. Реди в 1680 г.

В последние годы стало ясно, что, хотя в настоящее время самопроизвольного зарождения жизни не происходит, оно все-таки, вероятно, произошло миллиарды лет назад, когда жизнь впервые появилась на нашей планете. И если в наше время самозарождение живых организмов в высшей степени маловероятно, то в ту первоначальную эпоху, в совершенно иных условиях среды оно, по-видимому, действительно происходило. Теория происхождения первых живых существ из неживой материи была выдвинута Порлюгером, Дж. Холдейном, Р. Бейтнером, но особенно детально она разработана отечественным биохимиком академиком А. И. Опариным в его книге "Возникновение жизни" (1936).

Живые организмы и составляющие их клетки – это преобразователи, которые превращают химическую энергию пищи – энергию, первоначально уловленную зелеными растениями из солнечного света, – в электрическую, механическую или какую-либо иную форму, в которой она может быть использована живыми организмами. Каждая живая клетка обладает весьма эффективными и сложными механизмами для преобразования энергии. Лучистая энергия солнечного света – главный источник энергии для всех форм жизни на Земле. Первое из важнейших преобразований энергии на нашей планете осуществляют зеленые растения. Они превращают лучистую энергию Солнца в химическую. Последняя запасается в форме связей, соединяющих атомы в определенных молекулах, например, в глюкозе. Этот первый этап преобразования энергии называется фотосинтезом. Химическая энергия используется затем для синтеза углеводов и других веществ из двуокиси углерода (СО2) и воды (Н2О). Второй важнейший этап в цепи преобразований энергии на нашей планете совершается во всех клетках, как растительных, так и животных, при дыхании. В процессе дыхания химическая энергия углеводов и других молекул в результате окисления этих молекул преобразуется в биологически полезную энергию. Использование клетками таких пищевых веществ, как глюкоза, происходит путем ряда реакций с образованием аденозинтрифосфата (АТФ). На третьем этапе в цепи преобразования химическая энергия, полученная из пищевых веществ и связанная в форме АТФ, используется клетками для совершения разнообразных видов работы. АТФ служит источником энергии, необходимой для передачи нервных импульсов, для мышечного сокращения, для синтеза сложных макромолекул из более простых составных частей и для множества других жизненных функций. При осуществлении всех этих биологических функций энергия в конце концов рассеивается в окружающую среду в бесполезной для организма форме – в форме тепла.

Представление об эволюции живых организмов – одно из важнейших обобщений биологической науки. Все многочисленные формы растений и животных, существующие ныне, произошли от существовавших ранее более простых организмов путем постепенных изменений, накапливавшихся в последовательных поколениях, – такова сущность этой великой объединяющей концепции биологии. Элементы этой идеи в неявной форме содержались в произведениях некоторых греческих философов, от Фалеса до Аристотеля, живших до нашей эры. Мысли об эволюции органического мира высказывали многие философы и естествоиспытатели в период с XIV по XIX века. Однако лишь после того, как Ч. Дарвин опубликовал в 1859 г свою книгу "Происхождение видов путем естественного отбора", теория эволюции привлекла к себе всеобщее внимание. В этой книге Дарвин привел массу подробных фактических данных и убедительных доводов в пользу того, что органическая эволюция действительно имеет место.

Для того чтобы объяснить, каким образом может происходить эволюция, Дарвин выдвинул теорию естественного отбора. Согласно этой теории, любая группа животных или растений имеет тенденцию к изменчивости. Организмов каждого вида рождается больше, чем может найти себе пищу и выжить. Между множеством рождающихся особей происходит борьба за существование. Те особи, которые обладают признаками, дающими им какое-либо преимущество в этой борьбе, имеют больше шансов выжить, чем особи, лишенные таких признаков. Выжившие организмы передают эти выгодные признаки своему потомству, так что благоприятные изменения передаются последующим поколениям. Ядро теории Дарвина составляет концепция борьбы за существование и "выживания наиболее приспособленных", передающих выгодные признаки своему потомству. Эта концепция занимала центральное место в биологической теории на протяжении последующих ста лет. С некоторыми поправками, внесенными в нее позднейшими открытиями в области генетики и эволюции, ее принимает и большинство современных биологов.

Современная биология - комплекс наук о живой природе

В настоящее время биология представляет собой целый комплекс наук о живой природе. Его структуру можно рассматривать с разных точек зрения:

– по объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию;

– по свойствам, проявлениям живого в биологии выделяются: морфология, изучающая строение живых организмов; физиология, изучающая процессы функционирования организмов; молекулярная биология, изучающая микроструктуру живых тканей и клеток; экология, рассматривающая образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой; генетика, исследующая законы наследственности и изменчивости.

– по уровню организации исследуемых живых объектов выделяются: анатомия, изучающая макроскопическое строение животных; гистология, изучающая строение тканей; цитология – наука о строении живых клеток.

Эта многоплановость комплекса биологических наук обусловлена чрезвычайным многообразием живого мира. К настоящему времени биологами обнаружено и описано более 1,5 млн. видов животных, около полумиллиона видов растений, несколько сот тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число неописанных видов оценивается примерно в 1 миллион.



Категория "живого"

В развитии биологии выделяют три основных этапа:

1) систематики (К. Линней);

2) эволюционный (Ч. Дарвин);

3) биологии микромира (Г. Мендель).

Каждый из них связан с изменением представлений о мире живого, самих основ биологического мышления, со сменой биологических парадигм. Благодаря развитию современной биологии микромира, познанию молекулярных структур живого отчетливее стало просматриваться единство природы, органического и неорганического мира, специфика живого. Важнейшим инструментом дальнейшего познания этого мира служит категория "живого", являющаяся ключевой, исходной для всей системы биологических наук. Так что же такое жизнь, живая природа?

Интуитивно мы все понимаем, что есть живое и что – мертвое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности. Так, один из авторов предложил следующее "глубокомысленное" определение: живой организм – это тело, слагаемое из живых объектов; неживое тело – слагаемое из неживых объектов. Но кроме подобных, явно бессодержательных, имеются и другие, научные определения. Однако и они на поверку оказываются неполными и потому уязвимыми. Широко известно, например, определение, данное Ф. Энгельсом, что жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. Но ведь и живая мышь, и горящая свеча с физико-химической точки зрения находятся в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляют кислород и выделяют углекислый газ, но в одном случае – в результате дыхания, а в другом – в процессе горения. Этот простой пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут и мертвые объекты. Таким образом, обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни, впрочем, как и наличие белков. Можно сделать вывод, что дать точное определение жизни весьма непросто. Это люди поняли очень давно. Так, французский философ-просветитель Д. Дидро писал: "Я могу понять, что такое агрегат, ткань, состоящая из крохотных чувствительных телец, но живой организм!.. Но целое, система, представляющая собой единый организм, индивидуум, сознающий себя как единое целое, выше моего понимания! Не понимаю, не могу понять, что это такое!"

Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни.

С учетом современного уровня знаний одно из наиболее полных определений жизни дал российский ученый Волькенштейн: "Существующие на Земле живые тела представляют собой разноуровневые открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, имеющие в своем составе биополимеры (белки и нуклеиновые кислоты) и фосфорорганические соединения". Здесь подчеркивается значение нуклеиновых кислот, обеспечивающих преемственность признаков и свойств. Хотя, например, под это определение подходит жизнь компьютерных вирусов при замене белков и нуклеиновых кислот (биологический носитель) на электромагнитную материю (электромагнитный носитель). Интересно, что в Интернете открыт специальный сайт, где каждый может дать собственное определение жизни.

Таким образом, вопрос об отличии живого и не живого до сих пор остается дискуссионным. С принципиальной точки зрения отличия живого и неживого заключаются в наличии комплекса признаков и их более качественном состоянии. Один из самых ярких примеров – игра Каспарова с суперкомпьютером, где качеству мышления противостоит скорость и объем расчетов. Каспаров проиграл, но компьютер не стал от этого живым.

Для наиболее общего описания свойств биологических систем достаточно адекватными оказались принципы кибернетики, т.е. управления и связи (Н. Винер). Очень важно для общего понимания общих свойств живых систем уметь анализировать коммуникационные цепи и контуры управления для различных уровней биологической организации. Своеобразие живых систем, показатель более высокого уровня их организации по сравнению с неживыми – это постоянное "принятие решений", адаптация к изменениям микроокружения, "перенормировка вероятностей" и выбор наиболее целесообразного способа поведения. При этом характерен именно информационный аспект жизненных процессов, т.к. организмы способны сортировать и оценивать информацию, исходящую как извне, так и из внутренней среды организма, по ее значимости для процессов самовоспроизведения и сохранения жизнеспособности.

Резюме:


1. Живая материя – всего лишь структурная часть материи вообще, так как имеется множество общих свойств.

2. Вместе с тем живая материя принципиально отличается от неживой по комплексу признаков.

3. При этом отличия скорее качественные, более сложно организованные, активно возбуждаемые живой природой.

4. Хотя все люди безошибочно, но часто не осознанно, отличают живое от неживого, эта проблема еще не решена окончательно с научной и морально-философской точки зрения.



Вопросы для самопроверки:

  1. Что такое биология?

  2. Расскажите об основных биологических науках.

  3. Что вы знаете о современной биологии?

Лекция 17. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем

Вопросы для рассмотрения: Концепция Чарльза Дарвина. Изменчивость. Наследственность. Естественный отбор. Формы естественного отбора. Механизмы эволюции. Принцип А. Пуанкаре (закон дивергенции). Синтетическая теория эволюции. Понятие микроэволюции. Макроэволюционные закономерности. Свойства материальных систем.

В 1858 году Ч. Дарвин и А. Р. Уоллес высказали мысль, что существующие виды не были созданы независимо друг от друга и не являются неизменными, но каждый вид, постепенно изменяясь, со временем может дать начало новому виду. То, что виды не постоянны, а изменяются или эволюционируют, не было новой точкой зрения. Однако новой была гипотеза, что естественный отбор – необходимый процесс, управляющий этими изменениями и контролирующий их. Концепция Дарвина построена на признании объективно существующих процессов в качестве факторов и причин развития живого. Он объяснил объективно существующую целесообразность в строении и функционировании организмов, их взаимную приспособленность друг к другу. В основе дарвиновской триады лежат изменчивость, наследственность и естественный отбор.

Изменчивость

Первым звеном дарвиновской триады является одно из важнейших свойств живой природы – изменчивость, т.е. разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства. Двух одинаковых особей в природе не найдешь, даже в потомстве одной пары родителей особи всегда будут отличаться. Дарвин обращает внимание на большое разнообразие сортов растений и пород животных, предками которых является один вид или ограниченное число диких видов. Различия между отдельными сортами или породами одного вида бывают более значительными, чем между некоторыми дикими видами, родами или даже семействами. Показав широкий размах изменчивости домашних форм, Дарвин приводит неопровержимые доказательства изменения видов под влиянием условий существования. При этом он установил, что наследственная изменчивость – основа эволюционного процесса.

Под групповой изменчивостью Дарвин понимал сходное изменение всех особей популяции в одном направлении вследствие влияния определенных условий. Например, изменение роста при изменении количества и качества пищи, толщины кожи, густоты шерстного покрова – от изменения климата и т.п.

Неопределенная индивидуальная изменчивость – это проявление разнообразных незначительных отличий у особей одного и того же вида, сорта, породы, которыми, существуя в сходных условиях, одна особь отличается от других. Действительно, в повседневной жизни мы часто наблюдаем сходство в отдельных чертах у себя и своих родителей, у домашних животных и их потомков. Многочисленны подобные примеры и в растительном мире. Таким образом, всем живым организмам присуща индивидуальная наследственная изменчивость. Вследствие этого наблюдается естественное неравенство организмов. Другими словами – особи не тождественны друг другу.

Изменчивость – это любые проявления неопределенности, стохастичности (случайности). Они составляют естественное содержание всех процессов микромира, но имеют место и на макроуровне. Изменчивость лежит в основе функционирования всех механизмов нашего мира на любом уровне его организации. Мир так устроен, что случайность и неопределенность – его объективные характеристики. Изменчивость же создает то поле возможностей, из которых возникает многообразие организационных форм. Но она также служит и причиной разрушения. Такова диалектика самоорганизации (синергетики). Одни и те же факторы изменчивости стимулируют как созидание, так и разрушение.

Наследственность

Следующим свойством живых систем после изменчивости является наследственность – свойство родителей передавать свои признаки потомкам, следующему поколению. Это свойство не абсолютно: дети никогда не бывают точными копиями родителей, но кошка приносит на свет всегда только котят, а из семян пшеницы вырастает только пшеница. В процессе размножения от поколения к поколению передаются не признаки, а код наследственной информации, определяющий лишь возможность развития будущих признаков в определённом диапазоне. Наследуется не признак, а норма реакции развивающейся особи на действие внешней среды.

Уже в XIX веке ученые начали понимать, что передачу признаков по наследству осуществляют какие-то частицы, имеющиеся в клетках, которые потом получили название генов. Установлено, что возможность возникновения всех наследственных признаков организма – от простейших клеток до человека – "записана", закодирована в виде последовательности нуклеотидов ДНК, передающейся от клетки к клетке из поколения в поколение с момента возникновения жизни на Земле. Наследственность и ее противоположность изменчивость – два необходимых условия жизни.

Естественный отбор

Естественный отбор – единственный направленный эволюционный фактор, необходимый процесс, который управляет изменениями и контролирует их. В основе дарвиновской теории лежит факт весьма интенсивного размножения организмов. Если бы для размножения не было преград, то увеличение численности любого вида живых существ шло в геометрической прогрессии. Даже медленно размножающиеся организмы очень быстро заняли бы поверхность земного шара. Но этому размножению противостоят многочисленные препятствия, приводящие к огромной смертности, в особенности среди личинок и молоди. Во многих случаях смертность определяется врагами и паразитами, размножающимися параллельно увеличению численности тех организмов, которые служат им пищей. Таким образом, не только при наличии перенаселения, но и без него размножению любого вида организмов противостоят всевозможные препятствия. Таковыми являются: неблагоприятные влияния физических факторов, истребление врагами и паразитами, болезни, голод и т.д.

Организм встречает в этих факторах сопротивление не только увеличению своей численности, но и своему существованию. Только путем преодоления этого сопротивления данный вид может сохранить для себя и своего потомства место в фауне и флоре данной территории. Эту форму активности организма в обеспечении своей жизни и жизни своего потомства Дарвин назвал борьбой за существование. Здесь идет речь об активности организмов, направленной на поддержание своей жизни и на оставление потомства. Она выражается в конкуренции и пассивных формах соревнования. Главным остается результат. В некоторых случаях выживаемость вида обеспечивается массовостью потомков (рыба луна выметывает более 300 млн. икринок, из которых выживает несколько особей). В других случаях проявляется забота о потомстве, что приводит к большей выживаемости. Три основные формы борьбы за существование:

· межвидовая;

· внутривидовая;

· борьба с неблагоприятными условиями среды.

Примеры межвидовой борьбы многочисленны. С экологической точки зрения, она представлена хищниками, паразитами и конкуренцией. И волки, и лисы охотятся за зайцами. Между волками и зайцами, а также между лисами и зайцами идет напряженная борьба за существование. Отсутствие добычи обрекает хищников на голод и гибель. В то же время между хищниками – волками и лисами – тоже существует конкуренция за пищу. Это не означает, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого.

Травоядные животные смогут выжить и оставить потомство только в том случае, если они сумеют избежать хищников и будут обеспечены пищей. Но растительностью питаются разные виды животных – что досталось одному, не досталось другому. Существование трав, в свою очередь, зависит не только от поедания их животными, но и от других условий: опыления цветков, конкуренции с другими растениями за свет, влагу и т.д. Беспрепятственное размножение микроорганизмов сдерживают, помимо прочих факторов, антибиотики, выделяемые грибами, и фитонциды, образуемые земными растениями. К межвидовой борьбе относится и взаимодействие организмов в форме паразитизма, при которой организм хозяина становится менее конкурентоспособным.

Внутривидовая борьба означает конкуренцию между особями одного вида, у которых потребность в пище, территории и других условиях существования одинаковая. Дарвин считал внутривидовую борьбу самой напряженной. Выживают лишь наиболее приспособленные к данным условиям особи. Они образуют новую популяцию, что в целом способствует выживанию вида. В борьбе за существование выживают и оставляют потомство индивиды, обладающие таким комплексом признаков и свойств, которые позволяют наиболее успешно конкурировать с другими.

В природе происходят процессы избирательного уничтожения одних особей и избирательного выживания других – явление, названное Дарвином естественным отбором. Естественный отбор – это сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных. Особи, успешно противостоящие неблагоприятным факторам и лучше использующие ресурсы внешней среды, с большей вероятностью могут оставить потомство. Этот процесс, действующий на протяжении десятков и сотен поколений, – главная движущая сила эволюции.

В настоящее время учение о естественном отборе пополнено новыми фактами, развито множество новых подходов. Понятие "естественный отбор" относится к фундаментальным понятиям не только эволюционного учения, но и всей биологии. С точки зрения биологии, выживает сильнейший, наиболее приспособленный. Внутривидовой отбор отбирает те признаки, те особенности, которые, возникнув в результате действия случайных факторов, затем передаются в будущее за счет действия механизма наследственности. Внутривидовая борьба порождает отбор в живом мире – это фильтр, принцип отбора. Принципами отбора являются все законы сохранения, законы физики и химии. К числу принципов отбора относится и второй закон термодинамики, не выводимый из законов сохранения. В экономике принципами отбора являются условия баланса и т.д.

Различают три главные формы отбора:

· движущий;

· стабилизирующий;

· деструктивный.

При движущем, или центробежном, отборе большую вероятность оставить потомство имеют особи, изменившиеся по каким-нибудь признакам по сравнению со средней для данного вида нормой. Отбирается один тип отклонения от нормы. Так появляются на свет более устойчивые к антибиотикам бактерии, более быстрые зайцы, засухо- и морозоустойчивые растения. Это путь возникновения новых видов, лучше приспособившихся к условиям внешней среды, чем виды-родители.

Стабилизирующий, или центростремительный, естественный отбор сохраняет в популяции среднее значение признаков (норму) и не пропускает в следующее поколение наиболее отклонившихся от этой нормы особей. Это путь сохранения видов неизменными.

При деструктивном (деструкция – нарушение нормальной структуры чего-либо), или разрывающем, отборе отбирается не один, а несколько признаков отклонения от нормы (два или больше). Это путь дробления предкового вида на дочерние группировки, каждая из которых может стать новым видом. При этом единый прежде вид распадается на группировки (расы, формы), отличающиеся морфологически, по времени размножения или же по предпочитаемой пище. Человек применяет деструктивный отбор, выводя мясные и молочные породы рогатого скота, разные породы собак, сорта культурных растений и т.п.

Выделяют еще семейный, или групповой, отбор, когда преимущество в размножении получают не отдельные особи, а вся группа в целом. Так возникают приспособительные черты группового поведения муравейника, пчелиной семьи, табуна копытных или стаи обезьян.

Отбор бывает не только естественным, но и искусственным. Искусственный отбор – это способ, с помощью которого наряду с гибридизацией человек создает высокопродуктивные породы животных, сорта культурных растений. Темпы эволюции, управляемой человеком, гораздо быстрее, чем в природе. Это объясняется тем, что искусственный отбор гораздо эффективнее естественного: человек сохраняет только те организмы, которые ему нужны, а в природе большинство полезных мутаций лишь несколько увеличивает вероятность выживания и размножения.

Термин "искусственный отбор" не отождествляется с естественным. Высшие формы искусственного отбора явно отличны от естественного. Человек выбирает подходящие ему особи для размножения. Очень часто в природном отношении это уроды, например, болонка, которая в естественных условиях обречена на гибель.

Механизмы эволюции

Механизмы эволюции базируются на адаптациях (приспособление организмов к окружающей среде) и катастрофических явлениях.

Главная особенность катастрофических механизмов –неопределенность будущего, которая является следствием того, что будущее состояние системы при переходе ее характеристик через пороговое состояние определяется, прежде всего, случайностью, а она присутствует везде. Система как бы забывает свое прошлое. В этой точке происходит разветвление путей эволюции, и предсказать, по какой ветви пойдет развитие дальше, нельзя. Обратного хода эволюции уже нет (разбитая чашка, даже склеенная, есть разбитая чашка). Пороговые механизмы свойственны не только неживой природе, но и процессам, протекающим в мире живой природы и обществе.

Учеными, например, установлено, что на Земле более или менее регулярно происходит повышение солнечной активности, в результате которого резко меняются условия жизни на Земле, появляются мутанты (повышение фоновой радиации после Чернобыльской катастрофы также привело к резкому возрастанию числа мутантов). Повышение солнечной активности стимулирует быстрое вымирание старых видов растений и животных и появление новых. Поэтому катастрофические состояния биосферы – столь же естественные элементы эволюционного процесса, как адаптация и внутривидовая борьба.

Принцип А. Пуанкаре. Закон дивергенции

Реальные процессы развития дают целую гамму различных механизмов. Законы физики, химии и другие принципы отбора устанавливают определенные границы изменения состояния системы, определяют так называемые каналы, внутри которых и будут протекать эволюционные процессы. Однако множество случайных факторов стараются вывести системы за эти границы. Поток внутри канала следует механизму адаптационного типа, границы которого определены законами развития.

Смысл принципа А. Пуанкаре состоит в том, что если эволюционный поток выходит на перекресток – пересечение нескольких каналов эволюции, – возникает несколько вариантов дальнейшего развития эволюционного процесса. Характер развития качественно меняется и этих вариантов столько, сколько каналов эволюции выходит на перекресток. Выбор канала непредсказуем и неопределен. Какова будет новая организация системы – предсказать невозможно в принципе, так как выбор канала зависит от тех случайных факторов, которые неизбежно присутствуют в момент выхода системы на перекресток каналов эволюции.

Изложенная интерпретация характера эволюции делает наглядным один из общих законов самоорганизации материи – закон дивергенции, суть которого в следующем: процесс развития характеризуется непрерывным усложнением и ростом разнообразия организационных форм материи.

Дивергенция в переводе с позднелатинского означает расхождение. Здесь имеется в виду расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в процессе эволюции. Это результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора. Закон дивергенции характерен для всех трех форм развития материального мира: он действует в мире неживой природы, эволюции живых существ и обществе. С ростом сложности системы возрастает вероятность увеличения числа возможных путей дальнейшего развития, т.е. дивергенции. С увеличением сложности системы количество состояний, в которых могут происходить катастрофы, быстро возрастает, как и вероятность увеличения числа возможных путей дальнейшего развития. Это означает, что процесс самоорганизации ведет к непрерывному увеличению числа организационных форм, так как вероятность появления двух развивающихся систем в одном и том же канале эволюции практически равна нулю.

Синтетическая теория эволюции

В ходе развития биологических наук классическое эволюционное учение Дарвина было значительно дополнено и уточнено. Ключевые положения этого учения получили обоснование с молекулярно-генетической точки зрения. В результате возникла современная синтетическая теория эволюции (принято использовать сокращение СТЭ).

Современная молекулярная биология установила, что изменчивость проявляется на генетическом, молекулярном уровне в виде так называемых мутаций и происходит непредсказуемо под воздействием внутренних и внешних случайных факторов. Мутационный процесс обусловливает разнообразие особей в популяции. Будучи по своей природе принципиально случайным, он не может задавать направление эволюции. Фактором, определяющим направленность эволюции, служит естественный отбор. Без естественного отбора случайные мутации постепенно приводили бы к размытию совокупности внутренних (генотип) и внешних (фенотип) признаков вида. Эволюция есть единый направленный процесс исторического изменения живых организмов. Но в СТЭ различают два ее уровня: микроэволюцию (на популяционно-видовом уровне) и макро-эволюцию (на надвидовом уровне).

Современное толкование "микроэволюции" дал Н. В. Тимофеев-Ресовский: микроэволюция – это эволюционные процессы, происходящие за относительно короткие промежутки времени на ограниченных территориях, протекающие в популяциях и завершающиеся видообразованием.

В макроэволюции проявляются самые общие закономерности и направления исторического развития как всей совокупности живого, так и отдельных надвидовых групп. В СТЭ признано, что элементарной единицей эволюции является популяция, а не вид (как считалось в классическом эволюционном учение). Изменения, происходящие в рамках микроэволюции, доступны непосредственному наблюдению. Несколько сложнее дело обстоит с наблюдениями макроэволюционных изменений. Ранее ход макроэволюции изучался только путем его реконструирования, воссоздания. Но благодаря успехам молекулярной генетики появилась возможность непосредственного изучения результатов макроэволюции при использовании "молекулярных документов" эволюции: объектом непосредственного исследования стали макромолекулы, изъятые как из ныне живущих, так и из ископаемых форм.

Образование видов происходит в процессе микроэволюции двумя путями. Первый (наиболее распространенный) – разделение исходного вида на два и более новых. Второй – гибридизация, то есть объединение двух разных генотипов и образование их гибрида (менее распространен из-за трудностей преодоления генетической несовместимости между видами). Процессы первичного обмена генетической информацией протекают внутри популяций – многочисленной совокупности особей одного вида. В пределах популяции и протекают процессы микроэволюции, составляющие основу эволюционного процесса в целом. Важными факторами микроэволюции являются мутации, естественный отбор, популяционные волны и изоляция.

О мутациях и естественном отборе мы уже говорили. Популяционные волны (или волны жизни) представляют собой колебания численности особей в популяциях под воздействием множества меняющихся условий (климатических условий, урожайности кормов и т.д.). В периоды сильного уменьшения численности популяции резко изменяется концентрация редко встречающихся мутаций и генотипов, что повышает их роль в отборе и эволюции. Изоляция проявляется в резком ограничении скрещивания особей разных популяций. Эволюционная суть изоляции состоит в разрыве единого генофонда вида на несколько изолированных. Она усиливает генетические различия изолированных популяций (что может со временем привести к образованию новых видов) и является обязательным условием эволюционного процесса.

К макроэволюционным закономерностям относятся следующие:

1. Прогрессивная направленность эволюции в целом, которая проявляется в появлении организмов со все более высоким уровнем организации и все большей способностью приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. При этом макроэволюционный процесс носит многоуровневый характер. В ходе эволюции образовались организмы разного уровня сложности – от простейших одноклеточных, простых многоклеточных (водорослей, кишечнополостных и т.д.) до млекопитающих. Все эти уровни (не следует путать с видами!) представлены в живом мире и продолжают эволюционировать. Высший уровень сложности связан с появлением и эволюцией мыслящего живого существа – человека.

2. Неравномерность темпов эволюционного процесса определяется сложным сочетанием внутренних (молекулярно-генетических) особенностей организмов и внешних изменяющихся условий окружающей среды. Так, крупное, качественно новое изменение в строении и функциях организма (фенотипе) является новым фактором эволюции, рождающим новые формы отбора. Такие изменения могут дать подавляющее преимущество в борьбе за существование и быстро привести к появлению новой крупной группы организмов. Например, появление разумного поведения у высших животных явилось существенным в их эволюции и привело к появлению человека. Затем темпы эволюции этой группы могут и не быть столь же высокими.

3. Неверно было бы думать, что все ранее существовавшие виды живого (а теперь ископаемые формы) должны вместе составлять некую единую последовательность, протянувшуюся от прошлого к настоящему. Многие виды в процессе эволюции исчезают (представляя собой тупиковые ветви эволюционного дерева). Исчезнувшие в процессе эволюции отдельные виды впоследствии никогда не восстанавливаются в прежней форме. В этом существо принципа необратимости эволюции, который сформулировал еще Дарвин: "Вид, раз исчезнувший, никогда не может появиться вновь, если бы даже снова повторились совершенно тождественные условия жизни". С молекулярно-генетической точки зрения современной биологии это объясняется невозможностью повторения состава генофонда исчезнувшего вида. Вот почему важно максимальное сохранение существующих на Земле видов. Невыполнение этой задачи означает постепенную и уже невосполнимую утрату генофонда видов, возникших в ходе длительного эволюционного развития.

Эволюцию живой системы (например, популяции) можно рассматривать как самоорганизацию в ней. Самоорганизующаяся система нелинейна: размножение само по себе обеспечило бы нелинейный (экспоненциальный) рост численности. Ограниченный ресурс питания в совокупности с нелинейностью роста дает конкуренцию. Конкуренция приводит к естественному отбору – обратной связи между мутацией и ее целесообразностью. Отбор вместе с механизмом наследственности – репликацией (схема "все или ничего") приводит к возникновению самых эффективных форм, то есть совершенствованию. Это общая схема эволюции.

Эволюционная концепция в биологии успешно прошла испытание временем, воплотилась в современную теорию эволюции и является фундаментом всех биологических наук.

Основные свойства развития

На основе рассмотренных выше положений можно выделить некоторые выводы о свойствах развития в целом, так как живые существа являются наиболее сложным природным образованием и в их свойствах отражаются и общие свойства, и всеобщие черты развития и движения материальных систем. Эти основные свойства:

1. Развитие – это всегда сторона проявления движения. Дарвин называл свою теорию "теорией развития путем изменения", подчеркивая универсальный характер развития. Развитие как переход из одной стадии в другую, от одного качества – к другому слагается из стадии разрушения и стадии возникновения, созидания. Импульс к развитию содержится внутри самой системы.

2. Развитие проявляется в одновременном возникновении новой формы устойчивости и соответствующей ей изменчивости. Одно предполагает другое. Изменчивость представляет собой результат взаимодействия внутренних свойств объекта (организма) и свойств окружающей среды. С чем большей энергией сохраняется данное состояние объекта, с тем большей энергией и быстротой происходят его изменения, которые по мере своего оформления приобретают устойчивость, но уже иного характера.

3. Развитие отличается ритмичностью, т.е. имеет свою структуру, связанную с природой объекта. Наличие внутренней логики, последовательности стадий процесса определяет путь развития не только прогрессивных, но и регрессивных изменений системы.

4. Развитие связывается с ненаправленной изменчивостью, т.е. именно она служит основой для развития направленной тенденции как необходимости. Развитие есть переход случайных явлений, свойств в необходимые.

5. Развитию сложноорганизованной системы способствует сочетание нескольких факторов: времени, изоляции, постоянства окружающей среды, числа компонентов, уровня дифференциации системы.

Дарвин подчеркивал, что сам естественный отбор только сохраняет полезные свойства в данных условиях среды. Важными компонентами являются:

а) продолжительность времени, за которое осуществляется естественный отбор, так как она увеличивает шансы благоприятных изменений;

б) изоляция организмов друг от друга;

в) численность подвергающихся изменению особей.

6. Чем разнообразнее качества взаимосвязанных объектов, тем богаче спектр слагаемых изменений, тем более содержательным и результативным является объединяющий их процесс развития. Но диапазон этих связей имеет предел, за которым утрачивается специфика данного конкретного вида развития.

7. Сложный процесс развития гасит слабые качественные изменения, которые, исчезая, усиливают общую тенденцию развития.

8. Возникновение направленности движения как условия развития связано с пространственно-временными свойствами объектов. Развитие объекта происходит именно в тот отрезок времени, в котором существует данный объект. И наоборот: пространство и время несут на себе печать природы объекта и его специфики.

9. Интенсивность роста как проявление развития является функцией времени: чем короче период развития системы, тем оно интенсивнее (например, грибы растут очень быстро, так как время их жизни ограниченно).

10. Развитие характеризуется не только приобретением системой более совершенных свойств, но и наличием условий для их реализации.

11. Для биологической организации является характерным отмеченный Дарвином "принцип экономии": сокращение тех частей, которые стали излишними при изменившихся условиях среды, но при этом другая часть получает соответственно ускоренное развитие. Выражение "Природа щедра на разнообразие, но крайне скупа на нововведения" подтверждает то, что биологическое развитие, как и другие формы развития систем материального мира, характеризуется наличием взаимосвязанных стадий, подчиняющихся закону сохранения и превращения энергии. Если одно звено или стадия в процессе эволюции интенсивно развивается, то связанное с ним звено замедляет темп своего развития. Данное свойство реализуется лишь благодаря целостности и является следствием организации.

12. Организация и дезорганизация – диалектически связанные противоположности, позволяющие системе эволюционировать. Совершенствование системы связывают с повышением ее организованности, упорядоченности, т.е. с ростом ее информационного содержания.

13. Свойства самого процесса развития находятся между собой в системном единстве.



Каталог: bbcswebdav -> orgs -> FUFILIAL
FUFILIAL -> Учебно-методический комплекс дисциплины основы медицинских знаний и здорового образа жизни
FUFILIAL -> Филиал двфу в г. Уссурийске
FUFILIAL -> Учебной дисциплины по специальности 080801. 65 – прикладная информатика
FUFILIAL -> Филиал фгаоу впо двфу в г. Уссурийске
FUFILIAL -> Учебно-методический комплекс дисциплины «Восточные оздоровительные системы»
FUFILIAL -> Учебно-методический комплекс дисциплины «Физиология человека»
FUFILIAL -> Рабочая программа учебной дисциплины Конспект лекций


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница