Концепции современного естествознания

Разнообразие растений велико - 500 000 видов.

Роль зеленых растений может быть определена так:

1) зеленые растения обеспечивают атмосферный воздух кислородом;

2) образующиеся в процессе фотосинтеза органические вещества используются как пища растениями, животными и человеком;

3) в органическом веществе аккумулируется солнечная энергия;

4) растения дают огромное количество продуктов, которые используются как сырьё для различных отраслей промышленности;

5) эстетическая роль.

Растения объединяются в два подцарства по организации вегетативного тела: низшие и высшие растения.

Низшие Растения характеризуются относительной простотой строения. Внешне тело не расчленено на корень, стебель и листья и носит название СЛОЕВИЩЕ или ТАЛЛОМ. Слоевище может быть представлено одной клеткой или быть многоклеточным, приобретая разнообразные формы (нити, ленты, куста и т.д.). К низшим растениям относятся ВОДОРОСЛИ и ЛИШАЙНИКИ.

Водоросли насчитывают 60 000 видов. Лишайники - 20 000 видов.

Водоросли являются предками наземных растений. Половое размножение с образованием гамет впервые наблюдается у водорослей.

К подцарству Высших Растений относятся отделы:

§ псилофиты (вымершие);

§ мохообразные;

§ папоротникообразные;

§ голосеменные;

§ покрытосеменные.

Характерные признаки высших растений:

1. Большинство высших растений имеют расчленение на вегетативные органы: корень, побег (листья и стебель).

2. В основе строения вегетативных органов лежат разнообразные ткани.

3. Для высших растений типичен женский половой орган - архегоний, наблюдаемый у низших растений. У цветковых - от архегония осталась лишь главная часть - яйцеклетка.

4. Как правило, обитатели суши.

5. По способу питания, как правило, автотрофы.

6. В развитии характерно чередование полового и бесполого поколений.

Произошли высшие растения от зеленых и бурых водорослей.

Царство Животные

Животных изучает наука, которая называется зоология ( в переводе с греч. означает наука о животных).

Известно около 2 млн. различных животных - от микроскопических до гигантских форм, обитающих повсеместно.

Это одно- и многоклеточные организмы.

Различают травоядных, плотоядных, всеядных животных.

Животные ведут и различный образ жизни: свободный, симбиотический и паразитический.

Животные в природе и для человека играют как положительную, так и отрицательную роль.

Положительное значение:

1-в природе:

а) консументы;

б) санитары;

в) опылители;

г) почвообразователи.

2- для человека:

а) продукт питания;

б) сырье для промышленности;

в) экспериментальный лабораторный материал;

г) бионика;

д) помощники в труде, спорте, отдыхе.

Отрицательное значение:

1) ядовитые, опасные;

2) возбудители заболеваний;

3) переносчики и промежуточные хозяева возбудителей заболеваний;

4) вредители сельского хозяйства.

29. Структурные уровни организации живой материи

Интересно, что проблему уровней организации живой материи решили не биологи, а философы. В 1920-е годы американские философы Г. Браун и Р. Селларс объявили о разработке ими понятия «структурные уровни». Согласно их концепции, эти «уровни» различаются не только по «классам сложности», но и по закономерностям функционирования.

Надо сказать, что концепция Г. Брауна и Р. Селларса не была принята сразу. А применение она нашла лишь в середине 20-го века.

Развитию этой концепции и ее внедрению в биологию содействовал А.Новиков в 1940-е годы.

Структурный, или системный, анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно многообразен, имеет сложную структуру. На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни, или подсистемы, живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих уровней организации живого.

1. БИОСФЕРНЫЙ - включает всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.

2. БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ - выражает следующую ступень структуры живого, состоящую из участков Земли с определенным составом живых и неживых компонентов, представляющих природный комплекс, экосистему.

3. ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ - совокупность свободно

скрещивающихся особей одного вида - популяции.

4. ОРГАНИЗМЕННЫЙ И ОРГАННО-ТКАНЕВОЙ - отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.

5. КЛЕТОЧНЫЙ И СУБКЛЕТОЧНЫЙ - отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.

6. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ - составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.

Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Например, решение конкретных биологических проблем опирается на данные обо всех уровнях живого. Но все же в мире существуют ступенчатые уровни, своего рода иерархии. И, безусловно, фундаментальной основой («первокирпичиками») живого мира является клетка.

30. Происхождение и этапы эволюции человека как биологического вида

Решающий вклад в доказательство животного происхождения человека внес Ч. Дарвин («Происхождение человека и половой отбор»(1871), «Выражение эмоций у человека и животных» (1872)).

Дарвин проанализировал обширные данные систематики, сравнительной анатомии, сравнительной эмбриологии и палеонтологии. И пришел к выводу о поразительном сходства человека с животными, особенно с человекообразными обезьянами.

Систематика и сравнительная анатомия

Человек относится к классу млекопитающих. Он имеет:

1) млечные, сальные и потовые железы;

2) волосяной покров тела;

3) специализированные зубы;

4) четырехкамерное сердце и левую дугу аорты;

5) внутриутробное развитие и вскармливание детенышей молоком.

Наибольшее сходство наблюдается с человекообразными обезьянами (антропоидами): гориллой, шимпанзе, орангутангом, гиббоном. Черты их сходства:

1) общность внутреннего строения;

2) отсутствует хвост;

3) сходные ушные раковины;

4) имеются ногти на пальцах;

5) одинаково выражают эмоции (плач, гнев, смех, возбуждение);

6) имеют сходные болезни (туберкулез, брюшной тиф, дизентерия, детский паралич, синдром Дауна (лишняя 21 хромосома));

7) сходны группы крови и альбумины крови;

8) сходство нуклеотидных последовательностей ДНК (у человека и шимпанзе составляет 91%).

Сравнительная эмбриология

На ранних этапах развития зародыш человека невозможно ОТЛИЧИТЬ от зародышей приматов и других позвоночных:

1) двухкамерное сердце;

2) шесть пар жаберных дуг;

3) хвостовая артерия;

4) сегментарное строение мышц;

5) перепонки между пальцами (как у амфибий);

6) гладкий, без извилин, головной мозг;

7) несколько пар молочных желез;

8) хвостовой отдел позвоночника (затем редуцируется и превращается в копчик).

Некоторые из этих признаков сохраняются в виде рудиментов (их более 90): аппендикс, волосяной покров, подкожные мускулы и т.д.

Вместе с тем человек имеет специфические, присущие только ему особенности:

1) прямохождение;

2) опорную стопу с сильно развитым первым пальцем;

3) противопоставление первого пальца только на руке;

4) подвижную кисть руки;

5) позвоночник с четырьмя изгибами;

6) расположение таза под углом 60° к горизонтали;

7) большой и объемистый мозг с развитой корой;

8) относительно крупные размеры лицевого отделов черепа;

9) ограниченную плодовитость;

10) плечевой сустав, допускающий движение рук с размахом почти до 180° и другие.

Палеонтологические данные

Найдены ископаемые предки человека - древнейшие и древние люди.

Первые плацентарные млекопитающие возникли в конце мезозойской эры. От примитивных насекомоядных млекопитающих обособился отряд приматов.

Около 30 млн. лет назад появились парапитеки - небольшие животные, жившие на деревьях и питающиеся растениями и насекомыми.

От парапитеков произошли гиббоны, орангутанги и вымершие впоследствии древесные обезьяны - дриопитеки.

Дриопитеки дали три ветви, из которых две привели к шимпанзе и горилле, а третья, через ряд промежуточных форм, к человеку.

В процессе становления человека выделяют три стадии:

1) древнейшие люди;

2) древние люди;

3) современные люди.

Древнейшие люди.

Возникли около 1 млн. лет назад. Известно несколько их форм: питекантроп, синантроп и гейдельбергский человек. Они отличались большими надбровными дугами, отсутствием подбородочного выступа, низким и покатым лбом. Масса мозга достигала 800 - 1000 г. Они жили в пещерах, использовали огонь, изготавливали каменные орудия.

Древние люди.

Неандертальцы появились около 200 000 лет назад. Объем их мозга возрос до 1 400 см3. У них была зачаточная речь, судя по особенностям строения нижней челюсти. Современные люди.

Появились 40 - 50 тыс. лет назад. А около 28 000 лет назад кроманьонцы окончательно вытеснили неандертальцев.

Они были высокого роста (до 180 см), с высоким лбом и объемом черепной коробки до 1600 см3. У них отсутствовал сплошной надглазный валик, имелся подбородочный выступ, и была хорошо развита членораздельная, речь. Кроманьонцы изготавливали разнообразные орудия труда из кости, камня, приручали животных и начали осваивать земледелие.

Современное человечество принадлежит к виду - Человек разумный. Внутри вида выделяют три ' большие расы: негроидную, европеоидную и монголоидную. Различия между расами сводятся к особенностям цвета кожи, волос, глаз, формы носа, губ и т.д. Возникли эти различия в процессе приспособления человеческих популяций к местным природным условиям.

Надо сказать, что до сих пор бытует мнение о том, что общественная сущность людей отражает биологические закономерности («социальный дарвинизм»), а расы разделяются на высшие и низшие (расизм). Одним из появлений расизма является фашизм.

Важную роль в эволюции человека сыграли биологические и социальные факторы.

Биологические факторы

1. Древесный образ жизни (совместное действие зрительного анализатора и руки способствовало прогрессивному развитию коры головного мозга и манипулированию предметами).

2. Стадный образ жизни (способствовал выработке сигнальных систем).

3. Способность к прямохождению (освободила передние конечности для манипулирования ими).

4. Большой объем головного мозга (материальный субстрат высшей нервной деятельности).

Социальные факторы

1. Трудовая деятельность (сложные манипуляции рукой привели к ее функциональным и морфологическим изменениям. Рука - не только орган труда, она и его продукт).

2. Совместная трудовая деятельность (привела к совершенствованию сигнальных систем, мозга, развитию речи, изменению гортани).

3. Потребление мяса, использование огня и одомашнивание животных.

4. Расселение людей и становление общественных отношений.

При этом ведущими факторами были труд и изготовление орудий труда.

31. Клеточная организация живых систем (структура клетки)

Живая клетка является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации.

Основы клеточной теории были заложены немецкими учеными Т. Шванном и М.Я. Шлейденом в XIX веке. Основное положение клеточной теории состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению.

ПОСТУЛАТЫ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ:

1. Все живые организмы состоят из клеток.

2. Клетки одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу и выполняемым функциям.

3. Размножение клеток происходит путем деления исходной (материнской) клетки.

4. Многоклеточные организмы представляют собой сложные комплексы клеток, объединенные целостные системы тканей и органов, связанных между собой межклеточными, гуморальными, нервными формами регуляции.

Размеры клеток колеблются от одной тысячной сантиметра до 10 см, что встречается редко.

Клетки образуют ткани, несколько типов тканей -- органы, группы органов - системы организма.

Клетка имеет сложную структуру. В состав клетки входят: ядро, цитоплазма и мембрана.

Существуют организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют структурно оформленного ядра. Это так называемые ПРОКАРИОТЫ.

Считают, что они являются предшественниками ЭУКАРИОТОВ (ядерное содержимое которых заключено в ядерную оболочку), которые появились около 3 млрд. лет тому назад.

К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, а к эукариотам -- все остальные клетки, начиная от низших растений до человека.

Структура прокариотической клетки:

1) нуклеоид (циклическая молекула ДНК); 2) впячивания плазмолеммы; 3) ферменты на клеточных складках (выполняют синтез углеводов, липидов, фотосинтез); 4) цитоплазма; 5) рибосомы (отвечают за синтез белков); 6) мембрана; 7) клеточная стенка.

Структура эукариотической клетки:

1. Животная клетка:

1) ядро с ядрышком; 2) цитоплазматическая мембрана; 3) эндоплазматическая сеть; 4) пиноцитозная вакуоль; 5) лизосома; 6) аппарат Гольджи; 7) жировые включения; 8) центриоли; 9) митохондрии; 10) полирибосомы.

2. Растительная клетка:

1) ядро с ядрышком; 2) цитоплазматическая мембрана; 3) эндоплазматическая сеть; 4) плазмодесма; 5) пиноцитозная вакуоль; 6) аппарат Гольджи; 7) лизосома; 8) митохондрии; 9) полирибосомы; 10) вакуоль; 11) хлоропласт.

Основное отличие прокариотической клетки от эукариотической в том, что у последней молекула ДНК связана с белком и организована в хромосомы, которые располагаются в ядре. Эукариотические клетки обычно крупнее прокариотических.

32. Химический состав клетки (элементарный, молекулярный - неорганические и органические вещества)

Химические соединения, входящие с состав клетки разделят условно на органические и неорганические.

К органическим относятся:

БЕЛКИ - 10-20%;

ЖИРЫ - 1-5%;

УГЛЕВОДЫ - 0,2-2%;

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ - 1-2%;

АТФ - 0,1-0,5%.

К неорганическим относятся:

ВОДА - 70-85%;

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ - 1-1,5%.

Остановимся более подробно на функциях химических соединений, входящих в состав клетки.

Вода выполняет следующие функции:

1) является универсальным растворителем;

2) необходима для гидролиза и окисления высокомолекулярных веществ (белков, жиров, углеводов);

3) обеспечивает перенос необходимых веществ и выделение вредных продуктов;

4) теплорегулятор клетки и организма в целом;

5) осморегулятор.

Минеральные вещества выполняют функции:

1) поддерживают постоянство внутренней среды организма за счет влияния на кислотно-щелочное равновесие крови, плазмы, межклеточной жидкости;

2) обеспечивают постоянство осмотического давления, следовательно, поступление воды в клетку;

3) активация ферментов;

4) соединение с органическими веществами.

Белки - это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки обладают первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурами. Белки делятся на два класса: фибриллярные и глобулярные.

Белки выполняют следующие функции:

1) ферментативную (входят в состав ферментов);

2) структурную (входят в состав мембран, рибосом, хромосом);

3) транспортную (переносят кислород- гемоглобин);

4) двигательную (обеспечивают сокращение мускулатуры, движение жгутиков, ресничек, хромосом при делении и т.д.);

5) защитную (входят в состав антител и защитных покровов: волос рогов, копыт и т.д.);

6) энергетическую (при расщеплении 1г белка выделяется 17,1 кДж энергии).

Углеводы подразделяют на моносахариды и полисахариды.

Их функции следующие:

1) основной источник энергии в клетке (окисление 1г глюкозы дает 17,1 кДж энергии);

2) структурная (строительный материал) - целлюлозная стенка у растений;

3) играют роль запасных питательных веществ: крахмал в растительных клетках, гликоген - в животных;

4) исходное органическое вещество в цепи питания.

Липиды -- жироподобные вещества, у которых одна молекула жирной кислоты замещена Н3РО4.

Липиды выполняют следующие функции:

1) структурная (входит в состав мембран);

2) форма депонирования энергии (окисление 1г жира дает 39 кДж энергии);

3) защитная функция (защитный каркас для внутренних органов, теплорегуляция, подкожный жир обеспечивает эластичность);

4) компонент витаминов, растительных пигментов;

5) источник воды для животных организмов.

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В состав нуклеиновых кислот входят: азотистое основание, углевод, остаток фосфорной кислоты.

ДНК выполняет в клетке следующие функции:

1) химическая основа хромосомного генетического материала (гена);

2) синтез ДНК;

3) синтез РНК;

4) закодированная информация о структуре белков.

Функции РНК:

1) иРНК (информационная) передает закодированную информацию о первичной структуре белковой молекулы;

2) рРНК (рибосомная) входит в состав рибосом;

3) тРНК (транспортная) переносит аминокислоты к рибосомам.

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). В состав АТФ входят: аденин, 3 остатка фосфорной кислоты, углевод (рибоза).

АТФ в клетке выполняет следующие функции:

1) отщепление фосфорной группы сопровождается выделением 40 кДж энергии (при разрыве обычной химической связи выделяется 12 кДж), поэтому АТФ обеспечивает энергией процессы жизнедеятельности клетки.

33. Биосфера - определение. Учение В.И. Вернадского о биосфере

Термин «биосфера» был введен австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. для обозначения оболочки Земли, населенной живыми организмами.

Более глубоко и широко биосфера представлена в трудах Владимира Ивановича Вернадского.

БИОСФЕРА - это вместилище жизни, сложная, целостная система, динамическое равновесие которой проявляется множеством параметров. Само слово «биосфера» произошло от слов «био» и «сфера» - это область активной жизни, охватывающей нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и гидросферу.

В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда обитания органически связаны между, собой и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему.

В.И.Вернадский писал: «Биосфера - это среда нашей жизни, это та «природа», о которой мы говорим в разговорном языке. Человек, прежде всего, своим дыханием, проявлением своих функций, неразрывно связан с этой «природой», хотя бы он жил в городе или в уединенном домике».

«Человек ... как и все живые организмы, как всякое живое вещество, есть определенная функция биосферы ... составляет определенную закономерность строения биосферы».

БИОСФЕРА -- это совокупность всех живых существ в природе, которая имеет свои границы.

Основные идеи Вернадского по проблемам биосферы сложились в начале прошлого столетия. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, основа которой - взаимодействие живого и косного веществ. Сама биосфера является продуктом длительного развития нашей планеты.

Главной особенностью биосферы ученый считал миграцию атомов химических соединений, вызываемой энергией Солнца и проявляющуюся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов.

Эта биогенная миграция подчиняется двум биогеохимическим принципам:

1) стремится к максимальному проявлению - возникает «всюдность» жизни;

2) приводит к выживанию организмов, увеличивающих биологическую миграцию атомов.

Исходя из этого, можно сказать, что БИОСФЕРА - это область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космическую энергию в земную - электрическую, химическую, механическую, тепловую и т.д.

Биосфера включает в себя:

1) живые организмы;

2) биогенное вещество (уголь, нефть, известняки и др., ископаемые материалы, органического характера);

3) косное вещество (в его образовании живое не участвует);

4) биокосное вещество (создается с помощью живых организмов);

5) вещество космического происхождения.

В главных чертах охарактеризуем биосферу по отдельным оболочкам, которые она охватывает.

АТМОСФЕРА.

Ее протяженность - 2-3 тыс. км. Граница жизни распространяется до 10 км (споры грибов и бактерий обнаруживают на высоте до 20 км). Атмосферу составляют оболочки: тропосфера, стратосфера и ионосфера.

ТРОПОСФЕРА - нижний слой атмосферы высотой 15 км, включает взвешенные в воздухе водяные пары, перемешивающиеся при неравномерном нагревании поверхности Земли.

СТРАТОСФЕРА - слой, лежащий выше тропосферы до высоты 40 км. В верхней части свободный кислород превращается в озон, который образует экран, поглощающий космические излучения и коротковолновые ультрафиолетовые лучи Солнца, губительные для живого.

ИОНОСФЕРА - слой, находящийся выше стратосферы, где преобладают разряженные газы.

ЛИТОСФЕРА.

Ее протяженность составляет 30-70 км, а границы жизни - 6-8 м (до 100 м). Это твердая каменная оболочка Земли. Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитные и базальтовые слои. На поверхности литосферы находится почва - слой Земли, изменяемый атмосферой и организмами. Остатки живых организмов разлагаются в почве редуцентами, которые включают в круговорот химические элементы, использующиеся зелеными растениями. Растения играют космическую роль, являясь посредником между Солнцем и всем живым на Земле, так как выделяют кислород и синтезируют органические вещества.

ГИДРОСФЕРА.

Занимает 70% поверхности Земли, ее протяженность - 11 км (Марианская впадина).

Это водная оболочка Земли, расположенная между атмосферой и земной корой. Мировой океан имеет среднюю глубину 3,8 км, максимальную - до 11 км, в нем растворены соединения до 100 химических элементов и, что особенно важно для животных и растений - кислород и углекислый газ. Живые организмы, населяющие Мировой океан, подразделяются на планктон и бентос. Планктон - населяет водную толщу, а бентос - прикреплен ко дну. Океан оказывает большое влияние на климат - смягчает жару и холод. На дне происходят процессы отложения осадочных пород.

Биосфера - это саморегулирующаяся система, в которой все живые организмы связаны между собой. Эта система формировалась сотни тысяч лет и имела три этапа развития:

1) нижний палеолит, во времена которого происходило основное формирование биомассы планеты, - верхний палеолит;

2) от верхнего палеолита до начала нашего тысячелетия. Это время, когда вмешательство человека, считающего себя высшим существом, привело к первому крупнейшему экологическому кризису, повлекшему за собой вымирание многих видов крупных животных;

3) развитие научно-технического прогресса и нерациональное природопользование. Он продолжается до наших дней.

34. Понятие о живом веществе биосферы. Функции живого вещества в биосфере

Живым веществом биосферы называют совокупность всех живых организмов. Оно представляет собой открытую систему, для которой характерны рост, размножение, распространение, обмен веществ и энергии с внешней средой. Количественное выражение живого вещества - биомасса. Биомасса Земли составляет 2,423*1012 т, из них на растения приходится 97%, на животных - 3%.

Роль живого вещества в природе планеты велика. В целом живое вещество обеспечивает главную функцию биосферы - круговорот веществ в природе (циклическое перемещение и превращение воды, газов и химических элементов).

Биологический круговорот включает:

а) аккумуляцию элементов в живых организмах;

б) минерализацию веществ в результате разложения мертвых организмов.

В процессе круговорота живое вещество выполняет следующие функции:

1) ГАЗОВУЮ - постоянный газообмен с окружающей средой в процессе дыхания растений и животных и фотосинтеза растений;

2) КОНЦЕНТРАЦИОННУЮ - биогенная миграция атомов в живые организмы, и после их отмирания - в неживую природу;

3) ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНУЮ - обмен веществ и энергии с внешней средой; при диссимиляции окисляются органические вещества, выделяемая энергия аккумулируется в АТФ; при ассимиляции энергия АТФ и органические вещества используются для образования необходимых организму веществ;

4) БИОХИМИЧЕСКУЮ - химические превращения веществ и энергии, составляющие основу жизнедеятельности организмов.

35. Ноосфера - определение и характеристика. Этапы и условия становления ноосферы

Человек своей деятельностью создает новую оболочку Земли - ноосферу (т.е. сферу разума жизни).

Сам термин «ноосфера» возник в 1926 г. в Париже во время обсуждения доклада Вернадского, где он излагал концепцию развития биосферы. Его предложил французский исследователь Э. Леруа.

НООСФЕРА - это новое, эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития.

Условия, необходимые для становления и существования ноосферы.

1. Заселение человеком всей планеты. На Земле действительно не осталось места, не подвергавшегося в той или иной степени воздействию человека.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. Средства связи непрестанно развиваются и совершенствуются. Для обмена информацией широко применяется скоростная авиация, факсы, сеть «Интернет», телевидение, радио и т.д.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми государствами Земли. Возникла Организация Объединенных Наций (ООН), которая помимо участия в ряде локальных конфликтных ситуаций создала ряд специальных международных организаций для обеспечения сотрудничества в различных областях культурной и практической деятельности.

4. Преобладание геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере. Человеческая: деятельность изменила состав речных, озерных и морских вод, определила глобальные климатические изменения, влияет на уровень мирового океана, сохранность озонового слоя Земли и т.д.

5. Расширение границ биосферы и выход в космос. Эта была мысль Вернадского, и она осуществилась, человек вышел в Космос.

6. Открытие новых источников энергии. Например, энергия атомного распада нашла применение в работе атомных реакторов, электростанций, атомных бомб.

7. Равенство людей всех рас и религий. После второй мировой войны произошло разрушение колониальных империй, созданных в конце XIX века (Африка, Южная Азия). Почти во всех странах мира люди разных вероисповеданий равноправны.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики. Роль народных масс в жизни большинства людей, несомненно, возрастает.

9. Свобода научной мысли и научного поиска от давления религиозных, философских и политических настроений и создание в общественном и государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.

10. Подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания, голода, нищеты и ослабление влияния болезней. Процесс улучшения условий жизни идет очень неравномерно (в ' разных странах по-разному). Положение с ослаблением влияния болезней достаточно сложно: появились новые болезни (рак, СПИД, аллергические и т.д.).

11. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения. Первые шаги, несомненно, начали осуществляться со второй половины XX века к разумному использованию природных ресурсов.

12. Исключение войн из жизни общества. Это условие Вернадский считал чрезвычайно важным для создания и существования ноосферы. Оно еще не выполнено.

Таким образом, мы видим, что налицо почти все те конкретные признаки, на которые указывал Вернадский, позволяющие отличить ноосферу от существовавших ранее состояний биосферы. Процесс перехода биосферы в ноосферу будет постепенным и явится действующей стратегией выживания и достижения разумного будущего человечества.

По Вернадскому НООСФЕРА - это качественно новая форма организованности, возникающая при взаимодействии природы и общества.

В последние годы под НООСФЕРОЙ - понимается планетарное и космическое пространство, которое преобразуется и управляется человеческим Разумом, гарантирующим прогрессивное его развитие.

Возможно, уместнее было бы говорить о ноосфере, когда человек сможет разумно распоряжаться своим могуществом и обеспечить такое взаимодействие с окружающей средой, которое позволит развиваться и человеку, и природе, и обществу.

36. Физиология человека. Характеристика физиологических систем человека (нервная, эндокринная, сердечнососудистая, дыхательная, выделительная и пищеварительная)

Физиология - наука о жизнедеятельности организма.

Организм человека - это открытая система, энергия, вещество и информация потребляются и трансформируются.

Управление физиологическими процессами организма осуществляется центральной нервной системой, вегетативной нервной системой, эндокринной системой, кровью и лимфой.

Центральная нервная система представлена головным мозгом и образует функциональное целое с периферической нервной системой.

Мозг человека подразделяется на 5 отделов:

1 - передний мозг (мозговая кора и мозолистое тело);

2 - промежуточный мозг (таламус и гипоталамус);

3 - средний мозг;

4 - мозжечок;

5 - продолговатый мозг.

С целью контролирования физиологической деятельности головного мозга в медицине сегодня используется электроэнцефалограмма (ЭКГ).

Кора головного мозга отвечает за высшие психические акты: речь, мышление, осмысленные действия.

Спинной мозг ответственен за условные и безусловные рефлексы.

Вегетативная нервная система отвечает за нервную регуляцию внутренней среды организма.

Человек избирательно относится к информации (лишь 1% поступающей к нему информации он способен заключить в свою долговременную память).

Эндокринная система - гипоталамус, эпифиз, гипофиз, щитовидная и околощитовидная железы, надпочечники, поджелудочная железа, половые железы.

Продуктами внутренней секреции являются гормоны (белки и липиды). Гормоны выделяются в кровь и лимфу и, достигнув, органа - мишени, оказывают на него специфическое воздействие.

Жидкие среды: кровь и лимфа - обеспечивают обмен веществ.

Кровь:

1) переносит кислород от органов дыхания к тканям и углекислый газ от тканей к органам дыхания; \

2) доставляет питательные вещества от органов пищеварения к тканям, а продукты обмена к органам выделения;

3) участвует в поддержании постоянной температуры тела и регуляции водно-солевого обмена и кислотно-щелочного равновесия в организме;

4) выполняет функцию защиты от микроорганизмов и инородных тел.

Лимфа - бесцветная жидкость:

1) обеспечивает обмен веществ между кровью и. тканями организма;

2) удаляет вещества, не поглощаемые кровеносными капиллярами.

Сердце обеспечивает кровоток. Сердце вместе с сосудами (артериями, венами, капиллярами) образует сердечно-сосудистую систему.

Функция дыхания - перевод кислорода в кровь и выделение углекислого газа. Главным образом дыхание осуществляется через легкие (лишь 1-1,5 % кислорода в организм поступает через кожу и пищеварительный тракт).

Функция желудочно-кишечного тракта - механическая, обработка пищи, ее переваривание, всасывание продуктов переваривания и включение их в кровоток, выведение чуждых организму вещественных образований.

37. Концепция здоровья. Условия ортобиоза. Валеология - понятие

ЗДОРОВЬЕ - это комплексная, интегральная и качественная характеристика организма и личности человека.

ЗДОРОВЬЕ - это состояние максимальной адаптации (биологической и социальной) человека к окружающей среде.

ЗДОРОВЬЕ - это состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие болезней или физических дефектов.

ЗДОРОВЬЕ - это количество резервов в организме, это максимальная производительность органов при сохранении качественных пределов их функций. (У каждого человека есть свои резервы здоровья. Например, в спокойном состоянии через легкие проходит 5-9 л воздуха в минуту. А легкие спортсмена могут пропустить в 30 раз больше. Это и есть резерв организма.)

В жизни человека имеют место различные ценности: уровень благосостояния, материальное и духовное богатство, но самую высокую ступень на этой лестнице занимает - здоровье. Причем по мере роста благосостояния населения, удовлетворения его естественных первичных потребностей в пище, жилье и других благах, - относительная ценность здоровья все более возрастает и человек уделяет ему все большее внимание.

Правильный образ жизни И. И. Мечников называл ортобиозом («орто» -- прямой, правильный; «био» -- связанный с жизнью).

Кратко рассмотрим восемь важнейших условий ортобиоза -- какими они представляются с точки зрения современной науки.

1. Труд, являющийся важнейшим условием физиологического благополучия. Органы-тунеядцы быстро чахнут.

2. Нормальный сон. Дирижером симфонии жизни, старящимся в первую очередь, является мозг. Средством же восстановления его сил, даваемым самой природой, служит в первую очередь состояние сна. Понятно поэтому, что правильное использование этого блага абсолютно необходимо.

3. Положительные эмоции. Их обеспечивают доброжелательное отношение к другим людям, юмор, оптимизм. Надо фиксировать внимание на хорошем и уметь радоваться ему.

4. Рациональное питание. Рациональным оно должно быть по качеству, по количеству и по режиму.

5. Избегать алкоголя и никотина -- важное условие ортобиоза. Алкоголь -- яд для всех клеток тела. Слабеют нервные процессы, особенно тормозной. Дрябнет сердечная мышца. От алкоголя тяжело страдает печень -- она перестает должным образом выполнять свою барьерную, защитную роль. Кишечные яды все свободнее проникают в кровь, и закономерный конец алкоголика -- тяжелое отравление этими ядами, известное под наименованием «белой горячки». Табачный яд -- целый букет вредностей. Никотин -- нервно-сосудистый яд. Он бьет современного человека в самое больное место -- усиливает атеросклероз. От инфаркта миокарда курящие умирают в 11 раз, от рака легких в 13 раз чаще, чем некурящие. Живут они на 10 лет меньше.

6. Соблюдение режима, т. е. выполнение определенной деятельности организма в определенное время, приводит к образованию в мозгу условных рефлексов на время. В результате привычное время еды настраивает организм на принятие и переваривание пищи, привычное время для работы -- на соответствующую форму деятельности.

7. Закаливание организма -- важное условие ортобиоза. Под закаливанием понимают процесс приспособления организма к неблагоприятным внешним воздействиям, главным образом к ходовому фактору, причем приспособление это достигается путем использования естественных сил природы -- солнечных лучей, воздуха, воды.

8. Физические упражнения, достаточный объем двигательной активности; это -- важнейший элемент физической культуры и правильного образа жизни.

ВАЛЕОЛОГИЯ (лат. vale -- стандартная для Древнего Рима форма приветствия «будь здоров»; греч. льгпт -- учение) -- это наука, или философско-религиозная концепция о здоровье, здоровом образе жизни, об адекватном реагировании организма на быстро меняющиеся реалии жизни.

Термин «валеология» был предложен для использования в современной образовательной и медицинской практике в начале 80-х гг. двадцатого столетия И.И. Брехманом.

Валеология изучает уровень, потенциал и резервы физического и психического здоровья, а также методики, средства, технологии сохранения и укрепления здоровья.

Предметом валеологии является индивидуальное здоровье человека как категория качества жизни. В отличие от других наук о человеке, здоровье определяется как самостоятельная категория, сущность которой может быть определена количественно и качественно, а также управляема на разных уровнях - физическом, психическом и социальном.

Валеология обучает качествам, необходимым для здоровой и успешной повседневной жизни, а также знакомит с психологическими ловушками личностного роста. В ней содержатся практические знания, необходимые на каждый день: управление временем, выработка необходимых для достижения успеха черт характера, обучение восприятию и пониманию партнёра, а также основные навыки психологии счастья и здоровья. В валеологии кратко излагаются практические советы и знания на каждый день, собранные из множества источников и систематизированные. Валеология включает упражнения и методики оздоровления организма.

38. Кибернетика (исходные понятия). Качественная характеристика информации

Кибернетика (от греч. kybernetik -- искусство управления) - это наука, занимающаяся исследованиями процессов управления сложными системами с обратной связью. Она возникла на стыке математики, техники и нейрофизиологии, и ее интересует целый класс как живых, так и неживых систем, в которых существуют механизмы обратной связи. Основателем кибернетики считается американский математик Н. Винер, выпустивший в 1948 г. книгу "Кибернетика".

Кибернетика изучает способы связи и модели управления, и в этом исследовании ей понадобилось ввести понятие информации (от лат. informatio -- ознакомление, разъяснение) как меры организованности системы в противоположность понятию энтропии как меры неорганизованности. Понятие информации имеет такое большое значение, что оно вошло в заглавие нового научного направления, возникшего на базе кибернетики -- информатики (соединение слов информация и математика).

С повышением энтропии уменьшается информация (поскольку все усредняется) и, наоборот, понижение энтропии увеличивает информацию. Связь информации с энтропией свидетельствует и о связи информации с энергией. Энергия (от греч. energia -- деятельность) характеризует общую меру различных видов движения и взаимодействия.

Информация характеризует меру разнообразия систем. Хотя информация и энергия относительно обособлены друг от друга, тем не менее, они связаны между собой. Информация растет с повышением разнообразия системы. Одним из основных законов кибернетики является закон необходимого разнообразия: эффективное управление какой-либо системой возможно только в том случае, когда разнообразие управляющей системы больше разнообразия управляемой системы. Значит, чем больше мы имеем информации о системе, которой собираемся управлять, тем эффективнее будет проходить этот процесс.

Общее значение кибернетики обозначается в следующих направлениях:

1. Философское значение -- дает новое представление о мире, основанное на роли связи, управления, информации, организованности, обратной связи, целесообразности, вероятности.

2. Социальное значение -- дает новое представление об обществе как организованной целой системе.

3. Общенаучное значение -- дает новые понятия управления, методы исследования, формирует гипотезы о внутреннем составе и строении систем.

4. Методологическое значение -- изучая простые технические системы, выдвигает гипотезы о работе сложных систем (живых организмов, мышления людей).

5. Техническое значение -- создание ЭВМ, роботов, персональных компьютеров. ЭВМ и персональные компьютеры облегчают умственный труд, заменяя человеческий мозг в его наиболее простых и рутинных функциях. ЭВМ работают по принципу "да-нет", и этого оказалось достаточно для того, чтобы создать вычислительные машины, хотя и уступающие мозгу в гибкости, но превосходящие его по быстроте выполнения вычислительных операций. Если же будут построены не просто человекоподобные роботы, но и превосходящие его по уму, то это повод не только для радости, но и для беспокойства, связанного как с роботизацией самого человека, так и с проблемой возможного выхода машин из-под контроля людей и даже возможного порабощения ими человека.

Качественная характеристика информации.

Возможность и эффективность использования информации обусловливаются такими основными ее потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.

Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта.

Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных.

Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, т.е. недостаточная для принятия правильного решения, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых пользователем решений.

Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования.

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

39. Концепции самоорганизации: синергетика

К установлению общего взгляда на процессы самоорганизации разные ученые шли различными путями. Автор самого термина "синергетика" немецкий физик Герман Хакен исследовал механизмы кооперативных процессов, которые происходят в твердом лазере. Он выяснил, что частицы, составляющие активную среду резонатора, под воздействием внешнего светового поля начинают колебаться в одной фазе. В результате этого между ними устанавливается когерентное, или согласованное, взаимодействие, которое в конечном итоге приводит к их кооперативному поведению.

Самоорганизация, по определению Хакена, -- спонтанное образование высокоупорядоченных структур из зародышей или даже хаоса, спонтанный переход от неупорядоченного состояния к упорядоченному за счет совместного, кооперативного (синхронного) действия многих подсистем. Хакен считает, что название новой дисциплины синергетикой обусловлено тем, что в ней исследуются совместные действия многих элементов систем, и для нахождения общих принципов, управляющих самоорганизацией, необходимо кооперирование многих различных дисциплин. Таким образом, при самоорганизации из хаоса порождается порядок. Синергетика сформулировала принцип самодвижения в неживой природе, создание более сложных систем из более простых. Синергетика ввела случайность на макроскопический уровень, подтвердив тем самым выводы механики для микроскопического уровня. Синергетика подтвердила вывод теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии и объясняет образование веществ. С точки зрения синергетики энергия как бы застывает в виде кристаллов, превращаясь из кинетической в потенциальную. Вещество -- это застывшая энергия. Энергия -- понятие, характеризующее способность производить работу, но энергия сейчас может пониматься не только в смысле механической работы, но и как созидатель новых структур.

Энтропия -- это форма выражения количества связанной энергии, которую имеет вещество. Энергия -- творец, энтропия -- мера творчества.

Синергетика отвечает на вопрос, за счет чего происходит эволюция в природе. Везде, где создаются новые структуры, необходим приток энергии и обмен со средой. Если в эволюции небесных тел мы видим результат производства, то в синергетике изучается процесс творчества природы. Синергетика подтверждает вывод теории относительности: энергия творит более высокие уровни организации.

Развитие понимается в синергетике как процесс становления качественно нового, того, что еще не существовало в природе и предсказать которое невозможно. Механизм, который ею предлагается, -- это спонтанная флуктуация, событие в точке бифуркации, экспоненциальный процесс до определенного момента. Основным понятием предстает понятие неустойчивости. Так из хаоса (неустойчивости) рождается космос. Частицы порождаются энергией по модели, сформулированной в синергетике. Первые частицы, которые появились, были нестабильными элементарными частицами без массы покоя и с кратчайшим временем существования. Затем они превратились в стабильные, существующие и поныне. Итак, последовательность рождения материи из вакуума: спонтанность флуктуации --> точка бифуркации --> черные мини-дыры -->пространство-время --> частицы.

Квантовый вакуум отличается от "ничто" тем, что имеет универсальные постоянные, которые могут служить аналогом всеединства. Размеры Вселенной растут по экспоненте как следствие неустойчивости вакуума. В результате расширения Вселенной при зарождении материи Вселенная приближается к первоначальному состоянию вакуума. Потом возможна новая флуктуация.

Таким образом, если кибернетика решает проблему рождения разума, то синергетика -- проблему рождения материи.

Необходимо подчеркнуть, что синергетика является научным направлением, изучающим открытые системы в состояниях, далеких от равновесия.

40. Искусственный разум: перспективы развития

Искусственный интеллект: научное направление, в рамках которого ставятся и решаются задачи программного моделирования тех видов человеческой деятельности, которые традиционно считаются интеллектуальными (например, представление знаний, обучение, обобщение и т.п.).

Интеллект -- это способность решать интеллектуальные задачи путем приобретения, запоминания и целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте и адаптации к разнообразным обстоятельствам.

Нахождение решения задач, относящихся к интеллектуальным, являются для человека вполне естественным. Подобного рода деятельность требует участия интеллекта человека.

Возникает вопрос: «Может ли машина мыслить? Может машина рассуждать, догадываться и делать выводы?»

Искусственный разум, конечно, на сегодняшний день еще не создан, но программы, решающие интеллектуальные задачи уже существуют.

То, что раньше казалось вершиной человеческого творчества - игра в шахматы, на сегодняшний день даже не относят к проблеме искусственного интеллекта. Человек в процессе игры в шахматы может выбрать победную комбинацию интуитивно, причем иногда довольно быстро, даже не рассматривая заведомо ведущих к выигрышу вариантов. Как и почему это происходит, неясно пока даже крупнейшим специалистам по изучению человеческого интеллекта, и тем более непонятно, сможет ли когда-нибудь искусственный разум действовать как человеческий? Решение этой задачи еще весьма далеко от завершения. Поэтому почти все шахматные программы, созданные к сегодняшнему дню, построены на основе распространенного принципа решения компьютерных задач: последовательного перебора возможных вариантов.

Область искусственного интеллекта, нашедшее наиболее широкое применение - нейронные сети. Основная их особенность - это способность к самообучению на конкретных примерах.

Целесообразно использовать нейронные методы в заданиях, где много входных данных, в задачах: с неполной или «зашумленной» информацией, а также в таких, где решение можно найти интуитивно.

Нейросети применяются для предсказания рынков, оптимизации товарных и денежных потоков, анализа и обобщения социологических опросов, предсказание динамики политических рейтингов, оптимизации производственного процесса, комплексной диагностики качества продукции и для многого другого.

Перспективы развития.

Современное состояние исследований в области искусственного интеллекта характеризуется развитием следующих четырех глобальных направлений.

1. Во-первых, это направление, которое в самом широком смысле можно определить как проблему представления знаний и работы с ними. Сюда относятся задачи создания специальных языков для представления знаний в вычислительных машинах; программных и аппаратных средств для манипулирования знаниями, с пополнением баз знаний, устранением в них противоречий; исследования в области создания специальных логик, позволяющих пополнять и обобщать сведения, хранимые в базе знаний (примеры - временная и пространственная логика, индуктивная логика для поиска закономерностей по набору конкретных примеров).

2. Второе глобальное направление, связанное с созданием и внедрением интеллектуальных систем, определяется как планирование целесообразного поведения. В рамках этого направления решается задача создания так называемого "интеллектуального интерфейса". Речь идет о создании комплекса средств, которые позволили бы в будущем ставить для машин задачи, не выходя за рамки профессионального языка, которым обычно пользуются специалисты в той или иной проблемной области. В такой постановке задача планирования включает в себя проблемы, связанные как с формированием целей и их перестройкой, так и с созданием стратегий для достижения этих целей на основе имеющейся в базе знаний информации.

3. Содержание третьего глобального направления составляет цикл исследований по созданию средств коммуникации, обеспечивающих общение человека и интеллектуальной системы на языке, максимально приближенном к обычному естественному языку. Здесь исследуются различные модели синтаксиса и семантики естественных языков, способы хранения знаний о языке в памяти искусственных интеллектуальных систем, проблемы анализа и синтеза текстов и способы построения специализированных лингвистических процессоров, осуществляющих перевод информации, содержащейся в поступающих в систему текстах ,в те внутренние представления, на которых строится работа других подсистем.