30. Экология как наука. Основные законы экологии.

Экология (от др.-греч. обиталище, жилище, дом, имущество и понятие, учение, наука) — наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов».

Современное значение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. В настоящее время чаще всего под экологическими вопросами ошибочно понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды.

В 1910 г. на Третьем Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе были выделены три подраздела экологии:

Аутэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде).

Демэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой.

Синэкология — раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.

Также выделяют геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека и др.

Объекты исследования экологии — в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем.

Главная задача прикладной экологии — разработка принципов рационального использования природных ресурсов на основе сформулированных общих закономерностей организации жизни.

Методы исследований в экологии подразделяются на полевые, экспериментальные и методы моделирования.

Б. Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии:

-Всё связано со всем

-Ничто не исчезает в никуда

-Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.

-Ничто не даётся даром (вольный перевод — в оригинале что-то вроде «Бесплатных обедов не бывает»)

Второй и четвёртый законы по сути являются перефразировкой основного закона физики — сохранения вещества и энергии. Первый и третий законы — действительно основополагающие законы экологии, на которых должна строиться парадигма данной науки. Основным законом является первый, который может считаться основой экологической философии.

31. Космология как наука. Модели происхождения Вселенной.

Космология – раздел астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом. Основу этой дисциплины составляют математика, физика и астрономия.

Концепция ТБВ возникла в 20-х годах 20-го века. Основываясь на созданной незадолго до того ОТО, физик Фридман пришел к выводу, что в силу каких-то пока не ясных причин Вселенная внезапно возникла в очень малом, практически точечном объеме чудовищной плотности и температуры (так называемой сингулярности) и стала стремительно расширяться. Размеры «зародыша» Вселенной сопоставляют с размерами атомного ядра, т.е. 10^-15 м. Ученик Фридмана Гамов рассчитал в конце 40^х модель горячей взрывающейся Вселенной, положив начало так называемой теории "Большого взрыва". Широкое распространение она получила с середины 1960^х годов.

До БВ не существовало ни вещества, ни времени, ни пространства. События в первую секунду протекали стремительно. Вначале образовалось излучение (фотоны), затем частицы вещества - кварки и антикварки. В течение той же секунды из кварков и антикварков образовались протоны, антипротоны и нейтроны. Далее стали частыми реакции аннигиляции, т.к. вещество новорожденной Вселенной было очень плотно, частицы постоянно между собою сталкивались. Во Вселенной преобладало излучение.

К исходу первой секунды, когда температура Вселенной упала до 10 млрд. градусов, образовались и др. элем. частицы, в.т.ч. электрон и парная ему античастица - позитрон. Так вышло, что частиц вещества было на ничтожную долю % больше, чем частиц антивещества. Этот факт до сих пор нуждается в объяснении, однако наша Вселенная состоит из вещества, а не из антивещества.

К 3^ей минуте из четверти всех протонов и нейтронов образовались ядра гелия. Через несколько 100.000 лет расширяющаяся Вселенная остыла настолько, что ядра гелия и протоны смогли удерживать возле себя электроны. Так образовались атомы гелия и водорода. Излучение, не сдерживаемое больше свободными электронами, смогло распространяться на значительные расстояния. Мы до сих пор можем на Земле "слышать" отголоски того излучения, предсказанного Гаммовым (Реликтовое, равномерно приходит со всех сторон и соответствует излучению тела, нагретого всего до 3 К).

 При расширении, в общем, однородной Вселенной в тех или иных ее местах образовывались случайные сгущения. Но именно эти "случайности" стали зачатками больших уплотнений и центрами концентрации вещества. Так во Вселенной образовались области, где вещество собиралось, и области, где его почти не было. Под воздействием гравитации появившиеся уплотнения росли. В местах таких уплотнений стали образовываться галактики, скопления и сверхскопления галактик.

Близка к теории БВ и модель «раздувающейся Вселенной», отличающаяся описанием процессов в течение первых микроскопических долей секунды (10^-30 c) после начала расширения.

Дополненная теорией ядерных реакций в остывающем по мере своего расширения правеществе теория БВ позволила рассчитать относительные концентрации (распространенность) водорода, дейтерия и более тяжелых химических элементов в природе, что также оказалось в согласии с результатами наблюдений. В последнюю четверть двадцатого века теория БВ стала практически общепринятой в космологии.

Согласно одной из альтернативных теорий (так называемой «бесконечно пульсирующей Вселенной»), мир никогда не возникал и никогда не исчезнет (или по другому рождается и умирает бесконечное количество раз), но обладает периодичностью, при этом под сотворением мира понимается точка отсчета после которой мир строится заново (она же обозначает и конец мира).

32. Строение Солнечной системы. Планеты земной группы и планеты гиганты.

9 планет, вращ. вокруг Солнца делят на 2 группы: планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон).

Планеты Земной группы. Сравнительно невелики, медленно вращаются вокруг своих осей, мало спутников (Меркурий, Венеры — 0, Земля — 1, Марс — 2). У Меркурия атмосферы практически нет, очень плотная у Венеры состоит из СО2, что приводит к сильному парниковому эффекту. Земля имеет плотную N-O атмосферу. Атмосфера Марса состоит в основном из CО2, однако она сильно разрежена. Поверхность планет твердая, гористая. Хим. состав ≈ одинаков (соединения Si и Fe). Более или менее одинаково и строение этих планет. В центре железные ядра разной массы, у некоторых часть его находится в жидком состоянии. Выше ядра мантия. Верхний слой мантии называется корой. У планет есть магн. поля: почти незаметное у Венеры и ощутимое у Земли. Меркурий и Марс обладают магн. полями ср. напряженности. Планеты Земной группы отделены от планет-гигантов поясом астероидов — малых планет. Самая крупная из них — Церера.

Планеты-гиганты. Их особенность — большие размеры, масса и малая плотность (самая низкая у Сатурна). В ср. в 3-7 меньше ρ планет земной группы. Нет нет твердой поверхности. Газы их атмосфер, уплотняясь с приближением к центру, постепенно переходят в жидкое состояние. Быстро совершают один оборот вокруг своей оси (10-18 часов). Причем, вращаются слоями: слой планеты, расположенный вблизи экватора, вращается быстрее, а околополярные области медленнее. Сами гиганты и их атмосферы состоят из легких элементов: H2 и Hе. В центре гигантов есть небольшое твердое ядро. Газообразная атмосфера каждого гиганта плавно переходит в жидкость, а та постепенно тоже уплотняется к центру планет. В недрах планет-гигантов есть слой водорода, обладающего Ме свойствами, который проводит эл. Благодаря этому, планеты-гиганты обладают магн. полем >> магн. поля планет земной группы. Планеты-гиганты окружены естественными спутниками, их намного больше чем у планет Земной группы. Кроме спутников, планеты-гиганты имеют кольца — скопления мелких частиц, вращающихся вокруг планет и собравшихся вблизи плоскости их экваторов. Наиб. крупные — у Сатурна.

Солнце - центральное тело системы, представляет собой раскалённый плазменный шар; в нем сосредоточено 99,866% массы Солнечной системы. Температура поверхности Солнца 5770 К. Солнце имеет корону (самый обширный и разреженный слой ее атмосферы) и хромосферу (самый близкий к видимой ее поверхности — фотосфере, плотный и тонкий слой атмосферы).