ИТОГ-КСЕ-ДО в PDF раздача 2015.pdf

как осока, хвощ содержится много кремния. Благодаря осуществлению концентрационной функции живые организмы создали осадочные породы: залежи мела, известняка, нефть, газ, уголь и т. п.

3.Деструктивная функция связана с разрушением и переработкой органических останков, в ходе которых накопленные организмами вещества возвращаются в природные циклы, идет круговорот веществ.

4.Энергетическая функция обеспечивает потоки энергии, пронизывающие биосферу, что дает возможность осуществлять все биогеохимические функции живого вещества. Важнейшую роль в этом процессе играют фотосинтезирующие растения, преобразующие солнечную энергию в биогеохимическую энергию живого вещества биосферы.

5.Информационная функция – способность воспринимать, хранить, перерабатывать и передавать генетическую информацию последующим поколениям.

6.Средообразующая функция – преобразование окружающей среды под действием живого вещества.

В процессе жизнедеятельности растений за счет солнечной энергии и имеющихся у земной поверхности веществ ежегодно образуется около 180 млрд.

тонн растительной биомассы (в сухом весе) и около 300 млрд. тонн кислорода. При этом растения пропускают через себя и испаряют около 30 тыс. км3 воды.

Человек и биосфера

Важным этапом в эволюции живой природы явилось появление человека. Считается, что у человека с обезьянами имеется общий предок, который обитал около 10 миллионов лет назад на территории Африки – накалипитек. Предки современного человека (ранние австралопитеки) появились примерно 5 млн. лет назад в Африке и оттуда уже произошло расселение на другие материки, где изоляция и разные климатические условия привели к образованию рас. Все расы равноценны и относятся к одному виду – человек разумный (Homo Sapiens).

По современным представлениям развитие человека началось 4-5 млн. лет тому назад и вначале было связано с прямохождением австралопитеков (Рис.34), которые произошли от обезьяноподобных предков. Австралопитеки могли производить орудия труда, хотя и самые примитивные.

Следующей стадией (2-1,5 млн. лет назад) стало появление человека умелого (Homo Habilis) и овладение им навыками изготовления каменных орудий

(2).

Затем, 1 млн. - 500 тыc. лет тому назад, развитие привело к появлению пи-

текантропа (Homo erectus – человека прямоходящего) (3). Современные ис-

следователи считают питекантропа дальней и изолированной популяцией эректусов, которые в условиях Индонезии дожили до появления современных людей.

137

Рис. 21. Стадии эволюции человека (антропогенеза)16

Следующим было появление 130 тыс. лет тому назад неандертальца (4). Неандерталец характеризовался наличием членораздельной речи (у предшествующих стадий она отсутствовала) и признаками культа (возник ритуал погребения умерших людей и животных).

45 тыс. лет тому назад появились неоантропы к которым относится и современный вид Homo Sapiens – человек разумный (5). Неоантропы известны по наскальной живописи и более сложными формами трудовой деятельности.

Обратите внимание! Рассмотренная схема эволюции человека очень упрощена. Более подробно смотрите полное эволюционное древо гоминид http://antropogenez.ru/derevo/

Важно отметить, что современный человек – это биологическое и социальное существо. Это означает, что кроме достаточного сходства с животными, у человека много отличий, связанных с жизнью в социуме (обществе). Биологическая эволюция, как считает большинство ученых, завершилась после возникновения Homo sapiens. С тех пор человек выделился из животного мира, и биологическая эволюция перестала играть решающую роль в его развитии. В качестве примера, представьте, что ждет лисёнка или волчонка, родившегося в природе со слабым зрением или обонянием; и что происходит с человеческим ребенком при таких же проблемах. Определяющим фактором в развитии стала социальная эволюция (развитие интеллекта и целесообразной деятельности), от

16 Капица С.П. Сколько людей жило, живет и будет жить на земле. Очерк теории роста человечества, 1999.

138

которой сегодня зависит биологическая природа, физический облик и умственные способности человека.

Серьезные события, которые привели к преобладанию социальной эволюции над биологической, произошли в эпоху неолита − нового каменного века (14-8 тыс. лет до н.э.) (неолитическая революция). В эту эпоху осуществился переход от присваивающего хозяйства (собирательства, охоты) к производящему (скотоводству, земледелию). Сознательное выращивание растений создало условия для развития общества, что привело к появлению первых цивилизаций (к 5 тыс. до н.э.). Благодаря обработке земли людям эпохи неолита удалось впервые приспособить среду обитания к собственным потребностям. Достижения в хозяйственной жизни – получение излишков продовольствия, появление новых видов орудий труда и строительство оседлых поселений – делали человека относительно независимым от окружающей природы. В период неолитической революции были заложены материальные и духовные основы культур Месопотамии и других регионов Западной Азии, Египта, Китая, Японии и древней Америки.

Сходство человека с животными:

1.Одинаковый вещественный состав, строение и поведение. Человек состоит из тех же белков и нуклеиновых кислот, что и животные, а многие структуры и функции нашего тела такие же, как у животных.

2.Человеческий зародыш проходит в своем развитии те же стадии, которые прошла эволюция животного.

3.Рудиментарные органы, которые выполняли важные функции у животных и сохранились у человека, хотя уже не нужны ему.

Отличия человека от животных:

1.Большой мозг и сложная нервная система. С этим связанные сложные органы чувств и наличие понятийного мышления. Мышление животных всегда конкретно, а мышление человека может быть абстрактным, отвлеченным, обобщающим, логическим.

2.Речь - общение с помощью слов и связанная с этим возможность обучения подрастающего поколения и передача информации, опыта.

3.Использование огня.

4.Способность к труду. Прямая походка освободила передние конечности

ипозволила использовать их для труда. Руки с подвижными пальцами и противопоставленным большим пальцем, позволяющие выполнять сложные и тонкие функции.

Влияние человека на природу

Со времени неолитической революции и формировании человеческой цивилизации по сегодняшний день отмечается усиление воздействия человека на природу, т.е. на передний план выходит антропогенный фактор.

Основные формы воздействия человека на биосферу:

139

I)изменение структуры земной поверхности (добыча полезных ископае-

мых, распашка степей, вырубка лесов, мелиорация, создание искусствен-

ных озер и водохранилищ и т.д.);

II)изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (выброс различных веществ в атмосферу и водные объекты, изъятие полезных ископаемых и их переработка и т.д.);

III) изменение энергетического, в частности теплового, баланса от-

дельных районов земного шара и всей планеты (разрушение озонового слоя, парниковый эффект);

IV) изменения, вносимые в биосферу в результате истребления видов,

создания новых пород животных и сортов растений, перемещения их на новые места обитания (снижение видового разнообразия).

Выделяют следующие загрязнения окружающей среды:

1.Ингредиентное (химическое) загрязнение – загрязнение веществами,

чуждыми биогеоценозам (например, моющие средства, пластмассы, пестициды, тяжелые металлы и т.д.).

2.Параметрическое (физическое) загрязнение – изменение качествен-

ных параметров окружающей среды (например, радиационное загрязнение, тепловое, шумовое, электромагнитное загрязнения).

3.Биологическое загрязнение - воздействие на живые организмы биологических агентов (споры грибов, бактерии, вирусы, возбудители болезней).

Сущность современной экологической ситуации:

•быстрое истощение природных ресурсов − сырьевых, энергетических;

•быстрое загрязнение природной среды − атмосферы, литосферы, гидросферы;

•быстрое увеличение численности человечества;

Пути выхода:

•разумное самоограничение в расходовании природных ресурсов, особенно энергетических источников;

•поддержание динамического равновесия между природой и человеком;

•формирование в обществе экологического сознания.

Ноосфера

Ноосфера (сфера Разума) − новое состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится определяющим фактором ее развития. Ноосфера представляет собой область взаимодействия человека и природы и включает: человечество, науку, технику и технологии в единстве с биосферой. Чем дальше движется человечество по пути развития науки и технологии, тем сильнее оно оказывает воздействие на природу. Замечательные достижения науки и техники последних лет (космическая техника, развитие наземного транспорта, ускорение эффективности производства, получение новых веществ,

140

не существовавших до этого в природе) создали у большинства людей представления об абсолютном превосходстве человека над природой и, в итоге, к формированию глобального экологического кризиса. Это кризис отношений человека и природы («Раньше природа устрашала человека, а теперь человек устрашает природу» - Жак-Ив Кусто).

Понимая всю важность проблемы для существования человеческой цивилизации, во всем мире на государственном и общественном уровне активно обсуждаются прогнозы развития человечества и пути решения экологических проблем. Особое значение имеют работы Римского клуба − неправительственной международной организации, объединившей около ста ученых, представителей политических и деловых кругов из различных стран мира. В частности, в докладе Римскому клубу, подготовленном группой авторов во главе с Донеллой Медоуз «Пределы роста» сделан вывод, что Земля − как бы ни была она щедра − все же не в состоянии разместить непрерывно растущее население и удовлетворить все новые и новые его потребности, желания и прихоти. Кроме этого, такие социальные проблемы, как безработица, голод, бедность, дефицит и нерациональное управление ресурсами, инфляция, отсутствие безопасности, загрязнение среды и разрушение биосферы – все это неизбежно приведет человечество к краху.

В1992 году прошла международная конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (Бразилия), в которой приняли участие большинство стран. Основным документом, принятым на Конференции, явилась Декларация, в которой сформулированы 27 принципов международного экологического права или принципов устойчивого развития человечества. Вот только несколько из них.

Вцентре внимания устойчивого развития должны находиться люди. Они имеют право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой

(принцип 1).

Право на развитие должно осуществляться так, чтобы обеспечить равенство возможностей развития и сохранения окружающей среды как нынешнего, так и будущих поколений (принцип 3).

Для достижения устойчивого развития защита окружающей среды должна стать неотъемлемой частью процесса развития и не может рассматриваться в отрыве от него (принцип 4).

Все государства и все люди должны объединить усилия с целью решения важной задачи искоренения нищеты как необходимого условия устойчивого развития, чтобы уменьшить разницу в уровне жизни и полнее удовлетворять потребности большей части человечества (принцип 5).

141

Федеральный экзамен по естествознанию (ФЭПО)

Концепции современного естествознания/ Естественнонаучная картина мира

Структура тем

142

Типы вопросов, встречающиеся в тестах

Задания делятся на 3 типа, перед каждым ответом из предложенного набора стоит один из знаков:

выбранный вариант

выбранный вариант выбранный вариант

Знак предполагает выбор одного ответа из предложенных.

Например: следствием однородности времени является закон сохранения...

Варианты ответов:

заряда

энергии

массы импульса

Знак предполагает выбор нескольких ответов из предложенных.

Например: в теории относительности Эйнштейна утверждается, что про-

странство и время:

Варианты ответов:

абсолютны

существуют как единая четырехмерная структура

существуют независимо друг от друга относительны

Знак предполагает указание последовательности или соответствия.

Первое нажатие левой кнопки мыши приводит к появлению цифры 1 в соответствующем квадратике. Второе нажатие – к появлению цифры 2 и т.д. Для изменения ответа необходимо повторно нажать на квадратик с цифрой 1.

Пример задания на последовательность: укажите правильную хронологию

событий:

Варианты ответов:

крещение Руси

поход Олега на Киев

разгром половцев в начале XII в.

Пример задания на соответствие: укажите правильное соответствие направ-

ления общественно-политической мысли и политической партии начала XX в.:

1)Революционно-демократическое

2)Либерально-оппозиционное

3)Консервативно-охранительное

Варианты ответов:

«Союз русского народа»

РСДРП(б) кадеты

143

ТЕЗАУРУС (по ФЭПО)

Тезаурус по модулю 1 Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира

Тема 1-01-01. Научный метод познания

Свойства научного знания: - объективностьдостоверностьточностьсистемность Эмпирическое и теоретическое познание. Требования к научным гипотезам:- соответ-

ствие эмпирическим фактампроверяемость (принципы верификации и фальсификации) Научная теория. Область применимости теории. Принцип соответствия

Тема 1-01-02. Естественнонаучная и гуманитарная культуры

Гуманитарно-художественная культура, её основные отличия от научно-технической:

-субъективность знаниянестрогий образный языкинтерес к индивидуальным свойствам изучаемых предметов

-сложность (или невозможность) верификации и фальсификации. Математика как язык естествознания

Тема 1-01-03. Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития)

Принцип причинности в первоначальной форме (каждое событие имеет естественную причину) и его позднейшее уточнение (причина должна предшествовать следствию)

Атомистическая исследовательская программа Левкиппа и Демокрита: всё состоит из дискретных атомов; всё сводится к перемещению атомов в пустоте

Континуальная исследовательская программа Аристотеля: всё формируется из непрерывной бесконечно делимой материи, не оставляющей места пустоте

Тема 1–01-06. Развитие представлений о взаимодействии

Представления Аристотеля о взаимодействии: одностороннее воздействие движущего на движимое; первоначальная форма концепции близкодействия (передача воздействия только через посредников, при непосредственном контакте)

Механическая картина мира:

-возникновение концепции взаимодействия (третий закон Ньютона)

-открытие фундаментального взаимодействия (закон всемирного тяготения)

-принятие концепции дальнодействия (мгновенной передачи взаимодействия через пустоту на любые расстояния)

Электромагнитная картина мира:

-возврат к концепции близкодействия (взаимодействие передаётся только через материального посредника – физическое поле – с конечной скоростью)

-полевой механизм передачи взаимодействий (заряд создаёт соответствующее поле, которое действует на соответствующие заряды)

Современная научная картина мира:

-четыре фундаментальных взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое)

-квантово-полевой механизм передачи взаимодействий (заряд испускает виртуальные частицы-переносчики соответствующего взаимодействия, поглощаемые другими аналогичными зарядами)

-частицы-переносчики фундаментальных взаимодействий (фотоны, гравитоны, глюоны, промежуточные векторные бозоны)

Фундаментальные взаимодействия, преобладающие между объектами:

-микромира (сильное, слабое и электромагнитное)

-макромира (электромагнитное)

-мегамира (гравитационное)

144

Тезаурус по модулю 2 Пространство, время, симметрия

Тема 1-02-01. Принципы симметрии, законы сохранения

Простейшие симметрии: - однородность (одинаковые свойства во всех точках)- изотропность (одинаковые свойства во всех направлениях)

Симметрии пространства и времени:- однородность пространстваоднородность времениизотропность пространства

Закон сохранения энергии как следствие однородности времени Закон сохранения импульса (количества поступательного движения) как следствие од-

нородности пространства Закон сохранения момента импульса (количества вращательного движения) как след-

ствие изотропности пространства

Тема 1-02-02. Эволюция представлений о пространстве и времени

Понимание пространства и времени как инвариантных самостоятельных сущностей (пустота у древнегреческих атомистов; Абсолютные пространство и время Ньютона)

Понимание пространства и времени как системы отношений между материальными телами (пространство как категория места, время как мера движения у Аристотеля; изменение пространственных и временных промежутков при смене системы отсчёта у Эйнштейна)

Концепция мирового эфира Современная научная картина мира:

-отказ от идеи Абсолютных пространства и времени, мирового эфира и других выделенных систем отсчета

-признание тесной взаимосвязи между пространством, временем, материей

иеё движением

Тема 1-02-03. Специальная теория относительности

Постулаты Эйнштейна как проявление симметрий пространства и времени Основные релятивистские эффекты (следствия из постулатов Эйнштейна):

-относительность одновременностиотносительность расстояний (релятивистское сокращение длин)

относительность промежутков времени (релятивистское замедление времени)- инвариантность пространственно-временного интервала между событиямиинвариантность при- чинно-следственных связейединство пространства-времени- эквивалентность массы и энергии

Соответствие СТО и классической механики: их предсказания совпадают при малых скоростях движения (гораздо меньше скорости света)

Тема 1-02-04. Общая теория относительности

Общая теория относительности (ОТО): распространение принципа относительности на неинерциальные системы отсчета

Принцип эквивалентности: ускоренное движение неотличимо никакими измерениями от покоя в гравитационном поле

Взаимосвязь материи и пространства-времени: материальные тела изменяют геометрию пространства-времени, которая определяет характер движения материальных тел

Соответствие ОТО и классической механики: их предсказания совпадают в слабых гравитационных полях

Эмпирические доказательства ОТО:

-отклонение световых лучей вблизи Солнца

-замедление времени в гравитационном поле

-смещение перигелиев планетных орбит

145

Структурные уровни и системная организация материи Тема 1-03-01. Микро-, макро-, мегамиры

Вселенная в разных масштабах: микро-, макро- и мегамир Основные структуры микромира: элементарные частицы, атомные ядра, атомы, моле-

кулы

Основные структуры мегамира: планеты, звёзды, галактики Единицы измерения расстояний в мегамире: астрономическая единица (в Солнечной

системе), световой год, парсек (межзвёздные и межгалактические расстояния) Атрибуты планеты:

-не звезда - обращается вокруг звезды (например, Солнца) - достаточно массивно, чтобы под действием собственного тяготения стать шарообразным

-достаточно массивно, чтобы своим тяготением расчистить пространство вблизи своей орбиты от других небесных тел

Галактики – системы из миллиардов звёзд, связанных взаимным тяготением и общим происхождением

Наша Галактика, её основные характеристики: - гигантская – спиральная. Вселенная, Метагалактика, разница между этими понятиями

Тема 1-03-02. Системные уровни организации материи

Целостность природы Системность природы

Иерархичность природных структур как отражение системности природы: структуры данного уровня входят как подсистемы в структуру более высокого уровня, обладающую интегративными свойствами

Иерархические ряды природных систем:

-физических (фундаментальные частицы – составные элементарные частицы – атомные ядра – атомы – молекулы – макроскопические тела)

-химических (атом – молекула – макромолекула – вещество)

-астрономических (звёзды с их планетными системами – галактики – скопления галактик – сверхскопления галактик)

Тема 1-03-03. Структуры микромира

Элементарные частицы Фундаментальные частицы – по современным представлениям, не имеющие внутрен-

ней структуры и конечных размеров (например, кварки, лептоны) Частицы и античастицы Классификация элементарных частиц:

-по массе: с нулевой массой (фотон); лёгкие (лептоны); тяжёлые (адроны)

-по времени жизни: стабильные (протон, электрон, нейтрино), нестабильные (свободный нейтрон) и резонансы (нестабильные короткоживущие)

Взаимопревращения элементарных частиц (распады, рождение новых частиц при столкновениях, аннигиляция)

Возможность любых реакций элементарных частиц, не нарушающих законов сохранения (энергии, заряда и т.д.)

Вещество как совокупность корпускулярных структур (кварки – нуклоны – атомные ядра – атомы с их электронными оболочками)

146