6.4 Эволюция Вселенной.

В основе современных представлений об эволюции Вселенной лежит теория “Большого взрыва”, основы которой были заложены в трудах Д. Гамова. Эта теория предполагает, что Вселенная спонтанно возникла в результате взрыва из состояния с бесконечно большой плотностью и бесконечно большой внутренней энергией (состояние сингулярности). По мере расширения Вселенной температура падала – сначала быстро, а затем все медленнее до довольно низкой величины, при которой возникли условия, благоприятные для образования звезд и галактик.

Эта теория получила экспериментальное подтверждение после открытия в 1965 году “реликтового излучения” – микроволнового фонового излучения и расширения Вселенной

Тема 7. Научные революции.

В развитии науки выделяют две фазы – фаза спокойного развития науки и фаза научной революции.

В период “нормальной науки” ученые имеют дело с накоплением фактов. Развитие “нормальной науки” длится до тех пор, пока существующая парадигма (совокупность представлений об окружающем мире) не утрачивает способности решать научные проблемы. На одном из этапов развития “нормальной науки” возникают несоответствия наблюдений и предсказаний парадигмы, аномалии. Когда таких аномалий накапливается достаточно много, прекращается нормальное течение науки и наступает кризис, который разрешается научной революцией, приводящей к ломке старой и созданию новой научной теории – парадигмы. Т.о. в результате научной революции коренным образом меняются представления об окружающем мире.

Таких научных революций в истории науки известно четыре:

1. Гелиоцентрическая система Коперника.

2. Классическая механика Ньютона.

3. Диалектизация естествознания (Небулярная гипотеза Канта – Лапласа, эволюционная теория Дарвина).

4. Возникновение релятивистской и квантовой физики (Специальная теория относительности Эйнштейна, квантовая физика Планка).

Тема 8. Основные концепции экологии

1. Экология, объект изучения.

Термин экология был предложен впервые в 1869 г. Эрнстом Геккелем (с греч. oicos – дом, logos - наука), т.е. буквально – наука о том, где обитают живые организмы, т.е. об окружающей нас природной среде.

Экология изучает взаимодействие между животными и растениями и их средой обитания.

Объектом изучения экологии являются взаимодействие 5-ти уровней организации материи: живые организмы, популяции, сообщества, экосистемы и биосфера.

Живой организм – это любая форма жизнедеятельности.

Популяция – это группа организмов одного вида, проживающих в определенном месте (все окуни в пруду).

Сообщество – это несколько популяций различных видов, живущих в определенном месте и взаимодействующих друг с другом (все животные, растения и деструкторы пруда).

Экосистема – взаимосвязь сообществ с физическими и химическими факторами неживой окружающей среды. Все экосистемы Земли составляют биосферу.

2. Компоненты экосистемы.

   1. Абиотические компоненты экосистемы (= экологические факторы).

Включают различные физические и химические факторы. К физическим относят – солнечный свет, тень, испарения, температура, водные течения. Химические факторы – питательные элементы и их соединения в атмосфере, гидросфере и земной коре.

Принцип лимитирующего фактора (закон Либиха) – развитие организма управляется тем экологическим фактором, который находится в минимуме.

Пр.: в морских экосистемах существует три главных лимитирующих фактора, которые определяют число и разновидность организмов на разных уровнях морских экосистем, - это: t^оС, солнечный свет и содержание растворенного кислорода.

У живых организмов есть важное свойство, которое позволяет им приспосабливаться к изменяющимся условиям среды – толерантность (от греч. терпение) – способность организма выдерживать изменение условий жизни.

Причиной того, что организмы не могут быть распространены повсюду, является то, что организмы имеют определенные диапазоны толерантности по отношению к колебанию физических и химических факторов среды.

Различают:

• Стенобионты – диапазон оптимальных условий узок, организмы способны существовать лишь при относительно постоянных условиях среды.

• Эврибионты – широкий диапазон толерантности, способны переносить значительные изменения условий среды.

Многие организмы способны менять толерантность к физическим факторам, если условия будут изменяться постепенно. Такая адаптация к медленному изменению условий (акклиматизация) является полезным защитным свойством, но она может быть и опасной, т.к. с каждым следующим изменением организм приближается к предельному уровню толерантности и наступает пороговый эффект, т.е., неожиданно следующее, даже очень незначительное изменение может оказаться критическим.

2. Биотические компоненты экосистемы.

Это основные типы организмов, которые формируют экосистему, по способу питания их подразделяют на:

• Продуценты (автотрофы) – это организмы, производящие органические соединения, используемые ими как источник энергии и питательных веществ.

• Консументы (гетеротрофы) – организмы, получающие питательные вещества и необходимую энергию, питаясь напрямую или косвенно продуцентами.

• Фитофаги (растительноядные) – консументы 1 порядка, питаются живыми растениями;

• Хищники (плотоядные) – консументы 2 порядка, питаются растительноядными животными;

консументы 3 порядка – питаются только плотоядными животными (пауки, ястреб, сокол, змеи, акулы и пр.)

• Эврифаги (всеядные) – могут поедать как растительную, так и животную пищу (свиньи, крысы, лисы, тараканы и человек).

• Редуценты – питаются мертвыми растениями или животными.

Из этой схемы видно, что редуценты являются завершающим звеном в круговороте веществ. Они очищают природную среду от отходов путем разрушения органических соединений и преобразуют их в неорганические питательные вещества, используемые продуцентами, т.о. жизненный цикл возобновляется.