Основы естествознанияРефераты >> Естествознание >> Основы естествознания
Кибернетическая система обладает устойчивостью при достаточном внутреннем разнообразии. Разный уровень порядка рождает новый, более высокий уровень в органическом мире и мы видим, как биологическое разнообразие организмов проявляется на молекулярно-кинетическом, популяционном, видовом и биоценотических уровнях.
Эволюция - это вечная самоорганизация, поиск структурами своих оптимумов в меняющихся условиях.
Сущность ее в синергетике - это вечная борьба хаоса и порядка, структурного и бесструктурного во Вселенной. В этой борьбе может работать бифуркационный принцип (пример с волосатым слоном). Возникающие случайности могут привести систему к повышенной неравновесности - флуктуации, т.е. отклонениям от среднего значения - и как следствие могут возникать мутации, поддержанные окружающей средой. Возврат назад практически не возможен и мутации становятся материалом эволюции, двигая ее вперед в постоянное развитие.
Концепция коэволюциивозникла в результате критики теории дарвинизма. У истоков ее стоял русский ученый революционер Кропоткин, в основе его взглядов лежали представления о том, что взаимопомощь является более важным фактором эволюции, чем борьба, (у Дарвина - ведущее место отводилось борьбе). Концепция номогенеза утверждала, что изменения происходят не беспорядочно и случайно, а по законам форм, в то время как у Дарвина они идут во всех направлениях и случайно.
Возникшая концепция коэволюции под влиянием экологических исследований смогла объяснить возникновение полов и другие феномены, такие как эволюция в системе «хищник-жертва», постоянное совершенствование обоих компонентов в ней, эволюция в системе «паразит-хозяин». Коэволюция сравнима с гонкой вооружений, в результате которой экосистемы приобретают большее разнообразие (совершенствуется волк - совершенствуется заяц). Или пример со жгутиковыми, в кишечнике термитов. Они выделяют ферменты, без которых термиты не смогли бы переваривать древесину и расщеплять ее до Сахаров. А термит делится с паразитом питательными веществами. Коэволюция объясняет и факты альтруизма у животных: заботу о детенышах, повиновение вожакам и взаимопомощь в трудных ситуациях. Естественный отбор здесь играет в отличие от Дарвинского скорее не роль «автора», а роль « редактора».
Концепция Ген - Змеи возникла в 2 последних десятилетия на основе
учения о биосфере, экологии и концепции коэволюции. Авторами ее является английский химик Джеймс Лавлок и американский микробиолог Линн Маргулис. Их теория строится на том, что атмосфера Земли, имеет химические неравновесности, которая рассматривается как признак жизни. Согласно Гея - гипотезе сохранение длительной хим. неравновесности атмосферы обусловлено совокупностью жизненных процессов на Земле, иными словами действует механизм обратной связи. Суть Гея - гипотизы: Земля саморегулирующаяся система, созданная окружающей средой, способной сохранять хим. состав атмосферы и тем самым поддерживать благоприятное для жизни постоянство климата. Эволюция биосферы рассматривается как процесс, выходящий за рамки полного понимания, контроля и даже участия человека. Жизнь на земле = сеть взаимосвязанных связей, позволяющих планете действовать как саморегулирующаяся и самопроизводящая система.
В буквальном переводе термин «биосфера» обозначает сферу жизни. Именно в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским палеонтологом Зюссом. Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими естествоиспытателями. Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы.
Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 - 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов. Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. В современном понимании биосфера - своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых и не живых организмов. Такое толкование дал Вернадский. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, располагаясь в диапазоне от 10 км. Вглубь земли да 33 над ней. Изучая распределение хим. элементов по поверхности земли Вернадский пришел к выводу о том, что практически нет ни одного элемента табл. Менделеева, который не включался бы в живое вещество. Ученый при этом подчеркивал важное значение энергии и называл живые организмы - механизмами ее превращения. То есть по средствам их солнечная энергия преобразуется в энергию геохимических процессов - это приводит не только к дифференциации хим. элементов, но и к росту разнообразия, накоплению информации и уменьшению энтропии.
Совокупность всех живых организмов биосферы составляет ее биоразнообразие. Подсчитано, что масса всех живых организмов примерно
равна 24*10 тонн.
Древнейшее биотическое сообщество, которое существовало в узкой шельфовой зоне протерозойских морей, характеризовалось небольшой биомассой и высокой продуктивностью. В дальнейшем происходил процесс увеличения биомассы и уменьшения продуктивности сообщества.
Выделят 2 закономерности прогрессивного развития:
1.закономерность с прогрессом коэффициент формирования жизни (продукция / биомасса) уменьшается, а сложность возрастает.
2.закономерность увеличивается разнообразие, т.к. сокращение энтропии возможно лишь при условии эффективного использования энергетических ресурсов, которые требую усложнение структуры сообщества.
Прогрессивное развитие характеризуется общими тенденциями:
1. При смене доминирующих трупп флоры и фауны последующие формы богаче чем предыдущие.
2 Появление новых групп, сопровождается появлением новых экологических ниш.
3. Увеличивается продолжительность жизни организмов.
4. Снижается конкуренция между видами.
5 Повышается замкнутость биогенного круговорота.
Кризисы - суть их состоит в том, что сложившаяся в результате эволюции структура сообществ нарушается. Выделяют два вида кризисов исходя из критериев времени: короткие (21, 41,96,413 тыс. лет) и длинные (5, 180, 250 млн. Лет). В кризисные периоды, как правило, возрастает нестабильность биосферы, возникает общая тенденция к выживанию видов, приспособляющихся к измененным ситуациям. Менее эффективное использование ресурсов в периоды кризисов может привести к тому, что меньше видов смогут существовать совместно, а если это произойдет, то как следствие вызовет сокращение разнообразия, (часть неспособных видов - будет просто вымирать) . Наконец в кризис уменьшается продуктивность сообщества, увеличивается отмирающая масса. Уменьшается замкнутость круговорота вещества, изменяются стратегии популяций, характер отбора, а, следовательно, и изменения на генетическом уровне.