Уровни организации материи. Особенности биологического уровня организации материи и структурные уровни живого

1.3.1 Структура и уровни организации материи

 

Два представления о структуре материи были сформулированы примерно 2500 лет назад в античной натурфилософии: атомистическая концепция Демокрита (Демокрит, ок. 469-370 до. н.э. – ему приписываются более 70 подлинных сочинений по философии и другим наукам, но утерянные) и континуальная доктрина Аристотеля (Аристотель, 384-322 до н.э. – основатель собственной школы в Ликее и создатель сочинения «Метафизика»).

По первому представлению – материя делима до определенного предела – до атомов, которые могут соединяться различными способами и порождают все многообразие объектов и явлений реального мира. По Демокриту мир образован двумя фундаментальными началами – атомами и пустотой, а материя обладает атомистической структурой.

По второму представлению – признавалась бесконечная делимость материи, материя непрерывна, а пространство – вместилище, непрерывно заполненное материей, без пустот, материя изначально является бесструктурной. Данные представления о структуре материи просуществовали вплоть до начала XX в. Атомы рассматривались как плотные образования материи, как предел физического его деления.

В рамках атомистической концепции строения материи была развита классическая механика Ньютона, которая доминировала в описании природы вплоть до начала XX в. Однако в рамки механической картины мира не вписывалась оптика.

Электродинамика Максвелла привела в итоге к поразительному открытию в науке: свет является разновидностью электромагнитных волн. Это открытие совершенно иначе представило проблему строения материи, это открытие в итоге привело к признанию существования электромагнитного поля как нового вида физической реальности, что обусловило поворот от идей атомизма к континуальной концепции строения материи. Но эта концепция не отрицала атомистической концепции вообще, а отрицала лишь ее конкретную механическую модель, более того атомизм был возрожден на более глубоком уровне строения материи – само электричество оказалось «атомистичным», состоящим из электронов – мельчайших электрически заряженных частиц.

Следующий шаг в развитии наших представлений о структуре материи совершил де Бройль, который показал, что не только световые волны обладают дискретной структурой, но и микрочастицам вещества присущ волновой характер (т.н. корпускулярно-волновой дуализм).

Согласно же представлениям современного естествознания на природу, все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные и иерархически организованные системы.

В неживой природе в качестве структурных уровней организации материи выделяют: элементарные частицы,

· атомы,

· молекулы,

· поля,

· физический вакуум,

· макроскопические тела,

· планеты и планетные системы,

· звезды и звездные системы – галактики,

· системы галактик – метагалактику.

Галактики – это гигантские звездные системы (скопления), содержащие от нескольких миллионов до многих сотен миллиардов звезд, связанных силами тяготения. Основное различие между галактиками и скоплениями галактик состоит в том, что расстояния между галактиками всего лишь в несколько раз больше размера самой галактики, тогда как в галактике расстояние между звездами во много раз превышают размеры самих звезд.

Помимо звезд в состав галактик входят межзвездный газ и пыль, космические лучи. Галактики имеют различную форму: плоские диски, сферы, спирали и др. Все внутри галактик находится в постоянном движении. Масса галактики может достигать 1012 1013 масс Солнца. Кант называл галактики “островами Вселенной”.

−

Нашу галактику называют просто Галактикой. Она имеет средние размеры и состоит примерно из 150 200 млрд звезд, включая Млечный путь (древнее название полосы звезд на небе, отмечающих плоскость нашей Галактики), и представляет собой огромный диск, который состоит из звезд и звездных скоплений, вращающихся в пространстве, подобно гигантскому колесу.

Звезды, входящие в Галактику, описывают вокруг ее центра окружности разного диаметра (рис.1).

 

 

Рисунок 1.1 - Схема Галактики (крестиком обозначено положение Солнца): а) вид сверху; б) вид сбоку (черные точки изображают шаровые скопления)

 

В живой природе к структурным уровням организации материи относят:

· системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты и белки;

· клетки как особый уровень биологической организации, представленные в форме одноклеточных организмов и элементарных единиц живого вещества;

· многоклеточные организмы растительного и животного мира;

· надорганизменные структуры, включающие виды, популяции и биоценозы

· биосферу как всю массу живого вещества.

В современном естествознании выделяют три уровня строения материи.

Макромир – мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в мм, см, м, км, а время в с, мин, час, год.

Микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов от 10-8 до 10-15 см, а время жизни – от бесконечности до 10-24 с.

Мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется в парсеках или световых годах, время существования объектов миллиарды лет.

 

Рисунок 1.2 – Уровни организации неживой материи

 

1.3.2 Биологические уровни организации материи

 

Наука о живой природе Биология: от греч. «биос» – жизнь, «логос» – учение – совокупность наук о живой природе.

Задача общей биологии – выявление и объяснение общих свойств и многообразия живых организмов между собой и взаимодействие их с окружающей средой.

Среди основных направлений биологии сейчас усиленно развивается физико-химическая биология, использующая методы и подходы химии, физики и математики (биохимия, молекулярная биология, биофизика).

Вплоть до середины 20 в. статус биологии был по преимуществу феноменологическим (от греч. phenomenon – являющееся).

Для современной биологии характерно исследование не только как именно происходит биологический процесс, но и каковы его динамические истоки, т.е. характерен микродинамический концептуальный или молекулярно-биологический подход, на уровне белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров и т.д.

По уровню изучения (уровню организации) живой материи различают:

· молекулярную биологию,

· учение о клетке, или цитологию (от греч. «цитос» - клетка),

· учение о тканях, или гисто- логия (от греч. «гистос» - ткань),

· науку об органах – анатомию, или органологию,

· биологию организмов и биологию групп организмов – популяций, видов и т.д.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: