Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Бифуркационное дерево как модель эволюции природы, человека, общества




Синергетическую модель эволюции неживой, живой природы и человеческого общества с точки зрения бифуркационных изменений можно представить в виде глобального процесса самоорганизации материи во Вселенной. Этот процесс идет на трех уровнях.

1. Первый уровень представлен самоорганизацией и эволюцией неживой (косной) материи. Это химическая эволюция, идущая по направлению: элементарные частицы-атомы-молекулы, а также структурная эволюция, идущая по направлению: газопылевые туманности-звездные системы-галактики-метагалактики-Вселенная.

Косное вещество самоорганизовывалось посредством отражения косной материи и обмена физической информацией, носителем которой являются различные фундаментальные взаимодействия. Этот этап (этап предбиологической эволюции) длится от момента Большого взрыва по настоящее время.

2. Второй уровень представляет собой самоорганизацию и эволюцию живого вещества. Можно предположить, что в какой-то момент эволюции косной материи во Вселенной в какой-то определенной точке (в данном случае на Земле, а может, еще где-то) в результате диссипации случайно создались условия для группировки органических молекул в комплексы (системы), у которых со временем через ряд бифуркаций появилась способность к саморегуляции и самовоспроизведению. В результате обмена веществом и энергией с изменяющейся окружающей средой шло постепенное последовательное усложнение органических систем в течение многих миллиардов лет, что привело к возникновению высокоорганизованной формы материи – живому веществу, то есть растений и животных.

Постоянные сложные взаимодействия живого с косной материей в виде потоков вещества, энергии и информации поддерживали динамическую устойчивость живых систем на разных уровнях их организации и сложности. Живые системы, чтобы выжить, обладали более сложной формой отражения опережающего характера, нежели косные. У живых систем выработались особые формы приема, накопления и передачи информации. Самой высокоорганизованной формой живого оказался человек, обладающий разумом, способный реально анализировать и познавать окружающий мир, искать и находить свое место в нем. Весь этот процесс самоорганизации и эволюции живого вещества на планете Земля продолжается вот уже более 3,5 млрд лет.

3. Третий уровень – организация человеческого общества, то есть социальный. На каком-то определенном отрезке длинного эволюционного пути от высших животных до человека возникают условия для появления сообщества, основанные на разуме и коллективной деятельности. В этих сообществах в процессе самоорганизации в течение миллионов лет происходила как социальная, так и психологическая эволюция человека. В конце концов человек стал вершиной пирамиды всего живого на Земле. Уровень познания природы человеком резко возрос, усложнились коммуникативные отношения и связи. Человек окружил себя мощной техносферой. Высокая техническая и технологическая оснащенность позволяет человеку изменять облик планеты, создавать искусственную среду обитания в любой точке планеты, а также в околоземном пространстве. Человек стал серьезно изменять характер энергетических вещественных и информационных потоков в биосфере, влиять на направленность биогеохимических циклов.

В связи с таким ходом развития человеческого общества встает глобальный вопрос, куда пойдет эволюционная ветвь его дальнейшего развития на Земле, если рассматривать этот процесс через призму бифуркационных ветвлений.

 

Аттра́ктор (англ. attract — привлекать, притягивать) — компактное подмножество фазового пространства динамической системы, все траектории из некоторой окрестности которого стремятся к нему при времени, стремящемся к бесконечности. Аттрактором может являться притягивающая неподвижная точка (к примеру, в задаче о маятнике с трением о воздух), периодическая траектория (пример — самовозбуждающиеся колебания в контуре с положительной обратной связью), или некоторая ограниченная область с неустойчивыми траекториями внутри (как у странного аттрактора).

Существуют различные формализации понятия стремления, что приводит к различным определениям аттрактора, задающим, соответственно, потенциально различные множества (зачастую — вложенные одно в другое). Наиболее употребительными определениями являются максимальный аттрактор .

Аттракторы классифицируют по:

- Формализации понятия стремления: различают максимальный аттрактор, неблуждающее множество, аттрактор Милнора, центр Биркгофа, статистический и минимальный аттрактор.

- Регулярности самого аттрактора: аттракторы делят на регулярные (притягивающая неподвижная точка, притягивающая периодическая траектория, многообразие) и странные (нерегулярные — зачастую фрактальные и/или в каком-либо сечении устроенные как канторово множество; динамика на них обычно хаотична).

- Локальности («притягивающее множество») и глобальности (здесь же — термин «минимальный» в значении «неделимый») .

 

 

27 Синтетическая теория эволюции. Наследственность, изменчивость и естественный отбор. Популяция.

Синтетическая теория эволюции.

Синтетическая теория эволюции выделяет популяцию как элементарную структуру, с которой начинается эволюция, и генотип популяции(устойчивое изменение) как элементарное явление, лежащее в основе процесса эволюции; более широко и глубоко рассматривает факторы и движущие силы эволюции; разделяет эволюцию на микроэволюцию и макроэволюцию.

Под микроэволюцией понимается совокупность эволюционных изменений, которые происходят в генофондах популяций за сравнительно небольшой период времени и приводят к образованию новых видов.

Под макроэволюцией понимаются эволюционные преобразования, приводящие к возникновению надвидовых форм организации живого за длительный исторический период.

Наследственность, изменчивость и естественный отбор.

Наследственность – общее свойство всех организмов сохранять и передавать признаки от предков к потомству.

Изменчивость – общее свойство организмов приобретать новые признаки.

Естественный отбор – процесс выживания наиболее приспособленных организмов (приводит к повышению численности одних особей по сравнению с другими).

 

Популяция.

элементарной единицей эволюции является не вид, а популяция – это совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся, населяющих определенное пространство с однородными условиями обитания, изолированная от подобных групп;

 

28 Экология. Основные задачи экологии. Среды жизни, экологические факторы.

Экология - это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин «экология» предложил немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. Под экологией он понимал сумму знаний, относящихся к природе.
Основными задачами экологии являются:

1. Исследование влияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.

2. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы.

3. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

4. Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.

5. Создание научной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере.

6. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в природной среде под влиянием деятельности человека.

7. Оптимизация экономических, правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного, устойчивого развития.

8. Восстановление нарушенных природных систем, сохранение эталонных участков биосферы.

9. Формирование экологического мировоззрения, развитие экологического сознания и культуры у людей всех возрастов и профессий.

10. Создание новых технологий, основанных на понимании экологических возможностей данного региона, его специфичности.

Среды жизни

Все разнообразие природных условий, которое встречается на Земле, называют средой жизни. Из среды организмы получают все необходимое для жизни и в нее выделяют продукты своего обмена веществ. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную.Организмы ведут свое существование в одной или нескольких средах жизни. Первой средой обитания на Земле стала вода. Затем живые организмы освоили наземно-воздушную среду, создали и заселили почву. Организменную среду освоили паразиты и симбионты

Под экологическими факторами понимается любой элемент или условие среды, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями или адаптациями. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов. Все многообразие экологических факторов подразделяют на три группы – абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы – компоненты неживой природы. К ним относят: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.), геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.), эдафические или почвенные (плотность, структура, состав почвы), гидрологические (вода, течение, соленость, давление) и другие. Биотические факторы – факторы живой природы. В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (животных), микробогенные (микроорганизмы), микогенные (грибы). Влияние биотических факторов вызывает ряд приспособительных реакций со стороны растений и животных. Антропогенные факторы – факторы человеческой деятельности. Человек вызывает серьезные изменения в биогеоценозах. При этом изменения, производимые им, создают для одних видов благоприятные условия развития, а для других – неблагоприятные. В результате между видами возникают новые численные отношения, перестраиваются пищевые цепи, появляются приспособления, необходимые для существования организмов в измененной среде.

 

29 Загрязнение окружающей среды

Одним из последствий деятельности человека на Земле является загрязнение окружающей среды. Заводской дым, выхлопы автомобилей, опасные выбросы при пожарах — все это отравляет воздух. В моря, реки и озера с заводов и ферм постоянно сливаются опасные для жизни человека и животных химикаты. Земля загрязнена свалками, ядерными отходами и прочим мусором нашей цивилизации.

Загрязнение воздуха

Больше всего воздух отравляют автомобильные выхлопы, выбросы в атмосферу из труб фабрик и электростанций, пожары. В частности, при сжигании нефти, газа и угля в атмосферу попадает так много углекислого газа, что Земля скоро быстро начнет нагреваться из-за парникового эффекта. Глобальное потепление может растопить так много полярного льда, что уровень Мирового океана поднимется на 1 м. В этом случае некоторые земли, например часть территории Нидерландов, будут затоплены. Потепление климата на всей планете может произойти также по этой причине. В результате выбросов в атмосферу на промышленных предприятиях все чаще стали идти кислотные дожди. Любой дождь немного кислотен, но если солнечный свет смешивает в воздухе двуокись азота, сернистый газ, кислород и влагу, то выпадает дождь, наполненный слабыми растворами азотной и серной кислот. Такие дожди очень вредны для зданий, растений и рыб в рекахи, конечно, вредны для человека. Например, в Норвегии из-за кислотных дождей около 80% лесов очутились на грани полного уничтожения. По этой же причине в Швеции погибло 2200 озер.

Загрязнение атмосферы оказывает неблагоприятное воздействие и на самочувствие людей. Врачи Братиславы (город в Словакии, Центральная Европа) констатировали, что из-за загрязненного воздуха с 1970 г. количество заболеваний сердца здесь увеличилось на 40%, раковых заболеваний — на 33%, а число погибших от инфаркта возросло на 60%. Города мира просто «задыхаются» от выхлопных газов машин. Десятки миллионов автомобильных выхлопных труб в мире выбрасывают большое количество вредного газа. Мегаполисы мира, такие, как Токио и Мехико, Лос-Анджелес, Афины, все время окутаны туманом. Уровень углекислого газа в атмосфере в результате работы автомобилей поднялся за последнее столетие почти в полтора раза. К тому же выхлопные газы содержат очень много частиц сажи и ядовитых химикатов.

Загрязнение почвы

Огромные площади поверхности Земли загрязнены отходами жизнедеятельности человека. Многие из отходов токсичны, опасны для жизни животных и человека. Ученые подсчитали, что за год один городской житель выбрасывает одну тонну мусора! Сегодня все труднее найти место для хранения даже такого не очень опасного мусора, как пластмасса.

Но многие отходы действительно ядовиты и даже радиоактивны. В одной только Великобритании в 1990 г. существовало 4800 свалок опасного токсичного мусора. Иногда люди даже не подозревают, что рядом с ними хранятся отходы от вредного производства. Например, есть сведеия, что ежегодно в Польше бесконтрольно на свалки попадает около 20 миллионов тонн опасных отходов. Некоторые страны, законодательство которых строго наказывает за захоронение опасного мусора, экспортируют его в другие государства. Таким образом сотни тысяч тонн отходов отправляется для уничтожения или захоронения из Западной Европы в Восточную.

Загрязнение воды

В мире осталось немного рек, которые не были бы загрязнены продуктами жизнедеятельности человека. Со сточными водами в реки попадают удобрения и пестициды с сельскохозяйственных земель. А также в них попадают воды из канализации и дренажных канав. Некоторые заводы сливают в реки и озера потоки грязной воды. Загрязнение вод рек и озер нитратными удобрениями растет на планете практически каждую неделю. В 1984 г. жертвой его стало одно из озер в США. К сожалению, даже в том случае, если запретить использовать нитратные удобрения уже завтра, ситуация будет ухудшаться. Нитраты медленно, уже в течение многих лет, просачиваются через землю в русла рек или озер. Грязные сточные воды и удобрения попадают в озера и водохранилища и вызывают стремительный рост тины — водорослей, которые душат речную фауну и флору. Так, в 1988 г. у берегов Швеции тина погубила миллионы рыб.

Глобальные экологические проблемы современности

Категория:

Глобальные проблемы порождены противоречиями общественного развития, резко возросшими масштабами воздействия деятельности человечества на окружающий мир и связаны также с неравномерностью социально-экономического и научно-технического развития стран и регионов. Решение глобальных проблем требует развертывания международного сотрудничества.

Парниковый эффект– это нагрев внутренних слоев атмосферы Земли, обусловленный прозрачностью атмосферы для основной части излучения Солнца (в оптическом диапазоне) и поглощением атмосферой основной (инфракрасной) части теплового излучения поверхности планеты, нагретой Солнцем.

Кислотные дожди – это атмосферные осадки (в т. ч. снег), подкисленные (pH ниже 5,6) из-за повышенного содержания в воздухе промышленных выбросов, главным образом SO2, NO2, HCl и др. В результате попадания кислотных дождей в поверхностный слой почвы и водоемы развивается подкисление, что приводит к деградации экосистем, гибели отдельных видов рыб и др. водных организмов, сказывается на плодородии почв, снижении прироста лесов и их усыхании. Кислотные дожди особенно характерны для стран Западной и Северной Европы, для США, Канады, промышленных районов Российской Федерации, Украины и др.

Истощение запаса энергетических ресурсов. Важнейшим фактором, ограничивающим развитие промышленной деятельности человека, является энер­гетический лимит. Современное мировое энергопотребление человечества составляет около 10 ТВт Основой энергетики сегодня является ископаемое топливо: уголь, нефть, газ и уран-235.

Рост мирового потребления энергииво времени име­ет экспоненциальный характер (также, как и рост чис­ленности населения Земли). Промежуток времени между освоением первых 10% и разработкой последних 10% запаса невозобновимого ресурса называют полезным периодом использования сырьевого источника. Про­веденные расчеты показали, что, например, для газа полезный период продлится 20 — 25 лет, для нефти -30 — 40 лет, для угля — до 100 лет. Таким образом, в основу своей энергетической стратегии человечество по­ложило явно не тот вариант, который мог бы обеспе­чить достаточно продолжительное стабильное развитие человечества. Если предположить, что численность на­селения планеты в некоторый период времени стабили­зируется на отметке 15 млрд. человек и при этом его энергетический бюджет будет лишь в 2 раза превышать современный энергетический бюджет США (20 кВт на одного человека), то окажется, что все разведанные се­годня запасы нефти будут использованы в течение 3 месяцев, а запасы угля — 15 лет.

Загрязняется нефтью и нефтепродуктами Миро­вой океан, планктон которого обеспечивает 70% поступающего в атмосферу кислорода.

Масштабы загрязнения столь велики, что естествен­ная способность биосферы к нейтрализации вредных веществ и самоочищению близка к пределу.

Экологический кризис(чрезвычайная экологическая ситуация) — экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми от­рицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозу для здоровья людей. Это напряженное состояние взаимоот­ношений между человечеством и природой, обусловленное несоот­ветствием размеров производственно-хозяйственной деятельности человека ресурсно-экологическим возможностям биосферы. Эколо­гический кризис характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния изменен­ной людьми природы на общественное развитие.

Экологическая катастрофа(экологическое бедствие) — эколо­гическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимы­ми изменениями окружающей среды и существенным ухудшением здоровья населения. Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой дея­тельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.

К числу важнейших проблем, затрагивающих существование человечества в целом, относится быстрый прирост и изменение структуры населения Земли, а также вопрос о последствиях и воз­можности предотвращения термоядерной войны. Нельзя сказать, что оба эти вопроса не интересовали философов прежде. По край­ней мере второму из них они уделяли внимание всегда, ибо войны известны с тех пор, как человечество обрело свою определен­ность и вступило на путь социального, экономического и культур­ного развития. Предельной же остроты оба эти вопроса достигли в последние четыре десятилетия, когда начался так называемый демографический взрыв, а крупнейшие страны мира приступили к созданию атомного и ракетного оружия.

Одна из глобальных проблем — проблема предотвращения мировой термоядерной войны. Компьютерное моделирование по­казало, что если в возникшем ядерном конфликте будет исполь­зована только часть смертоносного потенциала атомного и водо­родного оружия, то и тогда на Земле наступит «ядерная зима», или «ядерная ночь». От совокупного действия радиации, взрывов и пожаров в воздух попадет огромное количество пылевых частиц, которые резко уменьшат попадание солнечных лучей на поверхность Земли и снизят температуру воздуха до такого уровня, что сделает­ся невозможным существование на Земле человека и большин­ства растительных и животных видов. Количество стран, имеющих или могущих стать обладателями ядерного оружия, неуклонно растет, и вместе с тем растет опасность термоядерной войны.

 

30 Биосфера
представляет собой многоуровневую систему, включающую подсистемы различной
степени сложности. Границы биосферы определяются областью распространения
организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере (рис. 24.1). Верхняя граница биосферы проходит примерно на высоте 20 км. Таким образом, живые организмы
расселены в тропосфере и в нижних слоях стратосферы. Лимитирующим фактором
расселения в этой среде является нарастающая с высотой интенсивность
ультрафиолетовой радиации. Практически все живое, проникающее выше озонового слоя
атмосферы, погибает. В гидросферу биосфера проникает на всю глубину Мирового
океана, что подтверждает обнаружение живых организмов и органических отложений
до глубины 10—11 км. В литосфере область
распространения жизни во многом определяет уровень проникновения воды в жидком
состоянии — живые организмы обнаружены до
глубины примерно 7,5 км.

В составе биосферы различают:

- живое вещество, образованное совокупностью организмов;

- биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняки и др.);

- косное вещество, образующееся без участия живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты);

- биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

Эволюция биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя группами факторов: развитием нашей планеты как космического тела и протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.

Атмосфера.Газовая оболочка Земли состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержатся диоксид углерода (0,003 %) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для процессов жизнедеятельности особенно важны:кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества; диоксид углерода, используемый зелеными растениями в фотосинтезе; озон, создающий экран, защищающий земную поверхность от ультрафиолетового излучения. Атмосфера образовалась в результате мощной вулканической и горообразовательной деятельности, кислород появился значительно позднее как продукт фотосинтеза.

Гидросфера.Вода – важный компонент биосферы и необходимое условие существования живых организмов. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьируется в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием геологических процессов в литосфере, при которых выделялось большое количество водяного пара.

Литосфера.Основная масса организмов литосферы находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва состоит из неорганических веществ (песок, глина, минеральные соли), образующихся при разрушении горных пород, и органических веществ – продуктов жизнедеятельности организмов.





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 565; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2020 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.019 с.) Главная | Обратная связь