Естественный отбор. В классической эволюционной теории естественный отбор определялся как процесс выживания наиболее приспособленных организмов. Современная эволюционная биология делает акцент на другой стороне этого явления. Естественный отбор теперь понимается как устранение от размножения тех особей, которые менее приспособлены к условиям окружающей среды. Согласно СТО термин «уничтожение неприспособленных» точнее характеризует механизм естественного отбора.

Отбор действует в популяции, его объектом являются фенотипы отдельных особей. Фенотип организма формируется на основе реализации информации генотипа в определенных условиях среды. Таким образом, отбор из поколения в поколение по фенотипам ведет к отбору генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а генные комплексы.

Факторы эволюции действуют на микро- и на макроэволюционном уровнях. Микроэволюция – это совокупность эволюционных изменений в рамках популяций за сравнительно небольшой период времени, приводящих к возникновению новых видов живых организмов. Макроэволюция – эволюционные преобразования в течение длительного периода времени на более высоких уровнях организации живого (семейства, отряды, классы). Они приводят к возникновению новых надвидовых форм организации живого (родов, семейств, отрядов, классов). Макроэволюция не имеет специфических механизмов, осуществляется только посредством процессов микроэволюции и является их интегрированным выражением. Однако только на уровне макроэволюции обнаруживаются общие тенденции, направления и закономерности эволюции живой природы, которые не наблюдаются на уровне микроэволюции.

5.8 Выводы

1. Биология - наука о живом, его строении, формах активности, сообществах живых организмов, их развитии, связях друг с другом и с неживой природой. В развитии биологии выделяют три основных этапа: традиционный, эволюционный, молекулярно-генетический. По объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию. По изучаемым свойствам живого в биологической науке выделяются: морфологию, молекулярную биологи; экология, генетика, исследующая законы наследственности и изменчивости. По уровню организации исследуемых живых объектов выделяются: анатомия, гистология, цитология, бактериология и вирусология, молекулярная биология. Выделяют четыре основных уровня организации живой материи: молекулярно-генетический; онтогенетический; популяционно-видовой; биогеоценотический.

2. Жизнь — есть форма существования высокоорганизованных неравновесных, открытых систем, в структуре которых решающую роль играют белки и нуклеотиды; эти системы способны к обмену веществ (саморегуляции), самовоспроизведению путем передачи наследственной информации и изменчивости на основе мутаций (самоорганизации). Отличительные признаки живого: наличие обмена веществ (метаболизм); способность к передаче наследственной информации и самовоспроизведению; изменчивость, приспособляемость к среде.

3. Основные гипотезы происхождения жизни на Земле креационизм, происхождение жизни из неживой природы, панспермия, биохимическая эволюция.

4. Биохимическая эволюция состоит из двух этапов: абиогенеза и биогенеза. Абиогенез выражают схемой: атомы —> простые неорганические соединения —> простые биоорганические соединения —> макромолекулы —> организованные системы (коацерваты). Биогенез можно представить в виде последовательности живых форм: безъядерные клетки (прокариоты), клетки с ядром (эукариоты), автотрофы и гетеротрофы, многоклеточные, растительные и животные клетки, плотоядные, позвоночные, теплокровные, млекопитающие, приматы, человек. Сейчас жизнь на земле представлена клеточными и доклеточными формами.

5. Клетка – элементарная биологическая единица, структурно – функциональная основа всего живого. Клетка осуществляет самостоятельный обмен веществ, способна к делению (воспроизводству) и саморегуляции. В клетке заключена такая генетическая информация, которая достаточна для воспроизведения всего организма.

6. В структуре клетки выделяют ядро, цитоплазму, мембрану (оболочку). В состав клетки входят углеводы, липиды (жиры), белки, нуклеиновые кислоты. Белки - это высокомолекулярные органические соединения, состоящие из аминокислот Белки имеют разные уровни организации. Нуклеиновые кислоты - это полимеры, мономерами в них являются нуклеотиды. Нуклеотиды состоят из азотистого основания, сахара пентозы и остатка фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты являются основой ДНК и РНК, им принадлежит основная роль в хранении и передаче наследственной информации. Молекула ДНК состоит из двух полимерные цепи нуклеотидов, закрученных в спираль вокруг общей пространственной оси. Цепочки ДНК соединены между собой водородными связями по принципу комплиментарности. Молекула РНК состоит из одной полимерной цепи нуклеотидов.

7. Процесс размножения и развития организма осуществляется по схеме ДНК—РНК—белок и состоит из двух раздельных операций: копирование наследственной программы (генотипа) и собственно изготовление самого организма, реализующееся в фенотипе. Основой генотипа являются нуклеиновые кислоты, основой фенотипа — белки. Копирование генотипа происходит по матричному типу с последующей самосборкой копий. Способность к самоудвоению молекул ДНК является основой механизма наследственности.

8. Возникновение новых организмов и видов объясняет эволюционная теория, основу которой составляет эволюционная теория Ч.Дарвина. Согласно терии Ч.Дарвина эволюционными факторами являются: наследственность и изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. Элементарной единицей эволюции является группа особей — вид, при этом эволюция вида осуществляется через эволюцию отдельных особей.

9. Синтетическая теория эволюции (СТЭ) представляет собой синтез эволюционных идей Дарвина и исследований в области наследственности и изменчивости. эволюционными факторами с точки зрения СТО являются: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция и естественный отбор. Элементарной эволюционной единицей является Факторы эволюции действуют на микро- и на макроэволюционном уровнях.

---

6 ОСНОВЫ УЧЕНИЯ В.И. ВЕРНАДСКОГО О БИОСФЕРЕ

1. Возникновение и эволюция биосферы

Термин «биосфера» в научной литературе впервые появился в трудах австрийского геолога Э.Зюсса в 1875 г., однако учение о биосфере и ее эволюции было разработано в начале XX века русским ученым В.И. Вернадским.

Биосфера (от греческого bios – жизнь, sphaira – шар) – населенная организмами геологическая оболочка, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов.

Биосфера представляет собой сложную динамическую систему, которую можно определить как целостную самоорганизующуюся экологическую систему глобального масштаба. Самоорганизация этой гигантской системы достигается за счет жизнедеятельности организмов.

Формирование биосферы как геологической оболочки осуществлялось постепенно. В результате длительного воздействия живых организмов на природу изменялся количественный и качественный состав геологических оболочек, что приводило к улучшению условий проживания организмов. Каждое последующее поколение изменяло окружающую среду в сторону повышения комфортности существования. Например, в результате длительно осуществлявшегося процесса фотосинтеза содержание кислорода в атмосфере Земли увеличилось до концентрации, позволившей сформировать озоновый экран, защищающий жизнь от губительного ультрафиолетового излучения. В результате организмы смогли расселиться на суше, что привело к появлению новых, более высокоорганизованных видов живых существ.

Последние научные данные говорят о том, что в древнейших горных породах уже встречаются сообщества микроорганизмов, которые представляли древнюю био­сферу Земли. Следовательно, возраст биосферы приближа­ется к возрасту Земли как планеты Солнеч­ной системы и составляет примерно 3,5 млрд. лет.

Большое значение в трудах В.И. Вернадского имеет концепция эволюции биосферы, где ученый выделяет три этапа. Первый — возникновение первичной биосферы с биотическим круговоротом веществ, то есть вовлечение организмов в природный круговорот веществ. Основные движущие факторы эволюции на этом этапе – геологические и климатические изменения на Земле. Второй этап — усложнение структуры биосферы в результате появления эукариотов – клеток с четко очерченным ядром. В результате усложнения структуры клеток, дифференциации их функций на Земле возникает большое количество разнообразных одноклеточных и многоклеточных организмов. На этом этапе ведущим фактором является биологическая эволюция. Третий этап — формирование человеческого общества, оказывающего своей хозяйственной деятельностью все большее влияние на состояние биосферы. Ведущим фактором здесь должна выступать разумная деятельность человека, характеризующаяся рациональным регулированием взаимоотношений общества и природы. Этот этап описывается учением о ноосфере.

---

6.2 Принципы устройства биосферы, ее состав и строение

Биосфера представляет собой экологическую систему (биогеоценоз) глобального масштаба. Границы этой системы определяются областью распространения живых организмов или «следами» их жизнедеятельности. Биосфера включает верхнюю часть литосферы (до глубины 3-7 км), воды рек, озер, морей, океанов (всю гидросферу) и нижнюю часть атмосферы до высоты озонового слоя (23–30 км). Однако на большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана (в так называемых «пленках жизни»).

Распределение массы живых организмов на суше и в океане имеет свои особенности. Биомасса суши на 99,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% — животными и микроорганизмами. В океане картина обратная: на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% всей биомассы.

Биоэнергетической основой функционирования биосферы являются растения, способные осуществлять фотосинтез. Значимость этого процесса состоит в трансформации энергии Солнца в химическую энергию органического вещества (белков, жиров, углеводов).

Все живое (биоценоз) в биосфере разделено на три основные группы: продуценты, консументы, редуценты. К продуцентам относятся зеленые растения, а также бактерии, способные усваивать углекислый газ за счет окисления неорганических соединений — хемосинтетики. Готовое органическое вещество потребляется консументами нескольких трофических (пищевых) уровней. Замыкают биотический круговорот веществ редуценты (от лат. возвращающий) - организмы, минерализующие органику. В результате химические вещества могут быть повторно использованы продуцентами в следующем цикле фотосинтеза. Однако, строго говоря, этот круговорот не полностью замкнут: кроме энергетического входа (солнечная энергия) он имеет и выход — часть отмирающего органического вещества после разложения микроорганизмами-минерализаторами может попадать в водные растворы и откладываться в виде осадочных пород, а другая часть образует отложения отдельных пород (каменный уголь, торф, сапропель).

Зеленые растения (фотосинтетики) и хемосинтетики составляют группу автотрофных (с греч. аutos – сам) организмов, которые берут все нужные для жизни химические элементы из окружающей косной материи. Консументы и редуценты представляют собой гетеротрофные (с греч. heteros – другой) организмы, использующие для построения своего тела только готовые органические вещества.

По В. И. Вернадскому вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу и включает:

1. живое вещество - совокупность всех живых организмов;

1. биогенное вещество — результат жизнедеятельности организмов (например, горючие ископаемые, известняки и т.д.);

2. косное вещество – вещество, образованное без участия живых организмов (например, вулканическая лава);

3. биокосное вещество – продукт взаимодействия живой и косной материи (к примеру - почва, ил, поверхностные воды и т.д.);

---

2. радиоактивное вещество - нестабильные химические элементы, атомы которых способны к радиоактивному распаду (например, уран);

3. рассеянные атомы – атомы химических элементов, количество которых в биосфере чрезвычайно мало (например, золото или платина);

4. вещество космического происхождения (например, осколки метеоритов).

Одним из основных положений концепции биосферы является учение о живом веществе. Масса этого вещества составляет всего 0,02 % от массы косного вещества биосферы, но именно живое вещество выполняет основные биогеохимические функции:

- энергетическую: поглощение солнечной энергии и превращение ее в энергию земных процессов (химическую, механическую, тепловую, электрическую и пр.);

- средообразующую: живое вещество адаптируется к окружающей среде и приспосабливает ее к своим биологическим потребностям, изменяя при этом состав геологических оболочек;

- транспортную: живое вещество переносит химические элементы в вертикальном и горизонтальном направлениях;

- деструктивную: микроорганизмы разлагают неживое органическое вещество, благодаря чему поддерживается постоянство состава биосферы;

- концентрационную: организмы способны к избирательному накоплению определенных химических веществ.

В результате живое вещество и среда его обитания развиваются как единое целое, однако контроль состояния среды осуществляют живые организмы.

Биосфера как целостная система характеризуется рядом свойств, основными из которых являются:

1. организованность, которая создается и поддерживается совокупной деятельностью живых организмов;

2. централизованность - центральным звеном биосферы являются живые организмы;

3. открытость – ее существование невозможно без поступления солнечной энергии;

4. саморегуляция (гомеостаз) – способность сохранять равновесие вопреки внешним и внутренним возмущениям;

5. биологическое разнообразие – основа устойчивости биосферы (в настоящее время описано примерно 1,5 млн. видов животных и 0,5 млн. видов растений);

6. наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость химических элементов.

Среди основных принципов устройства биосферы как целостной геологической оболочки В.И. Вернадский выделял следующие:

1. целостности: самосогласованность всех процессов в биосфере;

2. гармонии: биосферные процессы являются отражением гармонии космоса;

3. значимости живого в эволюции Земли: на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей и более могущественной по своим конечным последствиям, чем организмы, вместе взятые;

4. трансформации солнечной энергии в энергию Земли: Солнце как основной источник энергии биосферы регулирует жизненные процессы на Земле;

5. инерции: мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные;

6. бережливости в использовании живым веществом простых химических элементов: организм вводит в себя только необходимое количество элементов;

7. устойчивости жизни: жизнь в целом определяется полем устойчивости зеленой растительности; поле устойчивости жизни есть результат приспособления организмов к среде обитания (адаптации) на протяжении длительного времени;

8. распространения жизни: наличие живых организмов определяется крайними пределами их выживания. Эти границы обусловлены физико-химическими свойствами (неразрушимостью в определенных условиях) соединений, составляющих организм;

9. постоянства количества живого вещества в биосфере: эта постоянная величина сопряжена с количеством газов в атмосфере (прежде всего кислорода).

---

6.3 Теория ноосферы

Живое вещество непрерывно эволюционирует, следствием чего является постоянное развитие биосферы. На современном этапе ее эволюции основным фактором выступает деятельность человека, оказывающего глобальное воздействие на биосферу. Биосфера, в свою очередь, через экологические законы воздействует на человека. Создаются условия, напоминающие совместную эволюцию (коэволюцию) человека и биосферы. Результатом коэволюции должна стать ноосфера (сфера разума) - «сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития» (БСЭ, т. 18, с. 103). Понятие «ноосфера» предложено французскими учеными Э. Леруа и П. Тейяром де Шарденом в 1927 г. Дальнейшее развитие теория ноосферы получила в трудах В.И. Вернадского.

Воздействие на природу человеческого общества как единого целого по своему характеру резко отличается от воздействий других форм живого вещества. Человеку недостаточно атомов, необходимых для размножения и роста. Он использует природные элементы для создания техники и других атрибутов цивилизации. В масштабах последнего столетия это привело к изменению геохимических циклов в глобальном масштабе (например, увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере привело к климатическим изменениям, получившим название «парникового эффекта»).

Переход от биосферы к ноосфере определяется следующими положениями:

- этот переход закономерен и неизбежен как естественный ход эволюции независимо от воли человека;

- человек рассматривается как доминирующий элемент биосферы, выполняющий ее определенные функции во времени и пространстве;

- человек, вооруженный научной мыслью, становится величайшей геологической силой, кардинально изменяющей облик планеты;

- трансформация биосферы осуществляется за счет согласованных (когерентных) взаимодействий всех людей и их целостного влияния на природу; в этом смысле человечество становится единым целым, независимо от расового, географического или имущественного положения, и, что очень важно - это взаимодействие с учетом развития технических средств связи практически мгновенно передается во все уголки земного шара;

- развитие энергетики, открытие и применение новых видов энергии не должно входить в противоречие с природой и нарушать ее регенерационные возможности;

- возможность разумного влияния на глобальные процессы как природного, так и социального характера.

В ноосфере так же, как и в биосфере, происходит замкнутый круговорот веществ, но при этом в нем активно участвует человек. Его производительные силы становятся частью ноосферы, непрерывно обмениваются веществом, энергией и информацией с остальными элементами биосферы. Однако здесь человек перестает быть просто потребителем, живущим за счет биосферы. В ноосфере развитие человека и окружающей среды происходит коэволюционно и с учетом изменения характера взаимоотношений человека с природой.

---

Смотрите также файлы

• М-535.Основы права в вопросах и ответах.doc

• Мен._ в вопросах_и_ответах.doc

• УМП_Пробл. макроэк.нестаб. Бондарь.doc

• УМП_Макроэкономика в вопросах и ответах Ч. 3.doc

• УМП_Макроэкономика в вопросах и ответах Ч. 2.doc