Рассматриваются основные теоретические обобщения, к которым пришла биологическая наука на пути своего развития от Карла Линнея до настоящего времени. Популярно излагая эти обобщения, автор придал им форму двенадцати законов теоретической биологии
Скачать 0.6 Mb.
|
Закон глобальности жизни, или первый закон Вернадского 1. Благодаря способности живых форм к размножению и расселению жизнь на Земле распространена всюду, где есть условия для ее существования. Органический мир образует тонкую планетарную оболочку биомассы живых организмов и среды их обитания — биосферу, обусловившую геологическую историю земной коры, эволюцию растений, животных, микроорганизмов, появление и существование человека. Структура биосферы определяется динамикой формирования и развития ее геобиологических компонентов — биогеоценозов, природных зон и ландшафтов, биогеографических областей, растительных формаций. 2. Биосфера тесно взаимодействует с атмосферой, гидросферой и литосферой, обусловливая и\ эволюцию, обеспечивая перемещение и круговорот веществ и энергии на планете. 3. Биологический круговорот веществ на Земле определяется взаимодействием растений, животных и микроорганизмов, глобальная роль которых обусловлена особенностями их отношений с окружающей средой. 4. Зеленые растения обеспечивают наличие молекулярного кислорода в атмосфере Земли и выполняют космическую роль как аккумуляторы световой энергии Солнца, осуществляя первичный биосинтез органических веществ на Земле. Растения— исходное звено трофических (пищевых) цепей и биоценозах. 10 5. Биосферная роль животных, образующих наряду с другими биологическими компонентами экосистем так называемые экологические пирамиды, связана главным образом с их участием в биогеоценозах в качестве промежуточных и высших звеньев пищевых цепей, определяющих перемещение веществ и энергии в биосфере. Твердые остатки ископаемых животных входят в состав осадочных пород. 6. Глобальная роль микроорганизмов проявляется в таких процессах, как минерализация органических веществ, образование ряда горных пород, почвообразование, а также в патогенном действии на другие организмы. Понимание жизни как глобального явления можно считать одним из исходных моментов ее теоретического осмысления. Однако вскрытие конкретных проявлений жизни в глобальном масштабе, выяснение роли отдельных групп организмов в формировании природных зол и ландшафтов, в геологическом развитии земной коры, в перемещении и круговороте веществ на нашей планете потребовало проведения длительных и углубленных исследований. В ходе этих исследований возникли и получили развитие представления о биоценозах и экосистемах различного уровня. Была разработана широкая концепция биосферы как определяющего фактора геологической истории Земли. Эта концепция, выдвинутая Владимиром Ивановичем Вернадским (1863—1945), — основное ядро закона глобальности жизни. В глобальном масштабе биомасса нашей планеты очень невелика, составляет лишь 1/6000000 массы земного шара. Однако по масштабам своего воздействия биомасса одна из самых могущественных геохимических сил планеты. Формирование и стабилизация газового состава атмосферы — результат жизни. Химический состав гидросферы в значительной степени также обусловлен процессами жизнедеятельности организмов. Почва — продукт жизнедеятельности и область наивысшей активности живого вещества. Осадочные породы Земли — это биогенные породы, создания живого вещества. Гранитная оболочка Земли образовалась за счег переплавления осадочных пород. По Вернадскому, граниты — это «былые биосферы». Органический мир охватывает своим влиянием всю химию земной коры, опре- 11деляя геохимическую историю почти всех элементов Периодической таблицы Д. И. Менделеева. При посредстве организмов осуществляется также преобразование на поверхности планеты энергии солнечной радиации и ее накопление в форме химической энергии различных органических веществ. Суммарная годовая продукция фотосинтеза па Земле составляет 42—46 млрд. т органического углерода. Фотосинтезирую-щие организмы — зеленые растения и некоторые бактерии — осуществляют превращение неорганических веществ — С02, Н2О, соединений азота, фосфора, серы в органические вещества. Одновременно они вовлекают и биологический круговорот веществ многие другие элементы. Группа зеленых растений по ее роли в биологическо-.i круговороте получила название продуцентов органического вещества. Группа консументов (потребителей) органического вещества представлена в основном животными. Наконец, третья группа организмов (бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, другие микроорганизмы) разрушает и минерализует органические вещества. Представителей этой группы называют редуцентами. Взаимодействие продуцентов, консументов и редуцентов определяет биологический, или биотический, круговорот веществ. В этом круговороте, во взаимодействии синтеза и деструкции органического вещества на Земле состоит одно из важнейших проявлений жизни. Биосфера подразделяется на природные зоны, а те, в свою очередь, на природные ландшафты. В пределах одного природного ландшафта имеется множество биогеоценозов, научные представления о которых разработал В. Н. Сукачев. Каждый биогеоценоз связан с определенным участком земной поверхности. Компонентами биогеоценоза являются определенные материальные тела: живые и косные. К живым компонентам относятся конкретные популяции продуцентов, консументов и редуцентов, а к косным — атмосфера, вода, горная порода, почва, вернее, ее неживая часть. Связь между компонентами биогеоценоза покоится на обмене веществ и энергии между ними. Биогеоценоз представляет собой противоречивое и динамичное единство входящих в него компонентов. Помимо компонентов, выделяют факторы биогеоцено-12 зов: климат, рельеф, время. Они не вносят в биогеоценоз ни веществ, ни энергии, но оказывают на него разностороннее влияние. Смена (сукцессия) биогеоценозов может происходить в результате их саморазвития и под действием внешних факторов. В соответствии с характером этих факторов различают климатогенные, геомор-фогенные, зоогенные и фитогенные сукцессии. Далеко не всякая смена биогеоценозов сопровождается возникновением новых видов. Новые биогеоценозы могут формироваться за счет существующих видов. Однако процессы эволюции живых форм, коль скоро они происходят, определяются эволюцией биосферы и ее составных геобиологических элементов. В свою очередь, структура биосферы и конкретный характер ее элементов зависят от биологической эволюции живых форм, выражающейся в процессах видообразования. В тесном взаимодействии геобиологической и таксономической систем органического мира протекает эволюция жизни на Земле. Одним из факторов этой эволюции стал человек, в наше время взглянувший на биосферу из космоса (см. рис. 1 на обороте обложки). Вопрос о многоплановом воздействии человека на биосферу будет рассмотрен в разделе «Человек и жизнь планеты». Но прежде чем переходить к этой теме, нам надлежит рассмотреть ряд чисто биологических законов, среди которых, как уже отмечалось, центральное место занимают законы биологической эволюции. Биологическая эволюция теории биологической эволюции можно выделить 3 основных раздела: доказательства эволюции, теорию элементарных механизмов эволюции и учение о путях и направлениях эволюционного процесса. Основополагающее значение для теории биологической эволюции имеет дарвинизм. Под этим названием в историю науки вошло учение Чарлза Дарвина (1809—1882) о происхождении видов путем естественного отбора. Проблематика и основное содержание дарвинизма нашли отражение в этом разделе в виде двух законов, в которых сделана попытка сформулиро- 13 вать самое важное из г/ого, что и как объяснил Дарвин в своем эволюционном учении. Рассматриваемые здесь обобщения — закон Аристотеля и закон Дарвина — представляют неразрывное единство, хотя первый из них восходит к античной науке, а второй был открыт только в XIX в. Закон органической целесообразности, или закон Аристотеля 1. Чем глубже и разностороннее изучает наука живые формы, тем полнее раскрывается их целесообразность, т. е. целенаправленный, гармоничный, как бы разумный характер их организации, индивидуального развития и отношения с окружающей средой. Органическая целесообразность раскрывается в процессе познания биологической роли конкретных особенностей живых форм. 2. Целесообразность присуща всем видам. Она выражается в тонком взаимном соответствии структур и назначения биологических объектов, в приспособленности живых форм к условиям жизни, в естественной целенаправленности особенностей индивидуального развития, в приспособительном характере форм существования и поведения биологических видов. 3. Органическая целесообразность, ставшая предметом анализа античной науки и служившая основанием для телеологических и религиозных истолкований живой природы, получила материалистическое объяснение в учении Дарвина о творческой роли естественного отбора, проявляющейся в адаптивном характере биологической эволюции. Такова современная формулировка тех обобщений, истоки которых восходят к Аристотелю, выдвинувшему представления о целевых причинах. Изучение конкретных проявлений органической целесообразности одна из важнейших задач биологии. Выяснив, для чего служит та или иная особенность исследуемого биологического объекта, в чем биологическое значение этой особенности, мы благодаря эволюционной теории Дарвина приближаемся к ответу на вопрос, почему и каким образом она возникла. Рассмотрим проявления органической целесообразности на примерах, относящихся к различным областям биологии. В области цитологии яркий, наглядный пример органической целесообразности — деление клеток у растений и животных. Механизмы эквационного (митоз) и редукционного (мейоз) деления обусловливают постоянство числа хромосом в клетках данного вида растений или животных. Удвоение диплоидного набора в митозе обеспечивает сохранение постоянства числа хромосом в делящихся соматических клетках. Гаплоидизация хромосомного набора при образовании половых клеток и восстановление его при образовании зиготы в результате слияния половых клеток обеспечивают сохранение числа хромосом при половом размножении. Отклонения от нормы, приводящие к полиплоидизации клеток, т. е. к умножению числа хромосом против нормального, отсекаются стабилизирующим действием естественного отбора или служат условием генетического обособления, изоляции полиплоидной формы с возможным превращением ее в новый вид. При этом в действие вновь вступают цитогенетические механизмы, обусловливающие сохранение хромосомного набора, но уже на новом, полиплоидном, уровне. В процессе индивидуального развития многоклеточного организма происходит образование клеток, тканей и органов различного функционального назначения. Соответствие этих структур их назначению, их взаимодействие в процессе развития и функционирования организма — характерные проявления органической целесообразности. Обширную область примеров органической целесообразности представляют приспособления для размножения и распространения живых форм. Назовем некоторые из них. Например, споры бактерий обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям среды. Цветковые растения приспособлены к перекрестному опылению, в частности с помощью насекомых. Плоды и семена ряда растений приспособлены к распространению с помощью животных. Половые инстинкты и инстинкты заботы о потомстве характерны для животных самого различного уровня организации (см. рис. 2 на обороте обложки). Строение икры и яиц обеспечивает развитие животных в соответствующей среде. Молочные железы обеспечивают полноценное питание потомства у млекопитающих. Характерную группу приспособлений представляют 15 инстинкты насекомых, ведущих общественный образ жизни, таких, например, как пчелы, с их разделением функций между различными особями семьи. Здесь же следует напомнить о групповых формах поведения в стаях и семейных группах птиц и зверей. Появление ряда приспособительных особенностей было связано с выходом растений и животных из водной среды на сушу. Способность семенных растений, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих к размножению вне водной среды связана с глубокими морфофизиоло-гическими изменениями в организации. Здесь следует указать на формирование у растений таких органов, как цветок, семя, плод, а у животных — зародышевых оболочек, характерных для высших позвоночных, а также новых типов кожного покрова и теплокровности птиц и млекопитающих. Все это следует характеризовать ка,; проявления органической целесообразности, обеспечившие расцвет на Земле представителей высших групп животного и растительного мира. Весьма показательный пример органической целесообразности — защитная маскирующая окраска, распространенная среди многих беспозвоночных и всех классов позвоночных животных. Другие виды защитных приспособлений — устрашающая окраска и мимикрия, т. е. уподобление по внешнему виду ядовитым животным или несъедобным частям растений. Наряду с пассивными средствами защиты в животном мире распространены активные средства защиты о г хищников: клыки кабана, рога буйвола и т. п. У хищников вся организация и инстинкты несут на себе черты приспособления к добыче пищи. Борьба за существование в органическом мире, проявляющаяся в противодействии неблагоприятным факторам окружающей среды (биотическим и абиотическим), привела и к такому распространенному приспособлению, как соответствие коэффициента размножения степени ис-требляемости живых форм. Чем выше процент гибели особей данного вида, тем выше его коэффициент размножения. В настоящее время совершенно очевидно, что адаптации возникают в результате процесса биологической эволюции. При этом нетрудно прийти к выводу, что эволюционная древность и длительность формирования различных адаптации той или иной живой формы различ- 15 ны. Любой вид несет в себе наряду с очень древними адаптациями относительно новые, наряду с очень сложными, возникновение которых можно объяснить лишь весьма длительным эволюционным процессом, — сравнительно простые, сформировавшиеся за более короткое время. Органическая целесообразность при всем ее общебиологическом значении относительна. Это выражается в том, что в любой популяции степень приспособленности разных особей по конкретным адаптациям различна. Кроме того, при изменении условий отдельные приспособительные особенности прекращают быть таковыми, и эволюция может пойти в новом направлении. Особенно ярко относительность целесообразности проявляется при массовом вымирании видов. Закон органической целесообразности, как уже отмечалось, неразрывно связан с законом естественного отбора. Эта связь обусловлена тем, что органическая целесообразность представляет собой следствие естественного отбора. В свою очередь, естественный отбор осуществляется благодаря относительности органической целесообразности, неоднородности популяции по степени приспособленности ее особей и генетических линий к конкретным факторам среды. Закон естественного отбора, или закон Дарвина 1. Состав каждой видовой популяции благодаря процессу наследственной изменчивости генетически неоднороден. Эта неоднородность может проявиться в неодинаковой приспособленности различных особей и соответственно их потомства к конк-. ретным условиям среды. 2. В условиях борьбы за существование более приспособленные особи имеют больше шансов выжить и, как правило, дают более многочисленное потомство. Благодаря этому из поколения в поколение приспособительные наследственные изменения могут нарастать, а их носители все более доминировать среди особей популяции. 3. Наследственность, изменчивость и естественный отбор, т. е. преимущественное сохранение в ряду поколений более приспособленных, являются элементарными факторами биологической эволю- 17 цни. Естественный отбор определяет ее направленный, адаптивный характер. 4. В меняющихся в пространстве и времени биогеоценозах под действием естественного отбора наследственных изменений, усиленного географической, экологической и генетической изоляцией различных популяций вида, происходит процесс их дивергенции (расхождения), приводящий к образованию новых качественно обособленных видов. Новые виды могут дать начало новым родам, роды — семействам и т. д. 5 В относительно стабильных условиях естественный отбор проявляет стабилизирующий эффект, который выражается в закреплении и сохранении генетических особенностей популяции и в ограждении ее от неблагоприятных наследственных уклонений. Стабилизирующий эффект естественного отбора объясняет сохранение относительного постоянства видов на протяжении длительных периодов времени. Факторы, обусловливающие биологическую эволюцию, ее адаптивный характер и качественную обособленность видов, а также таксонов более высокого ранга, были открыты Дарвином в значительной мере путем теоретического анализа механизма искусственного отбора и экстраполяции полученных выводов на процессы, протекающие в дикой природе. Таким образом, искусственный отбор послужил Дарвину как бы моделью естественного отбора. При создании сортов культурных растений и пород домашних животных в основе направленного процесса формообразования лежат, как показал Дарвин, три фактора: наследственность, изменчивость и искусственный отбор, т. е. сохранение и воспроизведение особей и разновидностей, все более отвечающих целям человека. Под совокупным действием этих факторов образуются новые сорта и породы, различающиеся между собой в итоге дивергенции иногда даже более значительно, чем природные виды. При этом характер новообразований, закрепляемых в поколениях под действием отбора, отвечает целям селекционера. Помимо искусственного методического отбора, Дарвин раскрыл форму искусственного бессознательного отбора. Методический отбор составляет основу сознатель- 18 |
Похожие:
 | Анатомия опорно-двигательного аппарата; основные вопросы нормальной... Знание – понимание, сохранение в памяти и умение воспроизводить основные понятия, факты науки и вытекающие из них теоретические обобщения... | | 3. критерии, этапы и задачи изучения и обобщения передового педагогического опыта ... |
| Урок-практикум «Работа над сжатым изложением. Выделение главной информации в тексте» Научить сокращать текст разными способами (исключения, обобщения или сочетания исключения и обобщения) |  | Урок обобщения и систематизация знаний "Бессоюзные сложные предложения" Тип: вариативный урок обобщения и систематизации знаний на основе модульной технологии |
| Конспект урока по математике тема урока: Измерение времени. Час Цель урока: на основе обобщения личного опыта детей, использование компьютерной презентации познакомиться с единицами времени и их... | | Теоретические вопросы Контурная карта Образовательные: Создание условий для обобщения и закрепления изученного материала по теме, отработки полученных умений записывать... |
| Конспект урока на тему «Единицы времени. Час. Минута.». Горшкова... Цель урока: на основе обобщения личного опыта детей, использование компьютерной презентации познакомиться с единицами времени и их... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Действительные причастия настоящего времени. Гласные в суффиксах действительных причастий настоящего времени |
| Урок №30 Русский язык 7 класс Тема: Страдательные причастия настоящего времени Сначала записать предложения с действительными причастиями настоящего времени, затем с действительными причастиями прошедшего времени.... | | Приозерский политехнический колледж Разработка рефератов преследует цель углубить, систематизировать и закрепить теоретические знания студентов, а также привить навыки... |
| Урок обобщения изученного по теме «Лексика» Повторить основные понятия лексики: однозначные и многозначные слова; синонимы и антонимы, омонимы | | Рекомендации по реферативной работе студентов рефераты в учебном заведении Разработка рефератов преследует цель углубить, систематизировать и закрепить теоретические знания студентов, а также привить навыки... |
| Маралихинская специальная (коррекционная) общеобразовательная школа-интернат... Урок обобщения и повторения разработан в соответствии Рабочей программой по обществознанию, составленной учителем на основе Программой... | | Тест №1 Наука это Вы держите в руках справочное издание для тех, кто стоит перед выбором направления своего жизненного пути, профессиональной судьбы... |
| Программа элективного курса по биологии Знакомство с историей науки позволило не только обогатить знания учащихся по биологии, и, в частности, медицины, но и показать, что... | | Урок обобщения по теме: «Право в нашей жизни» Урок – обобщения по теме: «Право в нашей жизни». Для учащихся 11 «А» профильного класса |
