Эволюция форм жизни

Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий) – около 3, 5 млрд лет.

Докембрий. Самая древняя эпоха развития жизни – докембрийская – длилась свыше 3 млрд лет.

Первые обитатели нашей планеты были гетеро-трофами (используют для своего питания готовые органические вещества.) и питались за счет органических веществ, растворенных в первородном океане. Постепенно в первородном океане стали иссякать органические вещества, накопившиеся в нем абиогенным путем. Появление аутотрофных организмов(организмы, способные вырабатывать потребное для них количество органических веществ самостоятельно из веществ минеральных) обеспечило дальнейший непрерывный синтез органических веществ. Но аутотрофный синтез органических веществ сопровождался выделением кислорода в атмосферу. Накопление последнего изменило восстановительный характер атмосферы на окислительный, что привело к массовой гибели анаэробов. Это явление называют первым глобальным экологическим кризисом. Именно в это время и появились первые аэробные организмы, (способные использовать кислород для дыхания) Присутствие свободного кислорода в атмосфере под воздействием грозовых разрядов привело к образованию озона, который и составил известный защитный экран, блокирующий коротковолновое излучение.

Важным этапом нужно считать появление первых многоклеточных существ. К концу докембрия земные моря населяли разнообразные животные: медузы, плоские черви, губки, полипы. Все они были мягкотелыми, лишенными скелета. Возникновение у животных скелета раковин, панцирей и так далее обозначило начало новой геологической эры.

Палеозойская эра, начавшаяся 570 млн лет назад, длилась 340 млн лет. Ученые делят ее на шесть периодов. Самый ранний из них – кембрий (он продолжался 70 млн лет). В этот период у самых разнообразных животных начинает развиваться скелет.

За кембрием следует ордовик (60 млн лет). В море процветают трилобиты. Появляются первые позвоночные.

В следующем периоде – силуре (30 млн лет) – на сушу выходят первые растения (псилофиты). Вслед за ними на сушу начинают переселяться животные – многоножки, черви, пауки и скорпионы.

У позвоночных появляется новый, неизвестный прежде орган – челюсти, произошедшие из жаберных щелей бесчерепных, одновременно у рыб возникают парные плавники, увеличивающие маневренность.

Следующий период – девон (60 млн лет). Сушу заселяют плауны, папоротники, хвощи, мхи. В их зарослях уже живут первые насекомые. Происходит выход на сушу позвоночных. В девоне кистеперые рыбы дали начало первым земноводным – стегоцефалам.

Карбон, каменноугольный период (65 млн лет). Насекомые осваивают воздух. У растений появились семена вместо спор, у яиц рептилий – скорлупа.

Пермь (55 млн лет). Влажные леса из папоротников и плаунов исчезли. Широко разрослись хвойные. Земноводных теснят рептилии.

Мезозойская эра началась 230 млн лет назад и длилась 163 млн лет. Она делится на 3 периода: триас (35 млн лет), юру (58 млн лет) и мел (70 млн лет). Океаны Земли богаты моллюсками. Появляются цветковые. Мезозой, особенно юру, можно самом начале мезозоя появляются млекопитающие.

Кайнозойская эра. (67 млн лет назад). Она продолжается и сейчас. Ученые разделяют ее на 3 периода: палеоген, неоген и антропоген.

48. Особенности свойств микромира.Принцип неопределенности Гейзенберга В конце XIX — начале XX вв. физика вышла на уровень исследования микромира, для описания которого концептуальные построения классической физики оказались непригодными. В результате научных открытий были опровергнуты представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи. Невидимый нам микромир состоит из мельчайших частиц материи — электронов, протонов, нейтронов, атомов и т.д. Свойства объектов этого мира совершенно не похожи на свойства привычного макромира. Свойства микрочастиц невозможно описать с позиций классической физики, поэтому возникла принципиально новая физика — квантовая механика.

Изучая микрочастицы, ученые столкнулись с парадоксальной, с точки зрения классической науки, ситуацией: одни и те же объекты обнаруживали как волновые, так и корпускулярные свойства. Первый шаг в этом направлении был сделан немецким физиком М. Планком. Как известно, в конце XIX в. в физике возникла трудность, которая получила название " ультрафиолетовой катастрофы". В соответствии с расчетами по формуле классической электродинамики интенсивность теплового излучения абсолютно черного тела должна была неограниченно возрастать, что явно противоречило опыту. В процессе работы по исследованию теплового излучения, которую М. Планк назвал самой тяжелой в своей жизни, он пришел к ошеломляющему выводу о том, что в процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена не непрерывно и не в любых количествах, а лишь в известных неделимых порциях — квантах. Сумма энергий этих мельчайших порций энергии — квантов определяется через число колебаний соответствующего вида излучения и универсальную естественную константу, которую М. Планк ввел в науку под символом h: E = hy, ставшим впоследствии знаменитым (где h — квант энергии, у — частота). Если введение кванта еще не создало настоящей квантовой теории, как неоднократно подчеркивал М. Планк, то все же 14 декабря 1900 г., в день опубликования формулы, был заложен ее фундамент. Поэтому в истории физики этот день считается днем рождения квантовой теории. А поскольку понятие элементарного кванта действия служило в дальнейшем основой для понимания всех свойств атомной оболочки и атомного ядра, то 14 декабря 1900 г. следует рассматривать и как день рождения всей атомной физики и начало новой эры естествознания. Изучение свойств света показал, что он обладает сложной природой, сочетающей в себе волновые и корпускулярные свойства. Такие явления как дифракция и интерференция объясняются волновыми свойствами, а фотоэффект — корпускулярными. В результате возник так называемый корпускулярно-волновой дуализм.

Принцип неопределённости в квантовой механике.

Этот принцип впервые сформулировал выдающийся немецкий физик Вернер Гейзенберг (1901—1976) в виде соотношения неточностей при определении сопряженных величин в квантовой механике, который теперь обычно называют принципом неопределенности. Суть его заключается в следующем: если мы стремимся определить значение одной из сопряженных величин в квантово-механическом описании, например, координаты х, то значение другой величины, а именно скорости или скорее импульса р = mv, нельзя определить с такой же точностью. Иначе говоря, чем точнее определяется одна из сопряженных величин, тем менее точной оказывается другая величина. Это соотношение неточностей, или принцип неопределенности, выражается следующей формулой:

где х — обозначает координату, р — импульс, h — постоянную Планка, а Δ — приращение величины.

Таким образом, принцип неопределенности постулирует:

Невозможно с одинаковой точностью определить и положение, и импульс микрочастицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянную Планка.

49. Происхождение и эволюция человека. Отличительная черта человека – создание и применение орудий труда. С их помощью он изменяет среду обитания, сам производит необходимое; животные же используют лишь данное природой. Применение орудий труда резко уменьшило зависимость человека от природы, ослабило действие естественного отбора, В процессе труда (совместная охота, изготовление орудий) люди объединялись, что порождало необходимость общения и вело к возникновению речи как способа этого общения. Под влиянием труда и речи «мозг обезьяны постепенно превратился в человеческий мозг, который при всем сходстве с обезьяньим далеко превосходит его по величине и совершенству».Предполагается, что общие предки человекообразных обезьян и человека – стадные узконосые обезьяны, жившие на деревьях в тропических лесах. Переход их к наземному образу жизни, вызванный похолоданием климата и вытеснением лесов степями, привел к прямо хождению. Выпрямленное положение тела и перенос центра тяжести вызвали перестройку дугообразного позвоночного столба, свойственного всем четвероногим животным, на S-образный, что придало ему гибкость.Образовалась пружинящая стопа, расширился таз, грудная клетка стала шире и короче, челюстной аппарат легче и главное – передние конечности освободились от необходимости поддерживать тело, их движениястали более свободными и разнообразными, функции усложнились. Предшественники человека. В начале кайнозоя, более 40 млн. лет назад, появились первые приматы. От них обособились несколько ветвей эволюции, приведших к современным человекообразным обезьянам, другимприматам и человеку. Современные человекообразные обезьяны – не предки человека, но происходят от общих с ним, уже вымерших предков – наземных человекообразных обезьян – дриопитеков. Они появились 17 – 18 млн. лет назад, в конце неогена, и вымерли около 8 млн. лет назад. Обитали в тропических лесах. Некоторые их популяции и положили, видимо, начало эволюции человека, его предшественникам – австралопитекам. Австралопитеки– вымершая группа приматов. Эти двуногие существа размером с шимпанзе имели много черт, сближающих их с человеком (форма зубов, строение черепной коробки, форма таза). Однако размером мозга (650 см) они не превосходили современных человекообразных обезьян. Раскопки показали, что австралопитеки жили свыше 5 млн. лет назад, а следовательно, для эволюции предков человека путем отбора было достаточно времени. Более поздние из австралопитеков явились, видимо, непосредственными предками людей. Они получили название «человек умелый». По своему внешнему виду и строению человек умелый не отличался от человекообразных обезьян, но уже умел изготовлять примитивные режущие и рубящие орудия из гальки. Этапы становления человека. В эволюции человека (Homo) различают три этапа: 1. Древнейшие люди, к которым относятся питекантроп, синантроп и гейдельбергский человек (вид человек прямоходящий – Homo erectus). 2. Древние люди – неандертальцы (первые представители вида человек разумный – Homo sapiens). 3. Современные (новые) люди, включающие ископаемых кроманьонцев и современных людейПервые представители рода Homo появились около 2 млн. лет, а современный человек – не позднее 50 тыс. лет назад. Древнейшие люди жили 2 млн. – 500 тыс. лет назад. Питекантроп «обезьяночеловек».Питекантропы ходили на двух ногах, объем мозга у них увеличился, они пользовались примитивными орудиями труда в виде дубин и слегка обтесанных камней. Низкий лоб, мощные надбровные дуги, полусогнутое тело с обильным волосяным покровом – все это указывало на их недавнее (обезьянье) прошлое.Синантроп во многом сходен с питекантропом, это географический вариант человека прямоходящего. Синантропы уже умели поддерживать огонь. Древние люди. К ним относятся неандертальцы. Неандертальцы жили в ледниковую эпоху 200 – 35 тыс. лет назад в пещерах, где постоянно поддерживали огонь, одевались в шкуры. Орудия труда неандертальцев много совершеннее и имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударные орудия. Челюсти свидетельствовала о членораздельной речи. Современные люди. Возникновение людей современного физического типа произошло относительно недавно, около 50 тыс. лет назад. Кроманьонцы обладали всем комплексом физических особенностей: членораздельная речь, на что указывал развитый подбородочный выступ; строительство жилищ, первые зачатки искусства (наскальные рисунки), одежда украшения, совершенные костяные и каменные орудия труда, первые прирученные животные – все свидетельствует о том, что это настоящий человек, окончательно обособившийся от своих звероподобных предков. Неандертальцы, кроманьонцы и современные люди образуют один вид – Homo sapiens – человек разумный; этотвид сформировался не позднее 100 – 40 тыс. лет тому назад.

50.