Классы механизмов эволюции. Закон дивергенции

В явлениях самой различной природы важнейшую роль играют классы механизмов эволюции; среди них можно выделить катастрофические, или пороговые, и адаптационные. Адаптационный механизм эволюции – это логическая цепочка, которая приспосабливает данную систему (или организм) к окружающей среде. Адаптация обеспечивает развивающейся системе определённую стабильность в данных конкретных условиях. Поэтому, изучая особенности среды, можно предвидеть тенденцию в изменении параметров системы.

Действие пороговых механизмов состоит в том, что существует некоторое критическое значение внешнего воздействия, выше которого прежняя форма уже существовать не может. Переход системы через это пороговое состояние ведёт к резкому качественному изменению протекающих в ней процессов. При этом заранее невозможно предсказать, по какой ветви эволюции пойдёт развитие дальше, т.к. это зависит от неизбежно присутствующих случайных воздействий внешней среды.

Суть закона дивергенции заключается в следующем: процесс развития характеризуется непрерывным усложнением и ростом разнообразия организационных форм материи. Сам термин «дивергенция» в переводе означает расхождение. Здесь имеется в виду расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в процессе эволюции. Это результат неодинаково направленного естественного отбора и обитания в разных условиях среды. Закон дивергенции характерен для всех трёх форм развития материального мира: он действует в мире неживой природы, эволюции живых существ и обществе. С ростом сложности системы возрастает вероятность увеличения числа возможных путей дальнейшего развития, т.е. дивергенции.

21. Особенности биологического уровня организации ма­терии. Основные этапы становления идеи развития биологии. Концепции происхождения живого. Совре­менные концепции происхождения жизни. Метабо­лизм.

Основные этапы:

1. Период античной натурфилософии до первых биологических дисциплин. Здесь наблюдается фундаментальный принцип науки о живом – принцип историзма.

2. Систематизация накопленного в ботанике и зоологии материала.

3. Опубликование Дарвином труда «Происхождение видов» в 1859г. Это период революционного перелома в биологии, связанный с возникновением целых отраслей эволюционной биологии.

4. Переход к систематическому экспериментальному изучению отдельных факторов эволюции, формированию новых направлений в генетике и экологии. Этот период длился с начала 20 века до середины 30-х годов 20 века.

5. Период всеобъемлющего синтеза знаний о факторах, движущих силах и закономерностях в эволюции. Этот период берет свое начало в 40-х годах и продолжается до настоящего времени.

Концепции происхождения живого:

· Идея самопроизвольного зарождения жизни;

· Происхождение живого от живого;

· Гипотеза занесения живых существ на Землю из космоса;

· Гипотеза Опарина (органические вещества могут образовываться абиогенным путем при действии электрических зарядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси, содержащие пары воды, аммиака, метана и др.

Современные концепции происхождения жизни:

1. Концепция субстратного происхождения жизни;

2. Концепция энергетического происхождения;

3. Концепция информационного происхождения.

Метаболизм – обмен веществ, сопровождающийся высокими скоростями построения, распада и воссоздания вновь созданных органических комплексов, входящих в биологические структуры.

Вопрос 21. Особенности биологического уровня организации материи. Основные этапы становления идеи развития биологии. Концепции происхождения живого. Современные концепции происхождения жизни. Метаболизм.

Биология - наука о живом, его строении, формах активности, природных сообществах живых организмов, их распространении и развитии, связях друг с другом и неживой природой. В настоящее время биология представляет собой целый комплекс наук в живой природе. Важнейшим инструментом познания живого мира служит категория «живого» являющаяся ключевой, исходной для всей системы биологических наук. К числу свойств живого обычно относят следующие:

- Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.

- Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.

- Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешние раздражения • универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.

- Живые организмы не только изменяются, но и усложняются. Так, у растения ИЛИ животного появляются новые ветви или новые органы, отличающиеся по своему химическому составу от породивших их структур.

- Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов. Причем потомство и, похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей. В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живое природы.

- Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной способностью живых организмов передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах - единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах.

- Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни. Строение крота, дождевого червя, рыбы полностью соответствует условиям, в которых они живут.

В становлении биологии как науки можно выделить 3 этапа, принципиально отличающихся друг от друга своей главной идеей: период систематики; эволюционный период; период биологии микромира. Эти периоды не имеют четких временные границ, не имеют они и резких переходов. Например, переход от систематики к эволюционизму проходил через период трансформизма, в котором идея изменчивости и превращения форм животных и растений пробивала себе дорог). Как и всякая естественная наука, биология в начале становления имела описательный характер (описательная натурбиология). Идеи систематики зародились в античности, и первым систематизатором был Аристотель. Биологии он посвятил ряд работ: «История животных», «О частях животных», «О возникновении животных». Он является основоположником зоологии морфологии, эмбриологии. В основе систематики живого у Аристотеля лежит принцип от простого к сложному, с человеком на вершине пирамиды (антропоцентризм).

Этот принцип систематики сохранялся в науке два тысячелетия. Дальнейшее развитие идея систематики получила в работе «Система природы» (1753) шведского ученого Карла Линнея. В основе систематики Линнея лежит вид: близкие виды объединяются в роды, сходные роды в отряды, а отряды в классы. Наиболее полно по тем временам идея эволюции была изложена в работах французского биолога. Ж. Ламарка. В своей работе «Философия зоологии» он выделяет две причины изменчивости видов: влияние и изменение условий жизни и наследственность. Ламарк считал, что высшие формы жизни произошли от низших в процессе эволюции. Эволюционное учение Ламарка имело большое значение в плане признания идеи развития и изменения видов, тем самым способствовало появлению теории Дарвина.

Главный труд Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь», был опубликован в Ноябре 1859 г. Эволюционная теория Дарвина построена на трех «китах» - изменчивости, наследственности и естественном отборе. Изменчивость - это способность организмов приобретать новые свойства и признаки и изменять их по разным причинам. Имение изменчивость является первым и главным звеном эволюции.

Успех теории Дарвина к концу XIX века был огромен. Но вот в начале XX в. появилась генетика - наука о наследственности и изменчивости организмов, сначала выразившая недоверие теории Дарвина. Однако к 30-мгодам XX века ситуация изменилась. Генетика сама стала эволюционной, а ее связь с теорией Дарвина привела к современной (синтетической) теории эволюции (СТЭ). Генетика установила природу наследственности и изменчивости. Основоположником науки является Грегор Мендель (1822 - 1884). В результате опытов с горохом, цель которых состояла в том, чтобы «проследить развитие гибридов в их потомках», в 1865 г. Мендель открыл закон наследственности. Однако его работа оставалась неизвестной 35 лет. Известность пришла к Менделю в 1900 (спусти 16 лет после смерти), когда его законы наследственности были переоткрыты.

Г. Морган (1866 - 1945) сформулировал хромосомную теорию наследственности. Клетки большинства живых организмов (растений и животных) имеют наборы парных хромосом, однотипных от мужского и женского организмов. Отличаются только две половые клетки: в мужских половых клетках находятся две разные хромосомы - Х и V (в каждой по одной хромосоме), в женских - две одинаковые хромосомы - Х, Х Важным открытием в генетике было открытие мутаций - внезапных изменений в наследственной системе организма. Они происходят как за счет случайных событий (естественные или спонтанные мутации), так и за счет искусственно вызываемых действий (индуцированные мутации). Все виды живых организмов способны мутировать, что и приводит к их изменчивости.

Современная биология является экспериментальной наукой на уровне микромира. Отсюда и название этапа развития биологических знаний. Изучение процессов, происходящих на молекулярном уровне, привело к большим достижениям биологической науки.

Среди главных теорий возникновения жизни на Земле следует упомянуть следующие:

1. Жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время;

2. Жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение);

3. Жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния):

4. Жизнь занесена на нашу планету извне (панспермия);

5. Жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (биохимическая эволюция).

Метаболизм – обмен веществ, сопровождающийся высокими скоростями построения, распада и воссоздания вновь созданных органических комплексов, входящих в биологические структуры.

Каждая живая клетка - это сложная высокоупорядоченная система.Как показала эксперименты, содержимое клетки находится в состоянии непрерывной активности:

В различные веществавсе время входят в клетку и выходят из нее наружу. Все реакции, протекающие в клетке можно разделитьна две

Анаболические реакции - это реакции синтеза крупных молекулиз более мелких и простых: для этих процессов необходима затрата энергии.

Катаболические реакции - реакции распада крупных молекул на более мелкие и простые, обычно с выделением энергии.

Иногда образовавшиеся более простые молекулы могут затем вновь использоваться для биосинтеза. Совокупность катаболических и анаболических реакций, протекающих в клетке в любой данный момент, составляют ее метаболизм.

22. Отражение и движение как всеобщие свойства мате­рии. Проблемы адаптации живого и принцип отра­жения.

Отражение – это всеобщее свойство движущейся материи, которое выражается в способности любого объекта на воздействие извне отвечать определенным действием.

Отражение как всеобщее свойство материи существует потому, что все материальные объекты взаимосвязаны и взаимодействуют между собой. В процессе отражения ответное действие отражающего всегда строго специфично и точно соответствует характеру полученного воздействия. Эта особенность отражения имеет большое значение и выражает специфику формы движения материального объекта.

Адаптация – это особая форма отражения системами воздействий внешней и внутренней среды, заключающаяся в тенденции к установлению с ними динамического равновесия.

Проблемы адаптации живого и принцип отражения:

1. Сущность процесса развития состоит в формировании приспособляемости организмов друг к другу и всех вместе - в среде обитания, в силу чего создаются единство и гармония живой природы в целом.

2. Сходные условия среды порождают сходные типы строения (структуры и функций организмов). Чем разнообразнее среда, тем, как ее отражение, разнообразнее строение живого.

3. Характер адаптации как сущности эволюции живых существ и систем связан с уровнем их развития.

4. Темпы развития среды и темпы, а также скорость адаптации к ней на прогрессивной стадии развития совпадают. Только в этом случае суммируются гармонии системы и среды, что способствует сохранению и развитию живого.

5. В ходе адаптации организация живых систем воспроизводит организацию среды.

6. Процесс адаптации неоднороден, он дифференцируется в соответствии с организацией самого объекта, с особенностями строения среды и изменениями данного организма и данной среды.