- •Российско-таджикский (славянский) университет
- •Предисловие
- •Душанбе, 30.05. 2012 г. Автор
- •Раздел I. Семинарские занятия
- •Раздел II. Практические занятия
- •1.3. Дифференциация и интеграция наук
- •1.4. Эмерджентные свойства объектов природы
- •Раздел I Темы, содержания и вопросы семинарских занятий
- •Тема 1. Науки о природе
- •Цели и задачи изучения предмета
- •1.2. Фундаментальные и прикладные науки
- •1.5. Методологические и трансдисциплинарные идеи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 2. Наука как часть культуры
- •2.1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •2.2. Наука – ведущая форма культуры ххi века
- •2.3. Этика науки и биоэтика
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 3. Познание природы
- •3.1. Природа естественное окружение человека.
- •3.2. Левополушарное и правополушарное мышление
- •3.3. Классическое и неклассическое представление природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 4. Ненаучные и научные картины мира
- •4.1. Ненаучные картины мира
- •4.2. Научные картины мира
- •4.2.1. Механическая картина мира
- •4.2.2. Электромагнитная картина мира
- •4.2.3. Квантово-полевая картина мира
- •4.2.4. Эволюционно - синергетическая картина мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 5. Свойства пространства и времени
- •5.1. Свойства времени
- •5.2. Свойства пространства
- •5.3. Однородности пространства и времени и законы сохранения.
- •3. Специальная и общая теория относительности.
- •5.5. Фундаментальные физические величины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 6. Концепция моделирование физических объектов
- •6.1.Корпускулярная традиция описания природы
- •6.2. Континуальная традиция описания природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 7. Элементарные частицы и их классификации
- •7.1. История открытие элементарных частиц
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.2. Физический вакуум
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.3. Кварковая теория адронов
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.4. Классификация элементарных частиц.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 8. Силы в природе
- •8.1. Воздействие и взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.2. Виды фундаментальных взаимодействий
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.3. Сильное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.4. Электромагнитное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.5. Слабое взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.6. Гравитационное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.7. Единая теория поля
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.8. Теория «Великое объединение»
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 9. Этапы развития химических наук
- •9.1. Химические модели объектов природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.2. История развития химических наук
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.3. Атомно-молекулярное учение
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.4. Учение о составе вещества
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.5. Учение о структурной химии
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.6. Учение о химических процессах
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 10. Этапы развития биологических наук
- •10.1. Натуралистическая биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10. 2. Физико-химическая биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10.3. Эволюционная биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 11. Структурные уровни организации живых систем
- •11.1. Молекулярно-генетический уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.2. Онтогенетический уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.3. Популяционно-видовой уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.4. Экосистемный уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.5. Биосферный уровень. Ноосфера
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 12. Возникновение квантовой механики
- •12.1. Трудности в классической физике. Принцип соответствия
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.2. Создание квантовой механики. Принцип неопределенности. Принцип «запрета» Паули.
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.3. Применение квантовой механики. Принцип дополнительности
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.4. Квантовая биология (Волновая генетика)
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 13. Концепция микросостояния объектов природы
- •13.1. Неклассические процессы и явления в природе
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.2. Минимальное квантовое взаимодействие в микромире
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.3. Микросостояние микрочастицы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 14. Концепция макросостояния объектов природы
- •14.1.Тепловое равновесие как макросостояния
- •Вопросы для самоконтроля
- •14.2. Энтропия
- •Вопросы для самоконтроля
- •14.2. Минимальное тепловое воздействие или минимальное изменение энтропии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 15. Соотношения неопределенностей
- •15.1. Соотношение неопределенностей Гейземберга
- •Вопросы для самоконтроля
- •15.2. Соотношение неопределенности Эйнштейна
- •Вопросы для самоконтроля
- •15.3. Универсальное соотношение неопределенности Шредингера
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 16. Синергетка – наука о самоорганизации
- •16.1. Моделирование сложных систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.2. Характеристики самоорганизующихся систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.3. Закономерность самоорганизации
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.4. Глобальный эволюционизм
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 17. Эволюция Вселенной
- •17.1. Теория «Большого взрыва»
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.2. Причины задержки коллапса во Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.3. Метагалактика
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.4. Модели Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 18. Галактики и звезды
- •18.1. Галактики
- •Вопросы для самоконтроля
- •18.2. Звезды
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 19. Эволюция Солнечной системы
- •19.1. Происхождение Солнечной системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •19.2. Две группы планет Солнечной системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •19.3. Солнечно-земные связи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 20. Эволюция на геологическом уровне
- •20.1. Формирование и эволюция Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.2. Характеристики планеты - Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.3. Строение Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.4. Динамики геосфер: литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.5. Теория тектоники плит
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 21. Экологии и здоровье
- •21.1. Основы экологии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •21.2. Экология и здоровье человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 22. Концепция происхождения жизни на Земле
- •22.1. Сущность жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •22.2. Теория Опарина–Холдейна о происхождении жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •22.3. Эволюция жизни.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 23. Эволюционные процессы в природе
- •23.1. История развития эволюционных идей
- •Вопросы для самоконтроля
- •23.2. Теория эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •23.3. Микроэволюция и макроэволюция
- •23.4. Союз генетики и дарвинизма или теории синтетической эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 24. Эволюции органического мира
- •24.1. Осадочные породы
- •24.2. Геохронологическая шкала
- •Вопросы для самоконтроля
- •24.3. Эволюция растительного мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •24.4. Эволюция животного мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 25. Естественное происхождение человека
- •25.1. Теории происхождения человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.2. Современные концепции антропогенеза
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.3. Этапы эволюции человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.4. Социальная эволюция человека
- •25.5. Культурная эволюция
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 26. Вопросы здорового образа жизни
- •26.1. Здоровье
- •26.2. Принципы здорового образа жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •26.3. Соблюдение условий рационального питания
- •Вопросы для самоконтроля
- •26.4. Рациональный режим труда и отдыха.
- •26.5. Профлактика вредных привычек
- •26.6. Путь к единой общечеловеческой культуре
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел II Темы и содержания практических занятий
- •Тема 1. Методы научного познания
- •Практика – критерий истинности знания
- •1.2. Методы научного познания
- •1.3. Псевдонауки
- •1.4. Системный метод научного познания
- •Тема 2. Экспериментальные данные и их обработка
- •1.1. Современные методы научного исследования
- •Ошибки измерений
- •Обработка экспериментальных данных
- •1.4. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •1.5. Решите задачи
- •Тема 3. Кинематика нерелятивистские движения
- •3.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •Тема 4. Динамика
- •4.3. Решите задачи
- •Тема 5. Гравитационное взаимодействие
- •Тема 6. Механическая работа. Мощность механизмов. Энергия.
- •Пример 3
- •Решение
- •6.3. Решите задачи
- •Тема 7. Импульс. Закон сохранения импульса
- •Пример 2
- •Решение
- •7.3. Решите задачи
- •Тема 8. Динамика вращательного движения. Законы сохранения момента импульса
- •8.1. Методические указания к решению задач
- •Основные формулы
- •8.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Ответ: 2,8 м/с2. Пример 2
- •Решение.
- •8.3. Решите задачи
- •Тема 9. Тепловые процессы
- •9.1. Методические указания к решению задач по молекулярной физике и термодинамике Основные формулы
- •9.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Ответ: Пример 2
- •Решение
- •9.3. Решите задачи
- •Тема 10. Электрические процессы
- •10.1. Методические указания к решению задач
- •Основные формулы
- •10.2. Примеры решения задач Пример 1.
- •Решение
- •Ответ: Пример 2
- •Решение.
- •7.3. Решите задачи
- •Тема 11. Постоянный электрический ток
- •Пример 2
- •Решение.
- •11.3. Решите задачи
- •Тема 12. Магнитные процессы
- •12.3. Решите задачи
- •Тема 13. Колебательные и волновые процессы
- •13.1. Методические указания к решению задач
- •13.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •13.3. Решите задачи
- •Тема 14. Оптика
- •14.1. Методические указания к решению задач по оптике Основные формулы
- •Ответы:
- •14.3. Решите задачи
- •Тема 15. Релятивистское движение.
- •15.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •Тема 16. Корпускулярно-волновые свойства
- •16.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •16.3. Решите задачи
- •Тема 17. Ядерные процессы
- •17.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •17.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Тема 18. Химические процессы
- •18.1. Методические указания к решению задач по химии
- •Ответ: 10. Пример 3
- •Ответ: .
- •18.3. Решите задачи
- •Справочные материалы
- •Универсальные физические постоянные
- •2. Соотношения между единицами измерений физических величин
- •3. Астрономические величины
- •Список использованные литературы
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое популяция?
2. Кем введен термин «популяции», в науку?
3. Почему популяция является элементарной единицей эволюционного процесса?
4. Как определил вид, русский биолог Четвериков?
5. Чем определяется минимальная численность особей в популяции?
6. Чем характеризуется популяция?
7. В каких случаях, достигается высокая устойчивость популяции?
8. Дайте определение вида, как таксонометрической единицы.
9. Как понять, что вид является генетически закрытая система?
10. В конце, какого века, понятие «вида» ввел в науку английский ботаник Рей?
11. По каким критериям, виды отличаются друг от друга?
12. По каким данным, у каждого вида различаются хромосомы?
13. Что является структурной единицей вида?
11.4. Экосистемный уровень
Экосистемный уровень – это система надорганизменного уровня организации жизни, сформированная из двух компонентов – абиотического (неживой среды) - биотопа и биотического (сообщества живых организмов разных видов) – биоценоза, между которыми осуществляется круговорот веществ и трансформация энергии.
Биоценоз – это совокупность всех организмов, различных видов растений, грибов и животных, населяющих участок среды с однородными условиями жизни (например, лес, луг, пруд, озеро, болото и т. д.). Биоценоз – эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно поддерживающаяся, открытая природная система. В биоценозе все живые организмы функционально взаимосвязаны. Специфика биоценозов определяется видами живых существ с одной стороны, и ореолом их обитания с другой. Биоценозы состоят из продуцентов, консументов и редуцентов, которые являются функциональными частями биогеоценозов.
Наиболее сложно устроены биоценозы лесов. Например, биоценозы дубравы образованы из более 100 видов растений, нескольких тысяч видов животных и сотен видов грибов и микроорганизмов. Биоценоз характеризируется биомассой и биологической продуктивностью. Термин «биоценоз» был введен немецким биологом К. Мебиусом, для обозначения совокупности организмов, существование которых связано с биологическими факторами среды. За рубежом распространен термин «сообщество».
В биоценозах, организмы находятся в очень сложных отношениях: антагонизм, конкуренция, кооперация, паразитизм. Антагонизм появляется, когда выживание одних организмов обеспечивается за счет гибели других. Конкуренция происходит между организмами за одну и ту же пищу, место обитания, за самку и т. д. Кооперацию (симбиоз) можно увидеть, когда организмы разных видов помогают друг другу в выживании. Например, цветы и насекомые – являются опылителями, в кишечнике всех млекопитающих, которые имеют кишечную флору, способствующие перевариванию пищи. Многие организмы – паразиты (гельминты, насекомые, микроорганизмы) живут за счет своего хозяина – растения или животного.
Биогеоценоз – это сообщество организмов разных видов, совместно с компонентами среды их обитания. К живым компонентам биогеоценозов относятся автотрофные организмы (зеленые растения), гетеротрофные организмы (животные, грибы, большинство бактерий и вирусов) и организмы, превращающие органические остатки в минералы (бактерии, микроорганизмы и грибы). К неживым компонентам биогеоценозов относятся солнечная энергия, земной слой атмосферы, почва, вода и все химические элементы и соединения, вовлеченные в биотический круговорот. Биогеоценоз является сложной природной системой, формой единства всех организмов и окружающей их среды. Все организмы в биогеоценозах взаимосвязаны и взаимозависимы.
Биогеоценозы земного шара образуют «пленку жизни». Она является открытой, сложной, динамичной системой, обладающей малым кругом круговорота вещества и энергии, в отличие от большого биосферного круговорота. Термин «биогеоценоз» введен В. Н. Сукачевым в 1940 г. За рубежом используют термин «экосистема». Экосистемы имеют произвольные границы от капли воды до биосферы, а биогеоценозы всегда занимают определенную территорию. Биогеоценоз – однородный участок земной поверхности, с определенным составом живых и косных компонентов, объединенных обменом вещества и энергии, образующих единичный природный комплекс. Совокупность биогеоценозов Земли образует биосферу, а отдельные биогеоценозы представляют собой элементарную единицу биосферы.
Постоянный приток солнечной энергии - необходимое условие существования биогеоценозов. Биогеоценозы являются целостной саморегулирующейся и самообновляющейся системой. Установлено, что в биогеоценозах происходит однонаправленный энергетический поток без круговорота, т.к. в исходный объект вернется не более 0,5% энергии. Она является открытой системой, неразрывно связанной с соседними биогеоценозами. Биогеоценозам дает устойчивость многообразие компонентов. Тропические биогеоценозы, в силу огромного количества растений и животных, входящих в них, устойчивее, чем бедные арктические биогеоценозы.
В формировании облика биогеоценоза, основная роль принадлежит высшим растениям, поэтому характер растительности позволяет выявить границы отдельного биогеоценоза. Его граница совпадает с границами фитоценозов.
Биогеоценозы являются динамичными системами, которые медленно и постепенно развиваются и усложняются. Науку, изучающую биогеоценозы, называют биогеоценологией. Она изучает структуру и функционирование различных биогеоценозов, их границы, биологическую продуктивность, закономерности пространственного перемещения, круговорот вещества и энергии, динамику, целостность и устойчивость.
