Содержание 

1. Античный  период в истории естествознания.    3 – 6 
2. Клетка как структурная и функциональная единица живого.  6 – 8

  Состав  и строение клетки.

3. Учение Вернадского о биосфере.      9 – 13
4. Список литературы.        14

Античный  период в истории  естествознания. 
 

     Сложно выделить точку зарождения естествознания. Уже в далекой древности люди пытались понять и объяснить себе природный мир. Знание его закономерностей было необходимо им, прежде всего в практическом плане (подготовка к смене времен года, к сезонам засухи, дождей и разлива рек, знание признаков плодородности почв, климатических особенностей и так далее). Так, «необходимость вычислять периоды подъема и спада воды в Ниле создала египетскую астрономию, а вместе с тем господство касты жрецов как руководителей земледелия». Египетские пирамиды (с XXVII в. до н.э.), британское языческое капище Стоунхендж, (1900 до н.э.) были воплощением замечательных знаний в математике, астрономии, геодезии, механике, строительном деле. Уже семь тысячелетий известен гномон (солнечные часы), пять тысяч лет назад в Египте появился учебник хирургии, примерно к тому же времени относятся месопотамские географические карты.

     Были  накоплены значительные знания в  механике, медицине, ботанике, зоологии. Особое же место среди наук о природе занимала астрономия, удовлетворявшая в одинаковой степени, как практические потребности, так и мировоззренческие запросы пытливого разума. Уже 1800 г. до н.э., при правителе Хаммурапи, в Вавилоне существовал обширный каталог звезд, а в VIII в. до н.э. была создана регулярная астрономическая служба. Астрономия давала постоянные импульсы математическим исследованиям, и именно наблюдения неба привели к тому, что в Вавилоне была принята не привычная для нас теперь система чисел, а числовая цепь, соответствующая угловому делению (1–60, 61-3600). Первые числовые символы обнаруживаются в письменных памятниках царства Урук (Междуречье), в минойской культуре о. Крит, в Мохенджо-Даро и Хараппе (III тысячелетие до н.э.). К началу III тысячелетия относятся геометрическое решение квадратных уравнений (Месопотамия, Греция), вычисления объемов геометрических фигур.

     Особое  место астрономии было обусловлено  тем, что в ее задачи входили также  астрологические прорицания, имевшие соответствующую «идейную базу». Для мышления древних народов характерны представления о единосущности всех элементов окружающего мира – людей, растений, животных, небесных тел. С этой точки зрения для понимания природных явлений подходили мерки человеческого поведения – то, что известно наилучшим образом. Это и было причиной антропоморфности картины мира в древние (и не только в древние) времена (от греч. антропос – человек, морфос – форма, т. е. по образу и подобию человека). Понятно тогда, почему то или иное расположение светил, направление ветров и так далее могли определять судьбу человека.

     Не  в меньшей степени, чем практическим потребностям, происхождение и развитие науки обязано и мировоззренческим  стимулам. Будучи не менее, если не более  любознательными, чем сейчас, люди далекой древности пытались возместить недостаток знаний полетом воображения, смелыми домыслами, нашедшими воплощение в красивых мифологиях Египта, Вавилона и Шумера, Китая, Индии, античной Греции. В сознании той эпохи имело место причудливое переплетение научных наблюдений, мифологии и религии; вместилищем знания служили мифы, сказки, эпос, многие компоненты которых теряются в попытках «перевода» содержащегося в них знания «на наш язык».

     В поисках сил, управляющих миропорядком и обеспечивающих их устойчивость, у египтян, вавилонян, греков складывается «драматическая концепция природы» (Ф. Вензинк), в которой упорядоченность достигается ценой постоянного конфликта, столкновения множества сил, когда даже верховная сила вынуждена находиться в постоянной активности. Так, Солнце, верховное светило, неизменно появляется каждое утро, всякий раз преодолевая сопротивления мрака и хаоса, побеждая их и отвоевывая положенное ему место.

     И в египетской, и в вавилонской  мифоноэтике мир рождается из хаоса, благодаря действию упорядочивающих хаос сил. И опять же в древнеегипетской картине сотворения мира из хаоса, возникновения жизни из первобытной бездны Нун поступают аналогии, почерпнутые из наблюдений за Нилом. Для вавилонской же мифокосмогонии столь же характерен мотив периодического возвращения «первобытного» моря, хаоса, навеянный, мощными разливами Тигра и Евфрата, породившими и миф о всемирном потопе.

     Условия аристократической Греции, с относительно мягким и гуманным рабовладельческим  строем, были уникальными для создания натурфилософских систем, осмысливающих и описывающих мир как единое целое. Конечно, в них недостаток научных данных восполнялся полетом воображения. Этот путь породил не только «трех китов», на которых держится Земля, но и такие догадки, как представление об атомах.

     В античных представлениях о природе  отчетливо прослеживается путь «от  мифа к логосу» (Ф. Кессиди), к поискам  внутренних закономерностей и механизмов природных явлений, логики их взаимосвязей.

     Так если у Гомера и Гесиода многие природные явления происходят по капризам и прихотям мстительных богов, то уже у философа Анаксимандра присутствует мотив «господства в мире космической справедливости, умеряющей борьбу противоположностей».

     Перенесение на космос особенностей античного полиса происходило еще и вследствие характерного для греков взгляда на мир как на своего рода дом, дающий всем тварям прибежище и безопасность. Не случайно в центре этого космического дома помещалось Солнце как очаг, занимавший центральное место в любом греческом доме. Античный космос, хотя и огромный, ограничен в размерах. При этом он обладает чертами живого существа. Первые шаги представлений о природном мире сказываются в трактовке хаоса, который выступает не как бесформенное состояние, а как исходное условие существования всех вещей, их вместилище. В таком разверзающемся пространстве хаос имеет смысл природного первоначала.

     Античная  культура, начавшаяся как «прекрасный  май, который цветет лишь однажды, и  никогда более» (И. Гете), исчерпала  себя и была смещена христианским Средневековьем.

     Клетка  как структурная  и функциональная единица живого. Состав и строение клетки.

     Современная клеточная теория включает следующие  положения:

     1. Все живые организмы  состоят из клеток. Клетка –  структурная, функциональная единица живого, основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;

     2. Клетки всех  одноклеточных и многоклеточных  организмов сходны (гомологичны)  по своему строению, химическому  составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.

     3. Размножение клеток  происходит путём их деления,  и каждая новая клетка образуется  в результате деления исходной (материнской) клетки.

     4. В сложных многоклеточных  организмах клетки специализированы  по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

     5. Клеточное строение  организмов – свидетельство того, что все живые организмы имеют  единое происхождение.

     Клетка  – элементарная живая система – основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. Клетки могут существовать как самостоятельные организмы (бактерии, простейшие) или в составе тканей многоклеточных животных, растений, грибов. Размеры клеток варьируют от 0,1 – 0,25 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе).

     Клетки обладают всей совокупностью свойств, необходимых для поддержания жизни: она осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться. Она является низшей ступенью организации, обладающей всеми этими свойствами. Отдельные части клеток не могут выполнять весь комплекс жизненных функций, только совокупность структур, образующих клетку, проявляет все признаки живого. Поэтому только клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов. У многоклеточных организмов разные клетки (например, нервные, мышечные, клетки крови у животных или клетки стебля, листьев, корня у растений) выполняют разные функции и поэтому различаются по структуре, однако они тесно и слаженно взаимодействуют друг с другом.

     Несмотря  на большое разнообразие и существенные различия во внешнем виде и функциях, все клетки состоят из трех основных частей – цитоплазматической мембраны, контролирующей переход вещества из окружающей среды в клетку и обратно, цитоплазмы с разнообразной структурой и клеточного ядра, содержащего носитель генетической информации. Все животные и некоторые растительные клетки содержат центриоли – цилиндрические структуры диаметром около 0,15 мкм, образующие клеточные центры. Обычно растительные клетки окружены оболочкой – клеточной стенкой. Кроме того, они содержат пластиды – цитоплазматические органоиды (специализированные структуры клеток), нередко содержащие пигменты, обусловливающие их окраску.

     Окружающая  клетку мембрана состоит из двух слоев  молекул жироподобных веществ, между  которыми находятся молекулы белков. Главная функция клетки – обеспечить передвижение вполне определенных веществ в прямом и обратном направлениях к ней. В частности, мембрана поддерживает нормальную концентрацию некоторых солей внутри клетки и играет важную роль в ее жизни: при повреждении мембраны клетка сразу гибнет, в то же время без некоторых других структурных компонентов жизнь клетки может продолжаться в течение некоторого времени. Первым признаком умирания клетки являются начинающиеся изменения в проницаемости ее наружной мембраны.

     Внутри  клеточной плазматической мембраны находится цитоплазма, содержащая водный солевой раствор с растворимыми и взвешенными ферментами, (как в мышечных тканях) и другими веществами. В цитоплазме располагаются разнообразные органеллы – маленькие органы, окруженные своими мембранами. К органеллам, в частности, относятся митохондрии – мешковидные образования с дыхательными ферментами. В них превращается сахар и высвобождается энергия. В цитоплазме есть и небольшие тельца – рибосомы, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты (РНК), с помощью которых осуществляется синтез белка. Внутриклеточная среда достаточно вязкая, хотя 65 – 85 % массы клетки составляет вода.

     Во  всех жизнеспособных клетках, за исключением  бактерий, содержится ядро, а в нем - хромосомы – длинные нитевидные тельца, состоящие из дезоксирибонуклеиновой кислоты и присоединенного к ней белка.

     Не  все клетки многоклеточного животного  или растения одинаковы. Видоизменение  клеток происходит постепенно в процессе развития организма. Каждый организм развивается  из одной клетки – яйца, которое  начинает делиться и в конечном итоге образуется множество отличающихся друг от друга клеток – мышечные, кровяные и др. Различия клеток определяются, прежде всего, набором белков, синтезируемых данной клеткой. Так клетки желудка синтезируют пищеварительный фермент пепсин; в других клетках, например, в клетках мозга, он не образуется. Во всех клетках растений или животных имеется полная генетическая информация для построения всех белков данного вида организмов, но в клетке каждого типа синтезируются лишь те белки, которые ей нужны.

      Учение Вернадского  о биосфере 

  Впервые идею о геологических функциях живого вещества, представление о совокупности всего органического мира как единого нераздельного целого высказал русский ученый В.И. Вернадский. Целью, которую поставил перед собой ученый, стало изучение влияния живых организмов на окружающую среду. Этим вопросом, в отличие от изучения воздействия среды на живые организмы, до того не занимался никто. Разумеется, заметить такое воздействие со стороны отдельного организма практически невозможно. Оно становится заметным только при рассмотрении большого числа живых существ.

  Поэтому Вернадский ввел понятие живого вещества как совокупности всех живых организмов планеты, включая человека.

   В своих представлениях о живом  веществе он исходил из того, что в процессе жизнедеятельности организмы получают из окружающей среды необходимые химические вещества, а после смерти они возвращают их обратно и таким образом живое и неживое находится в постоянном взаимодействии. Несмотря на то что живое вещество составляет незначительную по объему и весу часть биосферы, оно, тем не менее, является ее определяющим компонентом. Живые организмы — та геохимическая сила, которая играет ведущую роль в формировании облика нашей планеты. В функциональном плане живое вещество становилось тем звеном, которое соединяло историю химических элементов с эволюцией биосферы. Введение этого понятия также позволяло поставить и решить вопрос о механизмах геологической активности живого вещества и источниках энергии для этого.

   Взаимодействие  живого вещества планеты с окружающей средой рождает биосферу - область распространения жизни на Земле.

  Таким образом, биосфера - это живое вещество планеты и преобразованная им окружающая среда.

  Она представляет собой единую систему, в которой масса живого вещества, несмотря на все изменения и переходы из одного состояния в другое, сохраняется неизменной. Структура, состав и энергия биосферы определяются прошлой и настоящей деятельностью живых организмов, в том числе и человека. Своими границами она охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Биосфера является одним из основных структурных компонентов нашей планеты и околоземного космического пространства. Это сфера, в которой осуществляются биоэнергетические процессы и обмен веществ, вследствие деятельности жизни.

  Пленка  биосферы, окутывающая Землю, очень  тонкая. Сегодня принято считать, что в атмосфере микробная  жизнь имеет место примерно до высоты 20—22 км над земной поверхностью (до озонового экрана), а наличие жизни в глубоких океанических впадинах опускает эту границу до 8—11 км ниже уровня моря. Углубление жизни в земную кору много меньше, и микроорганизмы обнаружены при глубинном бурении и в пластовых водах не глубже 2—3 км. В атмосфере наиболее заселен слой толщиной до 50 м. Вынос микроорганизмов на высоты более 15 км возможен конвенционными потоками воздуха. За верхнюю границу биосферы условно принимается озоновый слой, выше которого мощный поток ультрафиолетового излучения, вероятно, убивает все живое. Нижняя граница распространения живых организмов в литосфере определяется температурой. По современным представлениям, живые организмы могут существовать при температуре не более 100°С. Таким образом, по сравнению с другими геосферами биосфера представляет собой тончайшую пленку. Правда, она покрывает всю Землю, не оставляя ни одного места на нашей планете, где бы не было жизни, включая пустыни и ледяные просторы Арктики и Антарктики.

  Разумеется, количество живого вещества в разных областях биосферы различно. Самое большое его количество локализовано в верхних слоях литосферы (почва), гидросферы и нижних слоях атмосферы. Глубже в земную кору, океан, выше в атмосферу количество живого вещества уменьшается. Это дало основания Вернадскому говорить о сгущениях и разрежениях жизни.

  Особенностью  биосферы является то, что между  биосферой и окружающими ее земными оболочками нет резкой границы. И, прежде всего, нет той границы в атмосфере, которая сделала бы биосферу закрытой для всех космических излучений, а также энергии Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается в потоках космической энергии. Живое вещество поглощает и перерабатывает эту энергию в биогеохимическую энергию живого вещества биосферы. Биогеохимическая энергия может быть выражена скоростью заселения биосферы данным видом организмов. Для некоторых бактерий эта скорость ограничивается лишь скоростью деления цепочки клеток и приближается к скорости звука. Это означает, что при благоприятных условиях данный вид может заселить Землю практически мгновенно. Вернадский вычислил время, необходимое различным организмам для «захвата» поверхности планеты. Для бактерий — это 1,25 суток, для инфузории туфельки — 67,3 суток, для крысы и домашней свиньи — по 8 лет, для цветковых растений — 11 лет, для водорослей — 379 лет, для слона — 1000 лет.

  Биогеохимическая  энергия используется для осуществления  геохимических функций живого вещества. Это энергетическая, концентрационная, деструктивная, транспортная и средообразующая функции, основанные на том, что живые организмы своими дыханием, питанием, метаболизмом, непрерывной сменой поколений порождают грандиознейшее планетное явление — миграцию химических элементов в биосфере. Биогенная миграция подчиняется двум биогеохимическим принципам:

1. стремится к максимальному проявлению, что приводит к возникновению «всюдности» жизни;
2. способствует выживанию организмов, увеличивающих биогенную миграцию атомов, что в ходе эволюции жизни приводило к появлению все более сложных и развитых организмов.

  Это предопределило решающую роль живого вещества и биосферы в становлении современного облика Земли — ее атмосферы, гидросферы и литосферы. 

  Структура биосферы

  По  своему составу, строению и организованности биосфера — это сложная оболочка, которая включает в себя:

• живое вещество — совокупность живых организмов планеты, включая человека;
• биогенное вещество, созданное в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, уголь, нефть, известняки и т.д.);
• косное вещество, сформированное без участия жизни, к нему относятся атмосфера, гидросфера и литосфера;
• биокосное вещество — результат взаимодействия жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почва, озерная вода);
• вещество космического происхождения.

  Общую массу живых организмов оценивают  в 2,43 • 10¹² т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 92,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% — животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03 • 10¹² т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

  В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается  важная закономерность. Из общего числа  видов 21% приходится на растения, хотя их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов — беспозвоночные и только 4% — позвоночные, из которых только десятая часть приходится на млекопитающих. Таким образом, в количественном отношении преобладают формы, стоящие на относительно низком уровне эволюционного развития.

  Масса живого вещества составляет всего 0,01—0,02% от косного вещества биосферы; если его равномерно распределить по поверхности Земли, оно покроет ее слоем всего в 2 см толщиной. Но при этом именно живое вещество играет ведущую роль в биогеохимических процессах благодаря энергетической функции. Ведь живые организмы способны черпать из окружающей среды вещества и энергию, необходимую им для обмена веществ и осуществления всех других своих функций.

      Список литературы

1. Беляев  Д. К., Бородин П. М., Воронцов Н. Н. и  др. Общая биология. – М.: Просвещение, 2002.
2. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания.  – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003.
3. Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Академический проект, 2001.
4. Торосян В. Г. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 2002.