Ответы на вопросы по естествознанию

Что такое эксперимент? Приведите 3 примера из области физики Эксперимент (от лат. experimentum – проба, опыт) в научном методе – метод исследования некоторого явления в управляемых условиях. Отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом. Обычно эксперимент проводится в рамках научного исследования и служит для проверки гипотезы, установления причинных связей между феноменами. Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию. Критерий Поппера выдвигает возможность постановки эксперимента в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной. Эксперимент – это метод исследования, который воспроизводится в описанных условиях неограниченное количество раз, и даёт идентичный результат . Физический эксперимент – способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально созданных условиях. В отличие от теоретической физики, которая исследует математические модели природы, физический эксперимент призван исследовать саму природу. Именно несогласие с результатом физического эксперимента является критерием ошибочности физической теории, или более точно, неприменимости теории к окружающему нас миру. Обратное утверждение не верно: согласие с экспериментом не может быть доказательством правильности (применимости) теории. То есть главным критерием жизнеспособности физической теории является проверка экспериментом. Примеры: Паровая турбина Герона Опыт Ньютона по разложению белого света Опыт Юнга по интерференции

2. Каковы виды классификации? Приведите примеры

Классифицирующие признаки могут быть существенными и несущественными. Когда классификация проводится по существенному признаку, она называется естественной. Естественная классификация имеет познавательное значение – позволяет получить информацию о структуре изучаемого объекта, понять, что объединяет его элементы, чем они отличаются. Классический и всем известный со школьной скамьи пример – периодическая таблица Менделеева. Мы к ней еще вернемся. Если же деление происходит по несущественному признаку, то это – искусственная или вспомогательная классификация. Ее синонимом будет являться термин «систематизация». Вот вы приходите в библиотеку и видите, что книги разложены по алфавиту. Это несущественный признак: не все ли равно с какой буквы начинается название литературного произведения? Но такая систематизация помогает быстро отыскать нужную книгу среди тысяч других. Другой пример – свалка из файлов на компьютере, когда невозможно ничего найти. Мы проводим систематизацию – создаем папки: фильмы, картинки, документы для работы, электронные книги, сериалы. Затем распределяем файлы по выбранным категориям на основании их содержания Рисунок 1 – Виды классификации

3. Дайте определение революции и приведите ее примеры

Революция – коренное преобразование в какой-либо области человеческой деятельности. Революция (от поздне лат. revolutio – поворот, переворот, превращение, обращение) – радикальное, коренное, глубокое, качественное изменение, скачок в развитии общества, природы или познания, сопряжённое с открытым разрывом с предыдущим состоянием. Революцию как качественный скачок в развитии, как более быстрые и существенные изменения, отличают и от эволюции (где развитие происходит более медленно), и от реформы (в ходе которой производится изменение какой-либо части системы без затрагивания существующих основ). Различают революции в природе (геологическая), в развитии общества (в том числе экономическом – неолитическая революция, промышленная революция, культурная революция, «зелёная революция», демографическая революция, «революция растущих потребностей» и политическом – революция, как метод захвата власти), в науке («научная революция» – термин введён в обращение Томасом С. Куном – физике, биологии, медицине, философии, космологии и технике. Также используется термин «научно-техническая революция» . В принципе, революция (как и эволюция) может произойти в любой сфере. Первоначально термин revolution употреблялся в астрологии и алхимии. В научный язык термин вошёл из названия книги Николая Коперника «De revolutionibus orbium coelestium» («О вращениях небесных сфер», 1543). Иногда «революциями» традиционно называют те или иные социально-политические явления, которые, строго говоря, не носят революционного характера – государственный переворот (например, приведшая к замене на английском престоле династии Стюартов династией Оранских-Нассау («Славная революция» 1688–1689 годов); политику модернизации Ирана при шахе Мохаммеде Реза Пехлеви («белая революция») или кампанию Мао Цзэдуна по ликвидации своих конкурентов в структурах КПК сверху донизу в 1966–1976 годах («Великая пролетарская культурная революция»).

4. Почему астрономия – наука, а астрология — нет

Астрономия (от древнегреч. ἀστήρ – «звезда» и νόμος – «закон») – это наука, предметом изучения которой является расположение, движение, строение, происхождение и развитие небесных тел. Астрология – группа описательных и предсказательных практик, традиций и верований, постулирующих воздействие небесных тел на земной мир и человека (на его темперамент, характер, поступки и судьбу) и, в частности, возможность предсказания будущего по движению и расположению небесных тел на небесной сфере и относительно друг друга. Поскольку за астрологией исторически закрепилось название, включающее в свой состав корень греческого слова «логос», и применяемый для образования названий различных наук («биология», «археология» и т.д.), современным учёным приходится постоянно разъяснять, что астрология носит такое название только как дань традиции. По мере развития науки в научной среде укрепилось убеждение о ложности астрологии. Убеждение в том, что астрология – псевдонаука, основывается на том, что методология астрологии несовместима с современной научной методологией. Астрологию относят к суевериям, лженаучным учениям и к разновидности гадательной магии. Нередко астрологи пользуются профессиональной терминологией, развитой в психологии. Также имеет место спекуляция астрологов на не полностью исследованных наукой проблемах, как и собственное толкование научных открытий Ни один эксперимент, который мог доказать истинность утверждений астрологии, не увенчался успехом. Все усилия, направленные на то, чтобы установить достоверные статистические корреляции между расположением небесных светил в момент рождения человека и какими-либо особенностями его личности или событиями в жизни, пока не дали положительного результата.

5. Что понимают под словом «жизнь»?

Понятия живое, неживое человечеству известны очень давно. Живое это то, что рождается, питается, растет, дышит, передвигается и умирает. Но в меру накопления биологических знаний в определении живого возникли проблемы. Нидерландский натуралист А.Левенгук в капле воды открыл мир микроорганизмов. Появились науки ботаника, зоология, биология и др. Разными учеными давались определения жизни, находя у живого характерные признаки. Написаны учебники, где перечисляются специфические признаки живого. Но если глубоко, на профессиональном уровне, рассматривать эти признаки, то их можно обнаружить и у неживых объектов. Четкая граница неживое-живое исчезла, что подтверждает гипотезу об эволюционном перерастании неживой материи в живую. Но необходимость осмыслить понятие жизнь осталась. Рассмотрим и прокомментируем признаки живого. 1.«Живые организмы характеризуются сложной упорядоченной структурой. Уровни их организации значительно выше, чем в неживой природе». Мир − очень сложный, до конца не познанный объект. В ходе эволюционного развития возникали новые организованности, которые были более сложными, чем их предшественники. Например, молекула сложнее атома. В тоже время, белковая молекула значительно сложнее какой-либо низкомолекулярной структуры. На этом примере видно, что отличие в уровнях сложности упорядоченных объектов характерно для любых иерархических уровней организации Мира. 2.«Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее для поддержания своей высокой упорядоченности». Живые организмы являются открытыми системами. Но неживые эволюционирующие системы также открыты и берут энергию из надсистемы. Известно много химических и физических процессов, которые происходят только при поступлении из окружающей среды. Многие химические реакции протекают при нагреве. Ветер, тайфуны, смерчи черпают солнечную энергию. Т.е. открытость − не является специфическим признаком живого. 3.«Способность реагировать на внешнее воздействие (раздражитель) − универсальное свойство всех живых систем». Живые организмы на внешнее воздействие отвечают реакциями. Но ответная реакция наблюдается и в объектах неживой природы. Например, при нагревании тела расширяются. Но реакция живого, конечно, сложнее. Живое существо может действовать в зависимости от ситуации. Например, при опасности животное может убежать, или замереть, или напасть. 4. «Живые организмы изменяются и усложняются». Модель эволюционирующей Вселенной демонстрирует изменения и усложнения не только живого, но и неживого. 5. «Все живое размножается». Казалось бы, очень яркий отличительный признак всего живого. Но вот пример из неживой природы. В насыщенных парах капля воды растет до определенного размера, а затем делится на две меньшие капли. Последние снова начинают расти и делиться. И пока сохраняются соответствующие условия, процесс размножения капель будет проходить и дальше. Очевидно, что различия живого и неживого следует искать не в факте размножения, а в способах, как это происходит. 6. «Жизнь есть форма существования белковых тел» (Ф. Энгельс). Данное определение уже устарело. Открыты дезоксирибонуклеиновая (ДНК) рибонуклеиновая (РНК) кислоты, которые наряду с белками отвечают за хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. 7. «Живое способно к саморегуляции». К саморегуляции способны и многие изобретения человека, например, холодильник, утюг самостоятельно регулируют температуру. Поэтому и в этом случае, следует учитывать не сам факт саморегуляции, а способ как это происходит. 8. «Живая система работает против возрастания энтропии». В связи с формированием теории было открыто много неживых систем, которые способны повышать свою организованность. Например, созданный человеком лазер, преобразует «хаотическую» энергию в высокоупорядоченный световой луч. Бензобак самолета покрывают слоем сырой резины, поэтому. когда пуля его пробивает он «самозалечивается». Отверстие затягивается разбухшей от бензина резиной. Но процессы регенерации изношенных белковых молекул в живом, несомненно, ярко выражены. Кроме того, понятие энтропия не способно характеризовать живое в связи с чрезмерными упрощениями, которые были приняты при выведении этого понятия. 9. «Живые объекты осуществляют обмен веществ с окружающей средой». В клетке происходит большое количество биохимических реакций. Одни вещества входят в систему, другие выходят. Но и для неживых объектов характерен обмен веществ. Например, горение. На входе – горючие вещества, на выходе – продукты сгорания. Различия в обменных процессах живого и неживого состоят в том, что в первом они управляемы . Таким образом, проанализировав определения живого, мы убедились, что в живом организме есть признаки, которые в упрощенных формах обнаруживаются и в неживом. Выделить один абсолютный признак не удается. 6. Что называют популяцией? Приведите 5 примеров Популяция – это население вида на определенной территории. Все географическое пространство, в пределах которого встречается вид, носит название «ареал». Любой ареал неоднороден, особенно если он велик и обширен. Поэтому вид в общих границах своего распространения распределен неравномерно, и в его пространственной структуре выделяются отдельные популяции, населяющие более или менее обособленные территории. И степень обособления отдельных популяций, и занимаемые ими территории или акватории чрезвычайно различны в связи с разнообразием и особенностями видов. У крупных подвижных животных, например, волков или лосей, мы выделяем популяции на больших территориях, обособляемых какими-либо географическими границами (например, большими реками, хребтами и т.п.), тогда как для мелких мышевидных грызунов особенности населения могут различаться в пределах соседних биотопов (ельник, березняк, разнотравный луг и др.). Некоторые виды распространены резко мозаично (например, окуни в разных озерах), у других четкую границу между популяциями провести трудно, вид распространен почти повсеместно, но на разных территориях – с разной численностью Элементарная (локальная) популяция – это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией. Примеры. Одна из нескольких стай рыб одного вида в озере;  микрогруппировки ландыша в березняке, растущие у оснований деревьев и на открытых местах; куртины деревьев одного вида (дуба черешчатого, лиственницы), разобщенные лугами, куртинами других деревьев или кустарников, или болотцами. Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто. Пример. Рыбы одного вида во всех стаях общего водоема; все особи ели европейской в монодоминантных лесах, представляющих одну группу типов леса: травяных, лишайниковых или сфагновых ельников; все особи дуба черешчатого в осоковых (сухих) и разнотравных (влажных) дубравах; популяции белок в сосновых, елово-пихтовых и широколиственных лесах одного района. Географическая популяция – совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко – у животных и птиц – во время миграций, у растений – при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических рас, разновидностей, выделяются подвиды. Пример Известны географические расы лиственницы даурской (Larix dahurica): западная (к западу от Лены (L. dahurica ssp. dahurica) и восточная (к востоку от Лены, выделяемая в L. dahurica ssp. cajanderi),  северная и южная расы лиственницы курильской.

7. Чем отличаются фагоцитоз от пиноцитоза

Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью для различных веществ. При этом транспорт веществ вовнутрь клетки и из нее происходит так, что перемещаются отдельные молекулы, ионы, атомы, комплексы через специальные образования в цитоплазматической мембране. Наряду с этим существует другой способ поглощения клеткой объектов, когда относительно крупная субстанция обволакивается клеточной мембраной и путем впячивания вовнутрь клетки отшнуровывается вместе с мембраной. В данном случае имеет место фагоцитоз. При пиноцитозе из образовавшегося мембранного пузырька захваченная жидкость с присутствующими в ней веществами изливается в цитоплазму. Главное отличие пиноцитоза от фагоцитоза заключается в следующем. При пиноцитозе во впячивание клеточной оболочки попадает окружающая жидкость с содержащимися в ней веществами. При фагоцитозе клеточная мембрана как бы обволакивает, затягивает одну относительно крупную частицу. Например, многие одноклеточные организмы питаются другими одноклеточными и поглощают их путем фагоцитоза. Пиноцитоз и фагоцитоз как способ поглощения пищи характерен в основном для одноклеточных организмов. Однако некоторые специализированные клетки многоклеточных также способны заглатывать объекты. Например, фагоциты крови поглощают и разрушают болезнетворные бактерии и опасные для организма вещества.

8. Назовите группы организмов экосистемы. Рассмотрите пример тайги

Каждая экосистема имеет собственное материально-энергетическое обеспечение и определенную функциональную структуру, основанную на пищевых (трофических) взаимоотношениях (рис. 2). Эта структура составлена несколькими группами организмов, каждая из которых выполняет определенную работу в круговороте веществ. В экосистему входят организмы, различаемые по способу питания − автотрофы и гетеротрофы. Рисунок 2 – Модель биотического круговорота веществ-биогено Фиалка → муравей → зяблик → куница → микроорганизмы (рис.3) Рисунок 3 − Пищевая цепь экосистемы тайги

9. Какова область научных интересов В.И.Вернадского и Э. Зюсса?

Владимир Иванович Вернадский – российский и советский химик, минералог и кристаллограф, академик Петербургской АН (с 1912) и АН СССР, академик АН УССР (с 1919) и её первый президент (1919-1921). Основоположник биогеохимии. Совокупность живых организмов в биосфере навал «живым веществом». Согласно представлениям Вернадского, живое вещество вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот посредством трансформации солнечного излучения. Изучал химический состав и распространённость животных и растительных организмов с целью выявления их роли в миграции химических элементов в земной коре. Указал на существование организмов-концентраторов железа, кремния, кальция, ванадия и др. элементов. Развил (1923) идеи о роли радиогеологических и радиохимических исследований. Считал, что биосфера под влиянием научных достижений и деятельности человека постепенно переходит в новое состояние – сферу разума, или ноосферу. Уделял исключительное внимание экологии, которую рассматривал как глобальную проблему. Автор работ по философским проблемам естествознания и по истории науки. Эдуард Зюсс (нем. Eduard Suess; 20 августа 1831, Лондон – 26 апреля 1914, Вена) – австрийский геолог и общественный деятель. Именно ему принадлежат гипотезы о существовании суперконтинента Гондваны (1861) и океана Тетис (1893). Главным и основным трудом Зюсса была работа «Лик Земли». Именно эта работа оказала большое влияние на развитие геологии в целом. Эдуард дал полную и точную картину строения земной коры.

10. Что представляет собой мРНК

Матричная рибонуклеиновая кислота (мРНК, синоним – информационная РНК, иРНК) – РНК, содержащая информацию о первичной структуре (аминокислотной последовательности) белков. мРНК синтезируется на основе ДНК в ходе транскрипции, после чего, в свою очередь, используется в ходе трансляции как матрица для синтеза белков. Тем самым мРНК играет важную роль в «проявлении» (экспрессии) генов.

11. Полисома – это?

Полисома – это структура, состоящая из одной и-РНК и нескольких рибосом, расположенных на ней.

12. Какова производительность рибосом?

Скорость синтеза белков у прокариот может достигать 20 аминокислот в секунду.

13. Расшифруйте термины ДНК и РНК

РНК – рибонуклеиновая кислота ДНК – дезоксиробонуклеоновая кислота

14. Выпишите из предложенного списка всех биологов. Кратко сообщите о достижениях хотя бы одного. Ньютон, Галилей, Архимед, Магеллан, Гарвей, Кант, Декарт, Дарвин, Бор, Максвелл, Павлов, Эйнштейн, Бутлеров, Семенов, ван Левенгук, Евклид, Менделеев, Рентген, Сеченов, Резерфорд, да Винчи, Коперник, Платон, Дизель, Колумб, Линней, Шмидт, Ломоносов, Мечников, Пастер, Тимирязев.

Гарвей, Павлов, Сеченов, ван Левенгук, Линней, Мечников, Пастер, Тимирязев. Климент Аркадьевич Тимирязев (1843 – 1920) – русский естествоиспытатель, профессор Московского университета, основоположник русской научной школы физиологов растений (рис.1). Первая его научная работа «Прибор для исследования разложения углекислоты», напечатана в 1860 году. Ученый наметил и в большей степени разрешил такие задачи: 1)изучение состава и оптических свойств пигмента хлорофилла, его генезиса; 2)химических и физических условий разложения углекислоты; определение составных частей солнечного луча, которые принимают участие в этомявлении; 3)выяснение роли этих лучей в растении; 4)изучение количественного отношения между поглощенной энергией и произведенной работой . Исходя из положения, что подлинная физиология растений может быть создана только на прочных основаниях химии и физики, он провел оригинальные опыты по определению составных частей спектра солнечного света, которые принимают участие в ассимиляции углекислого газа растением и образовании органических веществ. Проводя исследования по специально разработанной методике, Климент Аркадьевич показал функциональную связь между зеленой окраской растений (наличием хлорофилла) и фотосинтезом, а также доказал, что основное значение имеют не желтые, субъективно самые яркие лучи (вывод американского ученого Дж. Дрейпера), а обладающие максимальной энергией красные. Кроме того, он выявил разную эффективность поглощения хлорофиллом всех лучей спектра с последовательным снижением по мере уменьшения длины волны. Тимирязев допустил, что светоулавливающая функция хлорофилла эволюционно возникла сначала у морских водорослей, что косвенно подтверждается наибольшим разнообразием поглощающих солнечную энергию пигментов именно у этой группы растений. Результаты исследований фотосинтеза были представлены в двух диссертациях Тимирязева: магистерской «Спектральный анализ хлорофилла» (1871г.) и докторской «Об усвоении света растением» (1875г.). Они были опубликованы как в отечественных, так и зарубежных изданиях. Итог своему многолетнему изучению фотосинтеза ученый подвел в так называемой крунианской лекции «Космическая роль растения», которую он прочитал в 1903 г. в Лондонском королевском обществе .