Содержание

Введение

1. Происхождение и эволюция Земли

1.1 Земля как объект естественнонаучных концепций

1.2 Эволюция Земли

2. Естествознание и экология. Экологическая обстановка

2.1 Взаимосвязь естествознания и экологии

2.2 Экологическая обстановка в городе Новосибирске

Заключение

Список литературы

Введение

Естествознание-наука о природе («естество»-«природа»). Предмет естествознания- факты, явления, которые воспринимаются нашими органами чувств, окружающий нас мир и наше понимание мира. А также - различные формы движения материи в природе; лестница последовательных уровней организации материи и их взаимосвязи; основные формы всякого бытия- пространство и время; закономерная связь явлений природы.

3 основных этапа:

1) Естествознание древнего мира.

Создаваемые концепции носили мировоззренческий характер, не было завершенного деления на дисциплины; допускался экспериментальный метод; существовали ошибочные построения (умозаключения)

2) Классический период (нач.18 в. - нач. 20 в.)

Четкое разделение наук на традиционные области. Основной инструмент познания и критерий истинности - эксперимент

3) Современное естествознание

Накопление нового фактического материала, возникновение множества новых дисциплин на стыках традиционных. Удорожание науки; возрастает роль теоретических исследований, сохраняется роль эксперимента, но признается, что истина относительна.

Цель работы рассмотреть представления о происхождении и эволюции Земли. Задачи работы рассмотреть:

1. Земля как объект естественнонаучных концепций

2. Эволюция Земли

3. Естествознание и экология. Экологическая обстановка

4. Экологическая обстановка в городе Новосибирске

1. Происхождение и эволюция Земли

1.1 Земля как объект естественнонаучных концепций

Наша планета, конечно же, является одним из основных объектов естественнонаучных концепций. Слоны и черепахи уступили место небесному телу, укрепленному в центре мироздания, затем это тело "отнесло" в сторону от центра, в котором утвердилось Солнце, затем и Солнце оказалось на периферии одной из множества галактик. На третьей по счету из девяти его планет - вот наше скромное место. Однако условия, складывавшиеся на этой планете в течение ее эволюции, оказались настолько своеобразными, что в результате на ее поверхности существуют те, кто делает попытки рационально осмыслить происходящее. Несмотря на самомнение человечества, самоуничтожительно преобразующего природу, плоды этой деятельности в глобальных масштабах все же малозаметны. Из 100000 фотоснимков поверхности Земли, сделанных из космоса с расстояния 1000 км так, как мог бы действовать автомат, исследующий планету на предмет обнаружения искусственных сооружений или объектов и фотографирующий случайные участки суши, лишь на одном можно обнаружить признак, указывающий на существование неестественного воздействия - это прямолинейная просека ЛЭП, проходящая через тайгу. Планета Земля огромна и живет по своим законам.

Атмосфера Земли существенно отличается от атмосфер всех планет. Первоначально она состояла из водорода, водяных паров, углекислого газа, метана, аммиака и небольших количеств гелия и неона. Атмосферы Венеры и Марса почти полностью состоят теперь из углекислого газа. На Земле же углекислый газ был удален, и это удаление шло по двум каналам. С одной стороны, химические реакции с горными породами в присутствии и при участии жидкой воды, а с другой - жизнедеятельность растений, поглощающих его и выделяющих кислород в процессе фотосинтеза. Пока кислорода не было в атмосфере Земли, ультрафиолетовое излучение Солнца достигало поверхности и способствовало протеканию химических реакций с участием углеводородов. Вода океана представляла тогда своеобразный бульон, подогреваемый вулканическим теплом, поступавшим из недр, в который поступали извергающиеся минералы и который интенсивно облучался ультрафиолетом. Полагают, что это и привело к появлению органических молекул и впоследствии к появлению жизни. Опыты, выполненные Кельвиным, Юри и Миллером (США) дали дополнительные основания для этой теории. Они пропускали электрические разряды через смесь метана, водорода, аммиака и воды в течение длительного времени. В результате возникли некоторые аминокислоты - вещества, являющиеся основой строения белка.

Современная атмосфера Земли почти полностью состоит из азота (около 80%) и такого активного элемента, как кислород (около 20%). Если бы на Земле вдруг полностью исчезло явление, которое мы называем жизнью, кислород бы очень быстро исчез из атмосферы, вступив в реакцию с другими веществами. Под воздействием излучения Солнца газы атмосферы флуоресцируют - светятся - и светятся преимущественно голубым цветом, что и обуславливает свечение и цвет неба Земли в дневное время. Соединение кислорода с водородом - вода - представляет собой сильнейший растворитель и покрывает 71% поверхности планеты. Одним из замечательных свойств воды является то, что в отличие от большинства известных веществ ее твердая фаза - лед - имеет при температуре замерзания плотность меньшую, чем жидкая вода. Поэтому замерзание водоемов начинается сверху, где зимой температура атмосферы понижается, а не со дна, и в глубине сохраняются условия, благоприятные для жизни. Это обстоятельство также внесло свой вклад в возникновение биопроцессов, так существенно сказавшихся, в том числе и на атмосфере Земли.

Строение самой планеты - ее твердой части - по современным представлениям выглядит следующим образом. В центре находится ядро, состоящее из тяжелого вещества - железа. Сердцевина его твердая и имеет радиус порядка 1300 км, затем идет жидкий слой толщиной порядка 2200 км. Несмотря на то, что температура в центре, вероятно, достигает 42000С, железо там находится в твердом состоянии из-за огромного давления, а его плотность более чем в 5 раз превышает плотность земной коры. Движение токопроводящего материала в жидком слое ядра ответственно за создание магнитного поля Земли. Между ядром и поверхностными слоями находится мантия - обогащенные железом породы. В этом слое давление высокое, но температура недостаточно высока для того, чтобы вещество расплавилось, поэтому мантия - чрезвычайно вязкая, однако, ее движения все же возможны так же, как движение (течение) ледников. На самом верху - тоненький слой твердой земной коры. Под океанами кора имеет толщину всего несколько километров, под континентами - порядка 30 км, под горными массивами - до 70 км. Эти цифры совершенно ничтожны по сравнению с радиусом Земли, составляющим 6370 км. Недра Земли так же недоступны для непосредственного изучения, как галактики. Самая глубокая скважина, бурение которой продолжается и сейчас на Кольском полуострове, достигает лишь двенадцати километров под поверхностью Земли. И строить догадки о глубинном строении недр мы можем, наблюдая землетрясения и выполняя сейсмические исследования. Последние основаны на том, что звуковые волны от взрывов распространяются с различной скоростью в породах с различной плотностью и отражаются от границ разделов слоев, имеющих разную плотность.

1.2 Эволюция Земли

Если считать, что некоторые нынешние материки когда-то составляли одно целое, то можно сделать целый ряд выводов, допускающих проверку. Наиболее достоверным способом датировки и географической привязки пород является метод "руководящих ископаемых" - анализ останков окаменевшей фауны. Если один и тот же вид животных (например, трилобиты) встречается в различных точках поверхности, то можно полагать, что соответствующие осадочные породы образовались в одно и то же время. В различных регионах наибольшее распространение получали различные виды руководящих ископаемых. Оказалось, что в соответствующих точках совмещенных границ материков имеются одинаковые ископаемые, имеющие одинаковый возраст. Немедленным практическим выводом был поиск одинаковых полезных ископаемых в соответствующих точках. И в Южной Америке нашли алмазы, соответствующие Африканским месторождениям.

Другим обстоятельством, до выявления которого Вегенер не дожил, были особенности намагниченности горных пород. Известно, что при повышении температуры до определенного значения (температуры Кюри) вещество теряет свои магнитные свойства, а при понижении температуры вновь намагничивается, если вокруг имеется магнитное поле. Когда раскаленное вещество магмы изливается на поверхность и начинает остывать, его возникающая намагниченность определяется магнитным полем Земли и связана с направлением на магнитный полюс. При анализе намагниченности горных пород было установлено, что направление на магнитный полюс существенно менялось на протяжении истории Земли. Это позволяет вычертить траекторию дрейфа магнитного полюса по поверхности. Получается некоторая кривая, один из концов которой совпадает с современным магнитным полюсом. Построив такую кривую сначала по геологическим данным Европы, а затем Северной Америки, можно обнаружить, что, с одной стороны, они не совпадают, а с другой - их формы чрезвычайно схожи. И если допустить, что Лабрадор, Северная Америка и Европа некогда составляли единое целое, причем смыкались по прослеживаемым линиям, близким к береговым, то полученные траектории дрейфа магнитного полюса практически совпадут (рис.4).

В 50-е годы был изучен так называемый Атлантический рифт - узкий горный хребет на дне Атлантического океана, протянувшийся с севера на юг от Арктики до Антарктиды. Его осевая линия представляет собой провал, по его сторонам имеются крутые возвышения, части которых иногда достигают поверхности океана и являются островами. Рифт является зоной повышенной вулканической активности. Исследования намагниченности горных пород вдоль склонов хребта обнаружило любопытную особенность: вдоль хребта идут полосы шириной примерно 30 км (так называемые полосовые аномалии), в которых намагниченности поочередно направлены в противоположные стороны. Это указывает на то, что магнитные полюса Земли на протяжении ее истории неоднократно менялись местами. С другой стороны, это означает, что в результате вулканической деятельности кора вдоль рифта раздвигалась. Точные спутниковые измерения показывают, что Северная Атлантика раздвигается примерно на 1 см в год. Аналогичный регион в восточной части Тихого океана раздвигается на 5 см в год. Где же тогда сдвигаются участки коры и куда деваются, сдвинувшись? Один ответ очевиден: горные хребты на суше могут представлять собой результат столкновения плит. Но есть и другой. Помимо рифтовых возвышений на океанском дне существуют и впадины. Как правило, они расположены вдоль побережья. Самой глубокой и самой известной является Марианская впадина в юго-западной части Тихого океана. Если нанести на карту всю систему таких впадин и отметить зоны сейсмической активности, то их расположения совпадут. При этом оказывается, что эпицентры землетрясений располагаются на глубинах от нескольких километров до нескольких десятков километров. Эти значения соответствуют значениям толщины коры под океаном и материком. Можно предположить, что раздвигающаяся океаническая кора "задвигается" под континентальную. При этом образуются понижения поверхности (впадины), а кроме того при взаимных перемещениях возникают значительные механические напряжения, сброс которых (взаимное проскальзывание плит) и приводит к землетрясениям. Таким образом, подводные желоба имеют геологическое значение.

Реконструкция очертаний древних материков и анализ геофизических данных позволяют восстановить следующую картину. В середине кайнозоя (то есть примерно 300 млн. лет назад) на Земле существовало два материка: Гондвана и Лавразия. Гондвана состояла из сомкнутых Южной Америки, Африки, Индостана, Австралии и Антарктиды. Лавразия состояла из Северной Америки, Лабрадора и Европы. Между Гондваной и Лавразией находился океан Тетис, соединяющий современные Атлантический и Тихий океаны. Он сужался по направлению к западу, так что эти материки смыкались. Остатками Тетиса являются Средиземное и Черное моря. Существование в прошлом сухопутных путей между регионами, которые теперь принадлежат разным континентам, привело к распространению одинаковых животных на территориях, впоследствии далеко разделенных водными пространствами. При этом на вновь образующихся континентах эволюция шла по-разному. Так, травоядные сумчатые, первоначально заселявшие также и исходно смежные с Австралией территории, в самой Австралии уцелели, а в Азии были уничтожены новыми - плацентарными млекопитающими, бывшими в основном хищниками. Однако о том, что в давние времена сумчатые проживали там в изобилии, можно догадаться по останкам костей. Известен также вид гигантских морских черепах, проживающий на побережье Южной Америки, самки которого откладывают яйца на острове, расположенном в 2000 км от берега. Что заставляет их проделывать столь дальний путь, неясно, если не предположить, что в давние времена остров был неподалеку от места проживания черепах, а затем очень медленно отодвигался от суши в результате материкового дрейфа. Так медленно, что черепахи не могли среагировать на этот процесс. Концепции современного естествознания /Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003.-287с.

Имеются указания и на то, что помимо раздвиганий и разворотов Гондвана и Лавразия смещались и в целом. Анализ остатков флоры в геологических отложениях показывает, что области суши, которые теперь находятся в экваториальных областях, раньше были в полярных, а экватор пересекал Лавразию. Если материки не двигались, то единственным объяснением, которое могло бы быть ответственным за такое изменение климата, является изменение наклона оси вращения Земли. Однако если бы по каким-то причинам это случилось, то последствия были бы катастрофическими для всей планеты вплоть до распада ее на части. Примерно 200-160 млн. лет назад активизация вулканической деятельности привела к образованию разломов и дроблению протоматериков. Двигающиеся на север Африка и Индия сомкнулись с двигающимися на юг Европой и Азией, Тетис исчез, и возникла Альпийско-Кавказско-Гималайская гряда молодых гор. Из географически близких нам примеров можно упомянуть расширение Кандалакшского залива, в результате чего Кольский полуостров постепенно отъезжает на север. Как показывают данные термодинамических и сейсмических измерений, внутри мантии существуют вариации как плотности, так и температуры. Это означает, что возможна циркуляция вещества, когда горячий и менее плотный материал поднимается вверх, растекается, охлаждается и, став более плотным, опускается в глубину. То, что мантия состоит из твердого вещества, не должно смущать, поскольку имеется наглядный пример - текущие ледники. Оказывается, достаточно очень небольшой разности температур, чтобы материал пришел в движение, которое, конечно, является очень медленным. Такая циркуляция вполне может привести к тем подвижкам, о которых шла речь. Правда, необходимо отметить, что для осуществления такого процесса необходима однородная мантия, т.е. состоящая из вещества, состав которого не меняется с глубиной, не становится более плотным. Вынос вещества наружу должен приводить либо к расширению Земли, либо к образованию складок, либо компенсироваться погружением части коры вглубь. Подсчет суточных ростовых колец на кораллах показывает, что примерно 400 млн. лет назад в году было 400 суток, то есть Земля вращалась быстрее, то есть ее радиус был меньше. Однако недостаточно меньше, чтобы соответствовать расчетному количеству материала, выведенного к настоящему времени наружу из мантии. Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Академический проект, 2001. -485с.

Теория тектонических плит существенно изменила мировоззрение людей и их представление об эволюции нашей планеты. Она имеет также и практические аспекты. Мы стали лучше понимать природу землетрясений и получили возможность улучшить их прогнозирование.

2. Естествознание и экология. Экологическая обстановка

2.1 Взаимосвязь естествознания и экологии

Здоровье людей относится к числу глобальных проблем, т. е. тех, что имеют жизненно важное значение для всего человечества, где налицо наибольшее обострение противоречий, порождаемых текущими и ожидаемыми в будущем ситуациями, где диспропорциональные состояния достигли или могут достигнуть в обозримой перспективе катастрофических последствий. Забота об охране и улучшении индивидуального и общественного здоровья относится к числу наиболее важных задач, решение которых возложено на систему здравоохранения.

В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух или воду, переходя по экологическим звеньям, попадают в организм человека. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.: Высшая школа,1999. -273с.

На земном шаре невозможно найти место, где бы ни присутствовали загрязняющие вещества, которые могут вызвать различные неблагоприятные процессы. Реакции организма на загрязнения зависит от индивидуальных особенностей: возраста, пола, состояния здоровья.

Климат также оказывает серьезное воздействие на самочувствие человека, воздействуя на него через погодные факторы. Погодные условия включают в себя комплекс физических условий: атмосферное давление, влажность, движение воздуха, степень возмущенности магнитного поля Земли, уровень загрязнения атмосферы. Из-за этого у человека может нарушиться сердечная деятельность, появиться нервные расстройства, снизиться физическая и умственная работоспособность и т. д.

Изменения погоды не одинаково сказываются на самочувствии разных людей. У здорового человека при изменении погоды происходит своевременное подстраивание физиологических процессов в организме к изменившимся условиям внешней среды. В результате усиливается защитная реакция, и здоровые люди практически не ощущают отрицательного влияния погоды.

Естествознание и экология тесно взаимосвязаны. Так как без естествознания не возможно разработать комплексный подход к охране окружающей среды. Данилова B.C., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания. - М.: Аспект Пресс, 2002.-384с.

2.2 Экологическая обстановка в городе Новосибирске

По данным Всемирной метеорологической организации, среднегодовая температура сейчас на 0,6°С выше средней температуры в XIX веке. Вследствие хозяйственной деятельности человечества в атмосферу ежегодно выбрасывается несколько миллиардов тонн газов и аэрозолей, усиливающих парниковый эффект. Потепление климата на планете приводит к учащению таких стихийных бедствий, как землетрясения, вулканы, цунами, ураганы, смерчи, подтопление территорий в одних регионах и расширение пустынь -- в других.

Предполагается, что численность населения Земли в ближайшие 30 лет возрастет до 8,5--9 млрд. чел. Это неминуемо приведет к увеличению объемов генерирования энергии. Как свидетельствует опыт прошлого, потребление энергии с 1970 по 2000 год возросло в 1,5 раза. Известно, что современная энергетика на 90% базируется на органическом топливе (уголь, нефть, газ, сланцы, торф, древесина).

Как известно, озоновая оболочка служит своеобразным щитом, защищающим людей и прочие живые организмы на Земле от жесткого ультрафиолетового и «мягкого» рентгеновского излучения Солнца. Основными химическими веществами, разрушающими озоновый слой стратосферы, являются фреоны -- соединения класса хлор-, фтор-, бром-углеводородов и газы: азот, метан и т.п. В соответствии с Монреальским протоколом (1987), 36 стран мира взяли на себя обязательства на 26% сократить выбросы наиболее опасных фреонов, но достигнутое снижение эмиссии фреонов, к сожалению, пока не дает ощутимых результатов.

Радиационный фон за последние 50 лет повысился на 60--70%. Какими последствиями для живого мира это чревато -- известно мало. На современном этапе развития НТП человек и биота испытывают все более интенсивное влияние физических факторов. Кроме упомянутого ионизирующего излучения, отрицательные биологические эффекты могут вызывать электромагнитные волны длиной менее 10-7 см, неионизирующее излучение электромагнитного спектра с длиной волны более 10-7 см (в диапазоне от низких до лазерных частот), а также разнообразные акустические влияния: шум, ультразвук, инфразвук, вибрация. Протасов В.Ф. , Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. - М.: Финансы и статистика, 2000. - 528 с..

В течение года химическая промышленность мира вырабатывает более 100 млн. тонн разнообразных органических соединений (около 70 тыс. наименований), подавляющее большинство которых является ксенобиотиками, способными аккумулироваться в организмах, обнаруживая токсичность или мутагенность по отношению к ним.

Водоемы города испытывают большое техногенное давление, их экосистемы в значительной степени трансформированы. Особую тревогу вызывает эвтрофикация водных экосистем, разросшаяся до глобальных масштабов. Но эта важная проблема слабо изучена.

Как же исправить положение? Видимо, панацеи нет. Стабилизировать экологическое состояние Земли можно только кропотливым трудом «всех и вся» на принципах устойчивого развития. Только осознание каждым человеком приближения катастрофы и принятие необходимых мер для ее предотвращения сохранят жизнь на Земле.

Заключение

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 вещества все время входят в клетку и выходят из нее наружу. Все реакции, протекающие в клетке можно разделить на две

Анаболические реакции - это реакции синтеза крупных молекул из 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.

Список литературы

1. Данилова B.C., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания. - М.: Аспект Пресс, 2002.-649с.

2. Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Академический проект, 2001. - 639 с.

3. Концепции современного естествознания /Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003.-678с.

4. Мотылева Л.С. и др. Концепции современного естествознания. - Спб.: Союз, 2003.-725с.

5. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.: Высшая школа,1999. - 350 с.