Чем отличается естественно - научная культура от гуманитарной

    Эволюцию  Вселенной принято разделять  на четыре эры : адронную, лептонную, фотонную и звездную.

    а) Адронная эра. При очень высоких  температурах и плотности в самом  начале существования Вселенной  материя состояла из элементарных частиц.

      Вещество на самом раннем этапе  состояло прежде всего из адронов,  и поэтому ранняя эра эволюции  Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в то  время существовали и лептоны.

      К моменту, когда возраст Вселенной  достиг одной десятитысячной секунды (10-4 с) ее не хватало уже для возникновения самых легких адронов - пионов. Пионы, существовавшие ранее, распадались, а новые не могли возникнуть. Это означает, что к тому моменту, когда возраст Вселенной достиг 10-4 с., в ней исчезли все мезоны. На этом и кончается адронная эра, потому что пионы являются не только самыми легкими мезонами, но и легчайшими адронами. Никогда после этого сильное взаимодействие (ядерная сила) не проявлялась во Вселенной в такой мере, как в адронную эру, длившуюся всего лишь одну десятитысячную долю секунды.

    б) Лептонная эра. Когда энергия  частиц и фотонов понизилась в  пределах от 100 Мэв до 1 Мэв в веществе было много лептонов. Температура  была достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтринов. Барионы (протоны и нейтроны), пережившие адронную эру, стали по сравнению с лептонами и фотонами встречаться гораздо реже.

      Лептонная эра начинается с  распада последних адронов - пионов - в мюоны и мюонное нейтрино, а кончается через несколько секунд при температуре 1010 K, когда энергия фотонов уменьшилась до 1 Мэв и материализация электронов и позитронов прекратилась. Во время этого этапа начинается независимое существование электронного и мюонного нейтрино, которые мы называем “реликтовыми”. Всё пространство Вселенной наполнилось огромным количеством реликтовых электронных и мюонных нейтрино. Возникает нейтринное море.

    в) Фотонная эра или эра излучения. На смену лептонной эры пришла эра излучения, как только температура Вселенной понизилась до 1010 K , а энергия гамма фотонов достигла 1 Мэв, произошла только аннигиляция электронов и позитронов. Новые электронно-позитронные пары не могли возникать вследствие материализации. Но аннигиляция электронов и позитронов продолжалась дальше, пока давление излучения полностью не отделило вещество от антивещества. Со времени адронной и лептонной эры Вселенная была заполнена фотонами. К концу лептонной эры фотонов было в два миллиарда раз больше, чем протонов и электронов. Важнейшей составной Вселенной после лептонной эры становятся фотоны, причем не только по количеству, но и по энергии.

    В то время как энергия покоя  во время расширения Вселенной не меняется, энергия фотонов при  расширении уменьшается. Фотоны понижают свою частоту колебания, словно “устают” со временем. Вследствие этого плотность энергии фотонов (Er) падает быстрее, чем плотность энергии частиц (Em).

      Преобладание во вселенной фотонной  составной над составной частиц (имеется в виду плотность энергии)  на протяжении эры излучения уменьшалось до тех пор, пока не исчезло полностью. К этому моменту обе составные пришли в равновесие. Кончается эра излучения и вместе с этим период “большого взрыва”. Так выглядела Вселенная в возрасте примерно 300 000 лет. Расстояния в тот период были в тысячу раз короче, чем в настоящее время. “Большой взрыв” продолжался сравнительно недолго, всего лишь одну тридцатитысячную нынешнего возраста Вселенной. Несмотря на краткость срока, это всё же была самая славная эра Вселенной.     Никогда после этого эволюция Вселенной не была столь стремительна, как в самом её начале, во время “большого взрыва”. Все события во Вселенной в тот период касались свободных элементарных частиц, их превращений, рождения, распада, аннигиляции. Не следует забывать, что в столь короткое время (всего лишь несколько секунд) из богатого разнообразия видов элементарных частиц исчезли почти все: одни путем аннигиляции (превращение в гамма-фотоны), иные путем распада на самые легкие барионы (протоны) и на самые легкие заряженные лептоны (электроны).

      После “большого взрыва” наступила  продолжительная эра вещества, эпоха  преобладания частиц. Мы называем  её звездной эрой. Она продолжается  со времени завершения “большого  взрыва” (приблизительно 300 000 лет)  до наших дней. По сравнению с периодом “большим взрыва” её развитие представляется как будто слишком замедленным. Это происходит по причине низкой плотности и температуры. Таким образом, эволюцию Вселенной можно сравнить с фейерверком, который окончился. Остались горящие искры, пепел и дым. Мы стоим на остывшем пепле, вглядываемся в стареющие звезды и вспоминаем красоту и блеск Вселенной. Взрыв суперновой или гигантский взрыв галактики - ничтожные явления по сравнению с «большим взрывом». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    9. Что является предметом исследования генной инженерии

    Двадцать  первый век часто называют веком  биологии, имея в виду, что прикладное значение открытий, сделанных за последние  десятилетия в биологии, и, в первую очередь, в таких науках как генетика и молекулярная биология. Последние, в свою очередь, являются теоретической основой для таких прикладных дисциплин как генная и клеточная инженерия.

      Генная инженерия, или технология  рекомбинантных ДНК - это изменение  с помощью биохимических и  генетических методик хромосомного  материала - основного наследственного вещества клеток. Известно, что хромосомный материал состоит из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Биологи изолируют те или иные участки ДНК, соединяют их в новых комбинациях и переносят из одной клетки в другую. В результате удается осуществить такие изменения генома, которые естественным путем вряд ли могли бы возникнуть. Фактически генная инженерия занимается тем, что берет гены и части ДНК одного вида, например, рыбы, и пересаживает их в клетки другого, например, помидора. Для этого генная инженерия располагает набором различных технологий для того, чтобы разрезать ДНК произвольно или в определенных участках гена. Выделив сегмент ДНК, можно его изучать, размножать или склеивать с ДНК других клеток и организмов. Генная инженерия позволяет преодолеть межвидовые барьеры и перемешивать информацию между абсолютно не связанными между собой видами.

      В настоящее время научились  уже переносить гены от одного  животного к другому и от  животного к растениям. Современные технологии позволяют синтезировать гены, и с помощью таких синтезированных генов, введенных в бакте- , получают ряд весьма важных биологических веществ. Их производство составило важную отрасль биотехнологии.

      Методом генной инженерии уже получен ряд препаратов, в том числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон. И хотя эта технология еще только разрабатывается, она сулит достижение огромных успехов и в медицине, и в сельском хозяйстве.

      Еще одно перспективное направление  в медицине, связанное с рекомбинантной ДНК, - т.е. генная терапия. В этих работах, которые пока еще не вышли из экспериментальной стадии, в организм для борьбы с опухолью вводится сконструированная по методу генной инженерии копия гена, кодирующего мощный противоопухолевый фермент. Генную терапию начали применять также для борьбы с наследственными нарушениями в иммунной системе.

      В сельском хозяйстве удалось  генетически изменить десятки  продовольственных и кормовых  культур. В животноводстве использование  гормона роста, полученного биотехнологическим путем, позволило повысить удои молока; с помощью генетически измененного вируса создана вакцина против герпеса у свиней.

      Генная терапия. В последнее  десятилетие в биомедицинскую  практику вошло понятие генной  терапии. Под генной терапией  понимается комплекс методов, позволяющих вводить "лечебные" гены в клетки живого организма для компенсации существующих и профилактики возможных патологических процессов.

Но есть и оборотная сторона медали. Несмотря на явную пользу от генетических исследований и экспериментов, само понятие "генная инженерия" породило различные подозрения и страхи, стало предметом озабоченности и даже политических споров. Многие опасаются, например, что какой-нибудь вирус, вызывающий рак у человека, будет введен в бактерию, обычно живущую в теле или на коже человека, и тогда эта бактерия будет вызывать рак. Возможно также, что фрагмент ДНК, несущий ген устойчивости к лекарственным препаратам, введут в пневмококк, в результате чего пневмококк станет устойчивым к антибиотикам и пневмония не будет поддаваться лечению.

    Такого  рода опасности, несомненно, существуют.

    10. Опишите основные  трофические (пищевые) связи в экосистемах

    Пищевые цепи и сети, трофические уровни. Внутри экосистемы содержащие энергию  вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофов. Пищевые связи — это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.

    Типичный  пример: животное поедает растения. Это животное, в свою очередь, может  быть съедено другим животным. Таким  путем может происходить перенос энергии через ряд организмов — каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию.

    Такая последовательность переноса энергии называется пищевой (трофической) цепью, или цепью питания. Место каждого звена в цепи питания является трофическим уровнем. Первый трофический уровень, как уже было отмечено ранее, занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего — вторичными консументами и т. д.

    Обычно  различают три типа пищевых цепей. Пищевая цепь хищников начинается с  растений и переходит от мелких организмов к организмам все более крупных  размеров. На суше пищевые цепи состоят  из трех-четырех звеньев. Одна из простейших пищевых цепей:

растение - заяц - волк

продуцент - травоядное - плотоядное

    Широко  распространены и такие пищевые  цепи:

растительный  материал (например, нектар) - муха - паук - землеройка - сова.

сок розового куста - тля - божья (тлевая) коровка - паук - насекомоядная птица - хищная птица.

    В водных и, в частности, морских экосистемах  пищевые цепи хищников, как правило, длиннее, чем в наземных. Широко распространен тип пищевых отношений, I — продуценты; II — травоядные; III, IV, V — плотоядные; 0 — деструкторы.

    Вокруг каждого вида насекомого-фитофага, который питается растениями, формируется зооценоз паразитов и хищников, образующих многочисленные пищевые цепи, где хозяин является начальным звеном.

    Третий  тип пищевых цепей, начинающихся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, относят к детритным (сапрофитным) пищевым цепям или к детритным цепям разложения. В детритных пищевых цепях наземных экосистем важную роль играют лиственные леса, большая часть листвы которых не употребляется в пищу травоядными животными и входит в состав подстилки из опавших листьев. Листья измельчаются многочисленными детритофагами — грибами, бактериями, насекомыми и т. д., дальше заглатываются земляными (дождевыми) червями, которые осуществляют равномерное распределение гумуса в поверхностном слое земли, образуя так называемый мулль. На этом уровне у грибов закладывается мицелий. Разлагающие микроорганизмы, завершающие цепь, производят окончательную минерализацию мертвых органических остатков. В целом типичные детритные пищевые цепи наших лесов можно представить следующим образом:

листовая подстилка - дождевой червь - черный дрозд - ястреб-перепелятник;

мертвое животное - личинки падальных мух - травяная лягушка - обыкновенный уж.

    В рассмотренных пищевых цепях каждый организм представлен как питающийся другими организмами какого-то одного типа. Реальные же пищевые связи в экосистеме намного сложнее, так как животное может питаться организмами разных типов из одной и той же пищевой цепи или из разных пищевых цепей. Нередко животные питаются как растениями, так и другими животными. Их называют всеядными. Таким образом, все три типа пищевых цепей всегда сосуществуют в экосистеме так, что ее представители объединены многочисленными пересекающимися пищевыми связями, а все вместе они образуют пищевую (трофическую) сеть. 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Горелов А. А. Концепции современного  естествознания. — М.: Центр, 1997.

      2. Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания. — М.: ИТК «Дашков и К°», 2005.