Книги, научные публикации
Pages: | 1 | ... | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | ... | 27 | СБОРНИК ЛУЧШИХ РЕФЕРАТОВ БАО-ПРЕСС РИПОЛ КЛАССИК Москва 2004 ББК 74.202.5 С54 С54 Сборник лучших рефератов / Э. В. Велик, Т.И. Водолазская, О.В. Завязкнн, М П. Ильяшенко, А.А. Ильяшенко, С.А. ...
-- [ Страница 17 ] --376 Биология ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ ИЗУЧЕНИЕ РАННИХ ЭТАПОВ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ План 1. Масштабы геологического времени. 2. Основные подразделения геологической истории Земли. 3 Резкий рост разнообразия ископаемой фауны 1. МАСШТАБЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ Очень многие науки занимаются изучением эволюционного развития организмов, исследуя различные аспекты Ископаемые останки растений и животных, которые существовали в давние геологические эпохи на Земле, изучаются палеонтологией Ч пауком о вымерших растениях и животных, о смене их во времени и пространстве, обо всех доступных изучению проявлениях жизни в геологическом прошлом. Для этого они изучают останки древних форм жизни и сопоставляют их с современными организмами. Им удается определить время существования вымерших форм, чтобы па этой основе восстановить филогенез. Филогенез представляет собой историческую преемственность растений и животных, а также всех остальных групп организмов, их эволюционную историю. Но палеонтологии не достаточно исключительно своих данных. Ей обязательно нужны сведения и результаты исследований многих других наук, которые близки ей по направленности. К ним можно отнести биологические, геологические и географические дисциплины К тому же известно, что сама палеонтология находится на стыке геологии и биологии. Палеонтологии также необходима помощь таких наук, как историческая геология, стратиграфия, палеография, палеоклиматология и др. Это нужно, чтобы иметь возможность разобраться и правильно определить время существования вымерших организмов, понять условия их жизни и закономерности перехода их останков п ископаемое состояние. Использование данных сравнительной анатомии просто необходимо палеонтологам;
чтобы, проанализировать строение, физиологию, образ жизни п эволюцию вымерших форм. К тому же с помощью сравнительной анатомии довольно просто установить гомологию органов и структуру разных видов Что такое гомология!- Она представляет собой сходство, которое основы вается на родстве. Если в организмах присутствуют гомологичные органы, :-зто является прямым доказательством родственных связей этих организмов. Эти подтверждает, что организмы имеют либо общих предков, либо являются потомками вымерших организмов. Как пришло, нее гомологичные органы имеют одинаковое строение, их развитие происходит из аналогичных эмбриональных зачатков, а также следует указать, что они занимают одш аковое положение в организме. Большое значение для палеонтологии имеет и развитие таких наук, как функциональная анатомия и сравнительная физиология. Они помогают палеонтологам правильно понять, как функционировали органы у вымерших с рганизмов. Для анализа строения, жизнедеятельности и условий существования вымерших животных ученые используют принцип актуализма, который был выдвинут геологом Д. Геттоном. Впоследствии он был детально разработан одним из крупнейших геологов XIX и. Ч. ЛаЙелем. Согласно этом} принципу все закономерности и взаимосвязи, которые можно наблюдать в явлениях и объектах неорганического и органического мира в нынешнее время, имели место в прошлом. Безусловно, никто не может дать стопроцентной гарантии,, но многие ученые приходят к выводу, что в большинстве случаев зтот принцип, верен. Как известно, палеонтологическая летопись, которая представлена ископаемыми останками вымерших организмов, иногда не дает полной картины из-за многочисленных пробелов. Эти пробелы возникают из-за специфичности условий захоронения останков организмов и очень маленькой вероятности совпадения всех необходимых для этого факторов. Чтобы воссоздать филогенез организмов полностью, реконструировать недостающие звенья на релословном древе, недостаточно только палеонтологических данных и методов. Помочь в этом может метод тройного параллелизма, который был введен в пауку немецким ученым 3. Геккелем. Он Общая биология основан на сравнении палеонтологических, сравнительно-анатомических и эмбриологических данных. Ученый опирался на закон, который был сформулирован им самим. Это основной биогенетический закон. В его основе лежит понимание того, что индивидуальное развитие организма (онтогенез) Ч это сжатое повторение филогенеза. Это значит, что детальное изучение и анализ ныне развивающихся организмоз даст возможность понять, как происходили эволюционные изменения всех живых организмов, в том числе и тех, которые давно вымерли. Гораздо позже ученый А, Н. Северцов доказал, что Геккель немного ошибался. Северцочым выведена теория филэмбриогенеза, в которой он доказывает, что как раз благодаря эволюции онтогенеза возможно проявление филогенеза. Существуют частные случаи, когда эволюционная перестройка какого-либо из органов протекает с помощью изменения поздних стадий его индивидуального развития, т. е. новые признаки формируются в конце онтогенеза (это Северцов назвал анаболией). Тогда действительно можно наблюдать описанное Геккелем соотношение между онтогенезом И'филогенезом. Лишь в подобных случаях возможно привлечение эмбриологических данных для исследования филогенеза. Севсрцовым приводятся интересные примеры реконструкции гипотетических недостающих звеньев в филогенетическом древе. Исследование онтогеиезов современных организмов необходимо еще и для того, чтобы иметь правильное представление о возможных изменениях онтогенеза, которые и дают толчок к эволюции;
Чтобы понять сущность эволюционного процесса и сделать причинный анализ хода филогенеза, необходимы выводы зволюциоиистики. Эта наука является аналогом теории Х.шолюции и называется иначе дарвинизмом от имени великого создателя теории естественного отбора Ч. Дарвина. Представители этой науки изучают сущности механизмов, общих закономерностей и направлений эволюционного процесса. Сама наука является теоретической базой всей современной биологии. Эволюция организмов Ч это особая форма существования живой материи во времени. К тому же все современные проявления жизни на любом уровне организации живой материи можно понять, лишь учитывая эволюционную предысторию. Вот далеко не полный перечень наук, участвующих в изучении и анализе развития жизни на Земле в прошлые ппохи. Палеонтологи привлекают данные систематики, биогеографии. Также ученых очень интересуют вопросы происхождения человека и его эволюции, так как здесь есть существенные отличия от всех остальных классов животных в связи с развитием трудовой деятельности и социальными условиями. Чтобы разобраться в эволюции организмов, надо знать, как она проходила во времени, учитывать продолжительность всех ее этапов. Осадочные породы помогают определить возраст местности. Более древние породы лежат под более поздними пластами Чтобы правильно определить относительный возраст пластов осадочных пород разных регионов, необходимо сопоставить сохранившиеся в них ископаемые организмы. Это возможно сделать благодаря палеонтологическому методу, предложенному в работах английского геолога У. Смита в конце XVIII Ч начале XIX в. Ученые выяснили, что среди ископаемых организмов, которыми характеризуется каждая эпоха, можно выделить некоторое количество наиболее распространенных видов. Эти виды стали называться руководящими не копаемыми. Абсолютный возраст осадочных пород, т. е. тот промежуток времени, который прошел с начала их образования, установить достаточно трудно. Информацию об этом можно получить, исследуя вулканические породы, образовавшиеся из остывающей магмы. В магме следует учитывать содержание радиоактивных элементов и продуктов распада. Известно, что радиоактивный распад в таких породах начинается со времени их кристаллизации из расплавов магмы, причем продолжается он с неизменной скоростью до тех пор, пока не исчерпаются все запасы радиоактивных элементов. Благодаря этому определить возраст породы достаточно легко. Для этого нужно только определить содержание в горной породе того или иного радиоактивного элемента и продуктов его распада, учитывая скорость распада, и можно достаточно точно вычислить абсолютный возраст данной породы. Для'осадочных пород приходится учитывать приблизительный возраст по отношению к абсолютному возрасту слоев вулканических пород. Продолжительное и кропотливое исследование относительного и абсолютного возраста горных пород в разных регионах земного шара, которое проводилось несколькими поколениями геологов и палеонтологов, позволило обозначить основные вехи геологической истории Земли. Границы между этими подразделениями соответствуют разного рода изменениям геологического и биологического (палеонтологического) характера. Это могут быть изменения режима осадконакопления в водоемах, которые приводят к формированию иных типов осадочных пород, усиление вулканизма и горообразовательных процессов, вторжение моря (морская трансгрессия) благодаря опусканию значительных участков континентальной коры или повышению уровня океана, существенные изменения фауны и флоры..Поскольку подобные события происходили в истории Земли нерегулярно, длительность различных эпох, периодов и эр неодинакова. Иногда создает трудности огромная длительность древнейших геологических эр (археозойской И протерозойской), ко* торые к тому же не разделены на меньшие временные промежутки (во всяком случае, нет еще общепринятого деления). Это возникло в первую очередь из-за самого фактора времени, т. е. древности отложений археозоя и протерозоя, которые подвергались за.свою длительную историю значительному метаморфизму и разрушению, в результате чего стирались су Шествовавшие когда-то вехи развития Земли и жизни. Отложения архейской и протерозойской эр содержат чрезвычайно мало ископаемых останков организмов;
по этому признаку археозой и протерозой объединяют под названием крипто зой (этап скрытой жизни), противопоставляя объединению трех последующих эр Ч фанерозой (этан явной, наблюдаемой жизни). Возраст Земли определяется различными учеными по-разному,.но можно указать приблизительную цифру Ч 5 млрд лет 2. ОСНОВНЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ ЗЕМЛИ Археозойская и протерозойская эры, которые составля ют криптоз'оЙ, длились примерно 3,4 млрд лет. Это говорит о том, что криптозой составляет 7/8 всей геологической исто рии. Стоит заметить, что в отложениях пород этого периода сохранилось лишь небольшое количество ископаемых остаи 373 Биология ков вымерших организмов. Поэтому ученым трудно точно определить, как же развивалась жизнь в течение этого достаточно продолжительного промежутка времени. Самые древние остатки вымерших организмов ученые нашли в осадочных толщах Родезии. Осадочные породы имеют здесь возраст 2,9Ч3,2 млрд лет. Были обнаружены следы жизнедеятельности водорослей (по всей видимости, синезеленых). Это убедительно доказывает, что приблизительно 3 млрд лет назад на Земле уже существовали фотосинтеэирующие организмы. Это водоросли. Предполагается, что появление жизни на Земле должно было произойти намного раньше. Называют цифру 3,5Ч4 млрд лет назад. Наиболее изучена протерозойская флора. Она представлена нитчатыми формами длиной до нескольких сотен микрометров и толщиной 0,6Ч16 мкм. Все они имеют различное строение. Также найдены остатки одноклеточных организмов диаметром 1 Ч 16 мкм. Остатки этой среднепротерозойской флоры были найдены в Канаде. Ученые исследовали кремнистые сланцы на северном берегу озера Верхнего и наткнулись на остатки вымерших г^икреюрганизмов. Возраст отложений составляет примерно 1,9 млрд лет. Очень часто в осадочных породах, относящихся к промежутку времени 2Ч1 млрд лет назад, ученые находят строматолиты Ч известковые или доломитовые караваеобразные тела на дне морских и пресноводных водоемов, возникшие в результате жизнедеятельности низших водорослей. Это только подтверждает версию о широком распространении и активной фотосинтезирующеи и рифостроительнои деятельности синезеленых водорослей. Следующий важнейший этап в эволюции жизни подтверждается рядом находок ископаемых остатков в отложениях, которые имеют возраст 0,9Ч3 млрд лет. Среди них найдены прекрасно сохранившиеся останки одноклеточных организмов размером 2Ч8 мкм, в которых удалось различить внутриклеточную структуру, похожую на ядро;
обнаружены также стадии деления одного из видав этих одноклеточных организмов, напоминающие стадии митоза, Ч способа деления эукариотических (т. с. имеющих ядро) клеток. Если выводы, сделанные после тщательного изучения найденных останков, верны, то это только подтверждает, что около 1,6 млрд лет назад эволюция оргапизмон миновала важнейший рубеж: был достигнут уровень организации эукариот. О первых следах жизнедеятельности червеобразных многоклеточных можно узнать из позднерифейских отложений. Уже в вендские времена (примерно 650Ч570 млн лет назад) существовали животные, которых можно было отнести к различным типам. Отпечатков мягкотелых вендских животных не так уж много, однако они известны во всех уголках земного шара. Целый ряд интересных находок ученые сделали на территории бывшего СССР, обнаружив их в позднепротерозойо ких отложениях. В 1947 г. Р. Спригтом была обнаружена богатая поздне. протер озон екая фауна. Ученый нашел ее в Центральной Австралии. Позднее исследовавший ее М. Глесснер предполагает что она состоит из трех десятков видов самых разнообразных многоклеточных животных, которые можно, tii мести к разным типам. Большую часть найденных форм можно отнести к кишечнополостным. К ним относятся медузопс'/:обные организмы, которые по предположениям находились 8 среднем слое воды, и находящиеся близ дна полиплоидные формы, которые по виду напоминают современных альционарий или морские перья. Ученые подтвердили, что все они. как и подобные животные адиакарской фауны, не имеют твердого скелета. Помимо кишечнополостных в кварцитах Паунд, где и находится эдиакарская фауна, обнаружены останки червеобразных организмов, которых относят к плоек t м и кольчатым червям. Некоторые из представленных оста t ков считаются возможными предками членистоногих. К ТОМУ же там же найдены останки неизвестной таксономической принадлежности. Это только лишний раз подтверждает, что в иендское время существовало большое разнообразие многоклеточных мягкотелых животных. Из этого можно сделать вывод: учитывая, что в вендское время существовало огромное разнообразие видов, в том числе и достаточно высокоорганизованных животных, то, по всей видимости, до вендского периода жизнь существовала продолжительное время. Предполагается, что многоклеточные животные появились гораздо раньше Ч примерно 700Ч900 млн лет назад. 3. РЕЗКИЙ РОСТ РАЗНООБРАЗИЯ ИСКОПАЕМОЙ ФАУНЫ На рубеже протерозойской и палеозойскей эр оче?1ь сильно изменятся состав ископаемой фауны. Неожиданно поело толщ верхнего протерозоя, в которых наблюдалось почти полное отсутствие жизни, в осадочных породах кембрия, начиная с самых нижних его пластов, возникает огромное количество и разнообразие останков ископаемых организмов. Есть среди них и губки (плеченогие моллюски), а также представители вымерших членистоногих. Зато уже к концу кембрия возникают практически все известные ученым типы многоклеточных животных. До сих пор исследователи не могут объяснить такой внезапный скачок в эволюции живых форм. По всей видимости, обособление всех основных типов животных совершилось а верхнем протерозое 600Ч800 млн лет назад. Ученые предполагают, что примитивные представители всех групп многоклеточных животных являлись небольшими организмами, лишенными скелета. Тем временем в.атмосфере шло накопление кислорода и увеличивалась мощность озонового экрана, что и привело к увеличению размеров тела животных и приобретению ими скелета. В результате организмы получили возможность широкого расселения на небольшие глубинах различных водоемов, а это стало причиной того, что значительно выросло число разнообразных форм жизни.
Общая биология ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ УЧЕНИЯ ДАРВИНА План 1. Эволюционные представления до Чарлза Дарвина, 2. Возникновение учения Чарлза Дарвина. 3. Основные положения учения Дарвина. 1, ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДО ЧАРЛЗА ДАРВИНА На Земле имеется не менее 2 млн видов животных, до 0,5 млн видов растений, сотни тысяч видов грибов и микроорганизмов. Непросто объяснить возникновение такого многообразия видов, а тем более причины их приспособленности к среде обитания. Но одному человеку это удалось: Это был английский ученый Чарлз Дарвин. В XIX веке им была создана научная теория эволюции живой природы. Ранее большая часть ученых-биологов считала, что жиыых организмов существует такое количество, сколько их создал Бог. Нет и Не было организмов, которые не соответствовали бы цели, задуманной творцом. Не существует и лишних органов Ч все до мелочей продумано создателем. Основной смысл мировоззрений этого периода Ч постоянство, неизменность и изначальная целесообразность природы. Это учение было названо метафизическим (от греч. мета Ч над, финне Ч природа) и всячески поддерживалось правящими кругами и особенно церковью. В XVII и XVIII веках было описано множество видов растений, минералов и животных. Карл Линней (1707Ч1778), шведский врач и натуралист, попытался систематизировать полученные материалы. Ему удалось на основе сходства по одному-двум наиболее заметным признакам классифицировать организмы на виды, роды, классы. Он первым предложил отнести человека к человекообразным обезьянам. Предшественники Линнея предлагали ввести й биологию двойные латинские названия: род и вид. Линней решил использовать это нововведение, которое помогло общаться ученым из разных стран мира. Однако Линней придерживался теории метафизичности природы, видя в ней изначальную целесообразность. Любой из видов ученый рассматривал как результат отдельного творческого акта, вид считался постоянным и неизменным, совершенно не связанным родством с другими видами. Лишь к концу жизни Линней пришел к выводу, что некоторые пилы могут возникать с помощью скрещивания или под плияиием внешней среды. Труды Линнея внесли огромный вклад в биологическую науку. Ученый предложил приемлемую классификацию животных и растений;
ввел латинские двойные названия;
ботанический язык с его помощью стал более понятен и совершенен. Б начале XIX века появляется ноная работа по биоло1 И Философия зоологии. Ее автором был французский И ученый Жан Батист Ламарк (1744Ч1829). В этом труде Ламарк изложил свои эволюционные идеи. Так, он утверждал, что новые виды образуются очень медленно, поэтому, мы не можем заметить этого. Изначально эволюционировали низшие виды, которые постепенно поднимались на высшие ступени. Ламарк внес огромный вклад в развитие биологической науки. Ему первому пришла R голову идея об пволюцим живой природы, он указал на историческое развитие от простого к сложному. Именно он поднял вопрос о факторах, которые являются движущими силами эволюции. Однако о его идеях не все было правильным. Ламарк видел причину эволюции в якобы присущем всему живому миру стремлении к совершенству. Неверными являются его мысли о причинах возникновения приспособленности живых организмов к условиям окружающей среды, его утверждение относительно появления у организмов исключительно полезных изменений, которые затем должны закрепляться в поколениях. Следует признать, что наука конца XVIII и начала XIX века не в состоянии была правил&но объяснить движущие силы развития органического мира. Она могла только поставить вопросы, но не ответить на них. Это были вопросы о возникновении огромного многообразия видов;
о непонятной приспособленности организмов к условиям окружающей среды;
о необъяснимом повышении организации каждого последующего аида живых существ.
2. ВОЗНИКНОВЕНИЕ УЧЕНИЯ ЧАРЛЗА ДАРВИНА Учение Чарлза Дарвина стало возможным благодаря возникшим общественно-экономическим предпосылкам. Первая половина XIX века стала тем временем, когда в странах Западной Европы начал очень быстро развиваться капитализм. Особенно заметно это было в Англии. Капитализм дал толчок к развитию науки, промышленности, техники. Промышленность увеличила спрос на сырье. А население быстро растущих городов стало потреблять больше продуктов питания. Все это естественным образом способствовало развитию сельского хозяйства. Вторая причина возникновения учения Дарвина - новые открытия в области естественных наук. Возникло описание систематических групп живых организмов, что дало возможность подумать о вероятности их родства. С помощью сравнения у животных был установлен единый план строения тела и многих органов. Ученые решили сравнить и ранние стадии развития зародышей и пришли к выводу, что они поразительно похожи. Затем принялись изучать ископаемые растения и животных. Тогда же была обнаружена последовательная смена низкоорганизованных форм жизни более высокоорганизованными. Появились многочисленные интересные материалы из заморских экспедиций. В то же время возникали новые породы животных и сорта растении, создание которых шло вразрез с метафизическими представлениями о природе. Нужен был ученый, который смог бы сделать выводы из появившегося материала, связать идеи в единое целое с помощью строгой логики. Это удалось сделать Чарлзу Дарвину (1809 1882). Из биографии Дарвина известно, что он с детства любил собирать растения, наблюдать за животными, проводить хими опыты. В студенческие годы много читал научной ли 380 тературы, научился применять на практике методику полевых исследований. Дарвину даже удалось совершить кругосветное путешествие. По пути его заинтересовали геологическое строение флора и фауна многих стран, Дарвином было отправлено в Англию множество различных коллекций. Будучи в Южной Америке, Дарвин нашел останки.вымерших животных. Он попытался их сравнить с современными животными и пришел к выводу, что они имеют родственные корни. На Галапагосских островах Дарвину повстречались.неизвестные науке виды ящериц, птиц и черепах. Они показались ему похожими на южноамериканские виды. Тогда ученый предположил, что эти виды попали на острова с мате-. рика, а потом в результате влияния окружающей среды изменились. Австралия заинтересовала ученого своими яйцекладущими и сумчатыми животными, которые нигде больше не встречаются. Дарвин сделал вывод, что Австралия стала отдельным материком в то время, когда на всей планете егле не возникли высшие млекопитающие. Поэтому яйцекладущие и сумчатые развивались в Австралии независимо от эволюции остальных животных на других материках. Все больше И больше убеждался Дарвин в том, что все виды изменяются и одни происходят от других. Свои первые записи о происхождении Ридов ученый сделал как раз во время кругосветного путешествия.. и отбор, производимый человеком. Человек долгое время пытался отобрать для улучшения каких-либо качеств особей с интересующим его изменением, закрепленным, конечно же-, генетически. Чтобы вывести новый вид, он отстранял oi1 размножения остальные особи. Б результате такой селекции были получены или выведены новые сорта и породы, свойства которых были необходимы и интересны человеку. В природе действуют те же законы, не более жесткие. Все живые организмы размножаются, производя себе подобных. Однако лишь немногие из потомства доживают до половозрелого состояния. Большая часть ос с бей гибнет, нг оставив после себя потомства. Далее между всеми особями, как одного вида, так и между особями разных видов, идет борьба за существование. Дарвин понимал г ту борьбу как сложные и многообразные отношения организмов между собой и с окружающей средой. То же касалось и потомства этих особей. Следствием борьбы за существование является естественный отбор. Что это такое? По Дарвину, это сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных. Борьба за существование и естественный отбор стали, согласно теории Дарвина, основными движущими силами (факторами) эволюции вегго живого. Эти факторы и индивидуальные наследственные отклонения в длинном ряду поколений снова приведут к изменению видов, делая их все более приспособленными к условиям обитания. Ведь понятно, что приспособленность всегда будет относительной благодаря постоянно изменяющемуся миру. Еще одним результатом естественного отбора стало многообразие видов, населивших Землю. Все отрасли биологической науки вынуждены были перестраиваться в связи с появлением учения Дарвина. Палеонтология заинтересовалась путями развитие органического мира. Систематика решила заняться изучением родственных связей и происхождением систематических групп. Эмбриологи стали устанавливать обшес в стадия?, индивидуального развития организмов в процессе эволю;
ми. Физиология человека и животных попыталась сравнить жизнедеятельность человеческую и животную, чтобы выявить моменты, их роднящие. Начало XX века ознаменовалось изучением естественного отбора на основе экспериментов. Начала быстро развиваться генетика, а следом за ней и экология. Передовая интеллигенция России искренне поддержала идеи Дарвина. Пресса стала публиковать статьи, посвященные гениатьному открытию английского ученого. В 1864 году на русском языке впервые было опубликовано Происхождение видов*. Русские ученые продолжили разрабатывать идеи Дарвина. Всем ныне известны имена братьев Ковалевских, К. А. Тимирязева, И. И. Мечникова, И. П. Павлова, Н И, Вавилова. А. Н. Северцова, И. И. Шмальгаузена, С. С. Четверикова и других ученых, которые использовали п СВОИХ исследованиях идет! Ч. Дарвина.
3.. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ УЧЕНИЯ ДАРВИНА В течение 20 лет Дарвин работал над созданием эволюционного учепия, и в 1859 году оно было наконец опубликовано под названием Происхождение видев путем естественного отбора, или Сохранение благолрпятствуемых пород в борьбе за жизнь*. Дальнейшие работы Дарвина показывают, что ученого долго волновал вопрос о происхождении видов. На огромно?.! фактическом материале в книге Изменение домздяних-животных и культурных растений Дарвин указал на закономерности'Эволюции пород домашних животных и сортов культурных растений. ' Ученый пытается объяснить и происхождение человека от животных. Об этом он пишет в одной из своих работ под названием Происхождение человека и половой отбор*, где использует свою же эволюционную теорию. Ученому принадлежат капитальные труды по ботанике, зоологии и геологии, в которых детально разработаны отдельные вопросы эволюционной теории. Дарвину удалось показать движущие силы эволюции. Он уже не метафизически, а материалистически сумел объяснить возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов, не. приписывая этого сверхъестественным силам. Дарвину удалось доказать, что движущими силами, эволюции пород и сортов являются наследственная изменчивость Общая биология ЧЕЛОВЕКООБРАЗНЫЕ ОБЕЗЬЯНЫ План 1. Общие сведения о человекообразных обезьянах. 2. Интеллект. 3. Язык. 4. Восприятие прекрасного. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЧЕЛОВЕКООБРАЗНЫХ ОБЕЗЬЯНАХ К человекообразным обезьянам принято относить шимпанзе, карликового шимпанзе (бонобо), гориллу и орангутанга. Вместе с человеческим существом они составляют группу высших животных, относящуюся к большому зоологическому отряду приматов. Если сравнить их с остальными животными, то. можно отмстить одну яркую особенность: они более других представителей животного мира похожи на людей. Это касается и телосложения, и даже поведения. Что удивительно, й группы крови, и структура генов идентичны человеческим. Место обитания человекообразных обезьян Ч тропики Азии и Африки. Различные их виды отличаются по своим образу жизни и месту обитания. Например, шимпанзе, к ним примыкают и карликовые шимпанзе, выбрали для себя местом обитания деревья и землю. Они неплохо прижились во всех типах африканских лесов и открытых саванн, хотя бонобо населяют лишь влажные тропические леса бассейна реки Конго/ Западная береговая горилла, а также восточная равнинная обитают во влажных тропических лесах. Горная горилла предпочла леса умеренного климата. Горихчы достаточно массивные животные, поэтому они не рискуют забираться на деревья. Они чувствуют себя гораздо спокойнее, находясь на земле. Гориллы образуют группы, похожие на человеческие семьи, однако число их членов постоянно меняется. А вот орангутанги, наоборот, не любят проводить время о кругу своих семей. Живут они во влажных и болотистых лесах островов Суматры и Калимантана. Предпочитают проводить время на деревьях, неспешно перебираясь с ветки на ветку, часто зависая на своих длинных руках. Руки доходят практически до лодыжек. Иногда человекообразные обезьяны становятся на ноги, чтобы освободить для какой-либо цели руки. Обезьяны всех перечисленных видов Ч очень сообразительные существа. Донпльно часто они используют различные предметы в качестве орудий. Интересно заметить, что у человекообразных обезьян неплохо,развита мимика, которая словно еще раз подтверждает, насколько сильно эти су-щества похожи на человека. 2. ИНТЕЛЛЕКТ Как-то ученые провели такой эксперимент с гиббоном. К нему в клетку они установили зеркало. Они не знали, как отреагирует на него гиббон. Обезьяна заинтересовала новым предметом, но, увиден свое отражение, заверещала и убежала от него подальше. Потом последовала вообще непредвиденная реакция. Обезьяна схватила зеркало и стала бросать его в разные стороны. Ученые сделали вывод: животное себя не угнало. Оно решило, что в клетке находится еще какое-то существо, пытающееся сделать что-либо плохое, Аналогичное поведение и опальных жипотных., Иначе ведут себя человекообразные обезьяны. Увидев себя в зеркале, они действуют словно разумные существа Учеными был проведен опыт с Сумой Ч орангутангом-самкой. Увидев себя в зеркале, она сначала тоже испугалась. Но это длилось недолго. Затем она решила поэкспериментировать: стала закрывать руками глаза, оставляя между ними щел* ку, чтобы можно было подглядывать, начала корчить рожицы. Сума даже встала на голову, чтобы посмотреть на перевернутый с ног на голову мир. Наступило время обеда. Сума, обедая, прилепила к щеке шкурку от помидора. Однако, увидев себя в зеркале, обезьяна уверенно стряхнула пальцем эту шкурку. Это действие только подтвердило, что орангутанг узнал себя в зеркале. Этот эксперимент лишний раз доказал, что человекообразные обезьяны Ч высокоразвитые в интеллектуальном отношении существа. Низшие обезьяны не могут понять, что видят в зеркале лишь свое отражение. Сделать это могут только человекообразные обезьяны. Хотя и здесь есть некоторые колебания в интеллекте: чтобы узнать себя в зеркале, шимпанзе необходим в общей сложности один день;
орангутанги узнают свое отражение за 3 дня;
гориллам для подобного отождествления потребуется 5 дней. Чтобы доказать высокий интеллект человекообразных обезьян, учеными было проведено еще несколько экспериментов. Как-то исследователи подвесили довольно-таки высоко любимое лакомство обезьян. Те не имели возможности без каких-то приспособлений достать угощение. Ученые также поставили перед обезьянами несколько кубов различной величины. Животные не заставили себя долго ждать. Они очень быстро поняли: чтобы достать лакомство, необходимо ставить кубы друг на друга. Тогда из них можно получить башню, с помощью которой можно добраться до любимой сладости. Также ученые заметили, что в процессе строительства башни сначала использовались большие кубы, а уже затем на них ставились меньшие по размеру. Многие из человекообразных обезьян пытаются разре шить и более сложные задачи. Им дается два ящика. Б одном из них лежит ключ от другого, в котором находится вознаграждение. С помощью отвертки обезьяны открывали один из ящиков, доставали оттуда ключ. Потом открывали второй ящик И отыскивали там вознаграждение. Но случается и так, что обезьяны предлагают свои, типично лобезьяньи Методы ре шения предложенных задач. Некоторые из них, к примеру, нехотят строить башню из кубов, а будут бросать палку, пытаясь сбить лакомство, либо, раскачиваясь на веревке, будут ста раться схватить свое вознаграждение в полете. Понятно только одно Человекообразные обезьяны все гда пытаются найти решение задачи, и часто им удастся подо брать несколько способов. Этим они еще раз подтверждают свой высокий интеллект по сравнению с остальными живот НЫМИ 382 Биология 3. ЯЗЫК Х "ХХ' С давних времен люди мечтали пообщаться с животными. Они стремились научить пойманных детенышей человекообразных обезьян разговаривать. Но, к сожалению, никому не удалось этого сделать. Обезьяны не смогли ничего произнести Ч только несколько невразумительных слов. Их словарный запас невозможно сравнить со словарным запасом говорящих попугаев. У человекообразных обезьян во рту и полости зева нет Некоторых звукообразующих элементов тех органов, что соответствуют органам речи человека, поэтому они никогда не смогут научиться произносить звуки подобно человеку. Но все же у человекообразных обезьян существует набор различных звуков, которые помогают выразить эмоции. Их не более 30. Испуг или угрозу обезьяны выражают пронзительными, резкими криками;
страстное желание Ч пыхтением;
недовольство Ч брюзжанием;
призыв к вниманию Ч звуком лээ-э*;
радость Ч визгом. С помощью этих звуков животные могут узнать настроение соплеменников. Жесты, мимика, осанка Ч все это помогает обезьянам узнать передаваемую информацию. Тогда ученые решили применить для общения с человекообразными обезьянами язык жестов. Обезьяны быстро научились говорить на этом языке, и теперь с ними можно весги настоящие беседы. Известный ученый профессор Аллан Гарднер просил свою четырехлетнюю шимпанзе Уошо на языке глухонемых: Пожалуйста Ч дай Ч мне Ч газету*. Малышка, прежде чем сделать то, что просил профессор, отвечала: 4 Пожалуйста Ч дай Ч мне Ч яблоко. Она просила вознаграждение еще до того, как выполнила поручение. Тогда профессор попросил дать ему холодильник, что, естественно, было невыполнимо для подопечной. И она ответила ему жестами, что он странный, не трогаясь с места. 4. ВОСПРИЯТИЕ ПРЕКРАСНОГО Когда обезьянам давали краски, кисть и бумагу, они тут же принимались рисовать. При этом они вес исполняют очень аккуратно. Во время рисования они очень редко вылезают :ta края страницы, четко делят плоскость бумаги на части. Получаются картины, которые очень похожи на произведения современных абстракционистов. Иногда экспериментаторы даже выставляли эти работы в художественных галереях, и никому да*:е не приходило в голову, что авторами были не художники, г человекообразные обезьяны. Эти животные любят рисовать и не просят за свои рабпты никакой награды. Они удивительным образом ощущают, когда картина закончена, и ни за что не хотят рисовать на завершенной, на их взгляд, работе. Когда же экспериментаторы в самый разгар работы забирают у животных кисточку, то те моментально начинают злиться. Ученые долгое время исследовали поведение человекообразных обезьян и пришли к выводу, что у них 1?сть ярко выраженное эстетическое чувство, хотя и в зачаточном состоянии. Они приводят в пример шимпанзе, которые обитают в тропиках. Животные во время заката находились на опушке поляны и с восхищением вглядывались в картину вечернек неба. Случается, что некоторые человекообразные обезьяны гюбят украшать себя, используя для этого подручные средства, например, лианы.
СЕЛЕКЦИЯ План 1. Что такое селекция. 2. Селекция в растениеводстве. 3. Селекция в животноводстве, 4. Селекция микроорганизмов. 1. ЧТО ТАКОЕ СЕЛЕКЦИЯ Что называют селекцией? Селекция Ч это наука, которая разрабатывает методы создания сортов и гибридов сельскохозяйственных растений и пород животных с нужными человеку признаками;
она является также отраслью сельскохозяйственного производства, занимающейся выведением сортов И гибридов сельскохозяйственных культур, пород животных. С помощью селекции разрабатываются способы воздействия на растения и животных. Это происходит с целью изменения их наследственных качеств в нужном для человека направлении. Селекция стала одной из форм эволюции растительного и животного мира. Она подчинена тем же законам, что и эволюция видов в природе, однако естественный отбор здесь частично заменен искусственным. Теоретической основой селекции является генетика, которая разрабатывает закономерности наследственности и изменчивости организмов. Используя эволюционную теорию Чарлза Дарвина, законы Грегора Менделя, учения о чистых линиях и мутациях, ученые смогли разработать методы ynpaRления наследственностью растительных и животных организмов. В селекционной практике особое место принадлежит гибридологическому анализу. Биологами выделяется три отрасли селекции: селекция в растениеводстве, селекция в животноводстве и селекция микроорганизмов. 2. СЕЛЕКЦИЯ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ Считается, что одновременно с земледелием появилась и примитивная селекция. Человек, начав выраишнать растения, отбирал, сохранял и пытался прорастить лучшие из них. Известно, что многие культурные растения начали евпю жизнь ещг 10 тысяч лет до нашей эры. Селекционеры древности сумгли Общая биология создать прекрасные сорта плодовых растений, винограда, многие сорта пшеницы, бахчевых культур. Большое влияние на развитие селекции растений оказали работы западноевропейских селекционеров-практиков XVIII века. К ним относятся английские ученые Галлст, Ширеф, немецкий ученый Римпау, Ими были созданы несколько новых сортов пшеницы, разработаны способы выведения новых сортов. Уже и 1774 г. под Парижем создается селекционная фирма Вильморен. Ее селекционеры первыми в мире оценивали отбираемые растения по потомству Также они обратили внимание на свеклу. Им удалось вывести такие сорта сахарной свеклы, которые содержали практически в 3 раза больше сахара, чем уже известные. Этой работой было доказано огромное влияние селекции на изменение природы растений в нужную человеку сторону. В Европе и Северной Америке в конце XVIII Ч начале XIX веков появляются новые промышленные семенные фирмы и крупные селекционно-семеноводческие предприятия. Капитализм повлиял и на зарождение промышленной селекции растений. Также на ее развитие оказали влияние достижения ботаники, микроскопической техники и многое другое. Россия пытается не отставать от нововведений селекции. И. В. Мичурин начинает селекцию плодовых культур. Он применяет новые оригинальные методики, с помощью которых выводит множество новых сортов плодовых и ягодных культур. У Мичурина много работ по гибридизации географически отдаленных форм. Его работы имели большое значение для теории и практики селекции растений. В США одновременно с Мичуриным Л. Бербанк создает целый ряд новых сортов различных сельскохозяйственных культур путем тщательного проведения скрещиваний и совершенного отбора. Среди них были и такие формы, которые ранее не встречались в природе. К ним относятся бескосточковая слива, неколючие сорта ежевики. Для селекции растений большое значение имеет развитие научных основ отбора и гибридизации, а именно изучение генетических и физиолого-биохимических основ иммунитета, наследование важнейших количественных и качественных признаков (белка и его аминокислотного состава, жиров, крахмала, Сахаров). Важны также методы создания исходного материала. К ним относятся полиплоидия, экспериментальный мутагенез, гаплоидия, клеточная селекция, хромосомная и генная инженерия, гибридизация протопластов, культура зародышевых и соматических клеток и тканей растений, Современная селекция несколько отличается от того, что было ранее. Сейчас в качестве исходного материала в ней используются естественные и гибридные популяции, самоопыленные линии, искусственные мутанты и полиплоидные формы. Большая часть сортов сельскохозяйственных растений была создана с помощью отбора и внутривидовой гибридизации. В результате были получены мутантные и полиплоидные сорта зерновых, технических н кормовых культур Для того чтобы гибридизация была успешной, нужно определиться с правильным подбором для скрещивания исходных родительских пар, особенно по эколого-географичеекому принципу. Ступенчатая гибридизация используется для того, чтобы объединить в гибридном потомстве признаки нескольких родительских форм. Во всем мире прибегают к этому методу. А чтобы усилить желаемые свойства одного из родителей в гибридном потомстве, применяются возвратные скрещивания. Отдаленная гибридизация применяется, чтобы сочетать в одном сорте признаки и свойства разных видов или рпдов растений. 3. СЕЛЕКЦИЯ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ Как и в селекции растений, на ранних этапах развития животноводства породы создавались в результате бессознательного отбора или под влиянием природно-экономических условий. Но процесс накопления зоотехнической информации шел, и вскоре сложились определенные методы создания пород по заранее намеченной программе отбора и подбора. Начал использоваться инбридинг, чтобы закрепить определенные качества. Инбридинг Ч близко-родственное скрещивание животных. Таким образом были выведены многие из пород мирового значения (шортгорнская, голландская породы крупного рогатого скота и др.). В селекции животных широко применяются современные генетические методы. Среди них большое значение имеют генетика популяций, а также иммуногенетика. Постоянно разрабатываются методы изучения изменчивости, наследуемости и генетической корреляции признаков, оценки генотипа животных и отбора плюс-вариантов, что и обеспечило более высокий научно-методический уровень селекционных работ. У домашних животных, подобно растениям, часто можно наблюдать явление гетерозиса. Он применяется в животноводстве и птицеводстве. С помощью селекции стало возможным повышение белковости молока у молочного скота, увеличение выхода мяса и уменьшение содержания жира в туше у мясных пород крупного рогатого скота и свиней, получение шерсти необходимой длины и тонины у овец и т. д. 4. СЕЛЕКЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Важную роль в жизни человека играют и микроорганизмы. С их помощью можно создавать вещества, которые используются в различных областях медицины и промышленности (производство некоторых органических кислот, спирта, хлебопечение, виноделие основаны на деятельности микроорганизмов). Исключительное значение для здоровья человека имеют антибиотики. Их относят к особым веществам. Антибиотики являются продуктами жизнедеятельности некоторых микробов и грибов, убивающими болезнетворные микробы и вирусы. Методы селекции широко применяются, чтобы получить наиболее продуктивные формы микроорганизмов. С помощью методов отбора ученые выделяли штаммы микроорганизмов, которые являлись активными синтезаторами того или иного продукта, используемого человеком. Это могут быть антибиотики, витамины и другие вещества. Микроорганизмы могут мутировать, что закреплено наследственно. Ученые широко используют метод экспериментального получения мутаций под действием рентгеновских, ультрафиолетовых лучей и кое-каких химических соединений. С помощью таких методов наследственная изменчивость микроорганизмои повышается в десятки и даже сотни рал.. _. Процесс селекции - непрерывный процесс. К тому же происходит его постоянное совершенствование. Это вызвано все возрастающими запросами производства и требованиями к сортам растений, породам животных И эффективности мик роорганизмов. _..."Д!_.
384 Биология ЧЕЛОВЕК. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МОЗГА План 1. Исследования работы мозга. 2. Организация памяти. 3. Человеческая память.
1. ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ МОЗГА Данные о процессах в клетках морского моллюска, а также о том, каким образом происходит синтез белков в человеческом мозгу, помогают распознать природу обучения и памяти у человека. В процессе исследований выяснилось, что основные биохимические механизмы передачи нервных импульсов одинаковы у всех животных. Ученые пришли к выводу, что если эволюция решила их сохранить, то кажется логичным, что и клеточные механизмы обучения и памяти, использующиеся у низших животных, тоже сохранились. В последнее время проводилось несколько экспериментов, среди Которых был следующий. Исследователи ввели в нейроны головного мозга многих млекопитающих фосфорилируюшиЙ фермент, который является ответственным за процесс обучения у моллюсков. Этот фермент увеличивал возбудимость у животных, т. е. производил действие, которое сходно с действием в мембранах нейронов у моллюсков. До сих пор ученые окончательно не решили, насколько верным был проводимый эксперимент и будет ли одна и та же реакция идентичной у собаки и моллюска. Однако знание биохимических механизмов научения у низших животных поможет исследователям изучать более сложные нервные системы. Очень трудно спрогнозировать результаты экспериментов, которые проводятся на клеточном уровне. И до сегодняшнего дня очень трудно объяснить, каким образом наш мозг может запомнить партитуру симфонии Бетховена или же простые сведения, которые нужны для разгадывания кроссворда. Для этого необходимо перенестись на уровень мозговых систем, где у человека собраны десятки миллиардов нейтронов, соединенных между собой определенным, хотя и запутанным образом. Теперь и на высших животных ученые проводят эксперименты с обучением и различными воздействиями на мозг. Исследование психологии здоровых людей помогает узнать больше о процессах переработки и хранения информации. Чтобы понять организацию функций памяти, ученые пытаются исследовать больных с различными видами амнезии, которые развиваются после повреждения мозга. 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ Около сорока лет тому назад Карл Лэшли, являющийся пионером в области экспериментального исследования мозга и поведения, попытался решить вопрос о пространственной организации памяти в мозгу. Ученый натаскивал животных решать определенные задачи, а затем удалял один за другим различные участки коры головного мозга в поисках мест хранения следов памяти. Однако Лэшли, несмотря на вес попытки, так и не удалось Найти то место, где, по его мнению, должны были находиться следы памятиЧэнграммы. В дальнейшем ученые нашли причину неудачи Лэшли. Они пришли к выводу, что для научения и памяти важными ял.iлютея не только кора мозга, но и многие области и структуры мозга помимо нее. Также выяснилось, что следы памяти в коре широко разбросаны и неоднократно дублируются. Один кз учеников Лэшли, Дональд Хебб, продолжил дело своего учителя и предложил теорию происходящих в памяти процессов, которая определила ход дальнейших исследований более чем на три десятилетия вперед. Именно Хсбб ввел понятия долговременной и кратковременной памяти. Он пришел к вывп.гу, что кратковременная память Ч это активный процесс ограниченной длительности, не сохраняющий никаких следов, а долговременная память определена структурными изменениями в нервной системе. Хебб считал, что эти структурны- изменения могли быть порождены повторной активацией замкнутых нейтронных цепей, например путей от коры к таламусу или гиппокампу и обратно к коре. Повторное возбуждение образующих такую цепь нейтронов ведет к тому, что связь Бающие их синапсы становятся функционально эффективными. После определения таких связей эти нейтроны создают клеточный ансамбль, и любое возбуждение относящихся к нему нейтронов будет активировать весь ансамбль Таким образом может осуществляться хранение информации И ее повторное извлечение под влиянием каких-либо ощущеыгл,-мыслей или эмоций, возбуждающих некоторые из нейтронов клеточного ансамбля. Структурные изменения, по мнению Хебба, по-видимому, проистекают в синапсах в результате каких-либо процессов роста или метаболических изменений, которые увеличивают воздействие каждого нейтрона на следующий нейтрон. Особое внимание в теории клеточных ансамблей уделялось тому факту, что след памяти Ч это статическая запись, а не просто продукт видоизменений в строении одной нервной клетки или молекулы мозга. Психологи сделали вывод, что память Ч это особенный процесс, который включает в себя взаимодействие многих нейтронов. 3. ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ Человек может успешно пользоваться своей памятью. Но для этого необходимо знать существование трех процессов. Он должен усвоить информацию, сохранить ev в своем мозгу, а затем при необходимости воспроизвести. Таким образом, если человеку не удается вспомнить что-либо, то причина одна: нарушен один из трех процессов. Однако не стоит думать, что память настолько проста. Человек может усваивать и запоминать не просто отдельные элементы информаци г." Он моделирует собственную систему знаний, которая способна помочь ему накапливать, хранить и использовать огромный запас необходимых сведений. К тому же память является активным Общая биология процессом, в результате котордго полученные знания постоянно реконструируются, анализируются и переосмысливаются нашим мозгом;
по этой причине обнаружить свойства памяти очень трудно. По всей вероятности, существует несколько фаз памяти. Одна из них, названная непосредственной памятью, длится совсем немного времени. Во время этой фазы информация сохраняется всего несколько секунд. Когда человек проезжает на машине мимо привлекших его внимание пейзажей, то в памяти он сохраняет полученное впечатление всего лишь в течение одной-двух секунд. Но если ему очень понравились некоторые объекты, которым было уделено больше внимания, то из непосредственной памяти информация переводится в кратковременную. Уже в кратковременной памяти информация сохраняется в течение нескольких минут. Стоит представить, что может происходить в тот период, когда необходимо запомнить только что названный помер телефона. Чтобы запомнить номер, человек пытается повторить его мысленно несколько раз, если у него нет с собой ручки или карандаша. Но если в этот момент его отвлечь какой-либо фразой или действием, то он обязательно либо забудет номер, либо перепутает цифры. По всей видимости, человек может удерживать в своей кратковременной памяти от 5 до 9 отдельных единиц запоминаемого материала. Случается, что такие единицы группируются, и тогда люди уверены, что способны запомнить гораздо больше. Часть информации может переводиться Из кратковременной памяти в долговременную, где сохраняется в течение продолжительного времени или даже всей жизни. Известно, что ситшокамп является одной Из систем мозга, которая отвечает :ia осуществление такого переноса информации. Удалось выянить такую особенность гиппокампа в результате операции на мозге у одного больного. Б литературе, где есть описания послеоперационного состояния этого больного, он назван инициалами Н. М. Выяснилось, что в каждой Из височных долей мозга имеется по одному гиппокампу. Чтобы облегчить гнетущие эпилептические припадки, доктора решили удалить оба гиппокампа. Впоследствии, после выяснения неблагоприятных последствий такой операции, этот метод не применялся. Когда операция завершилась, Н, М. мог существовать исключительно в настоящем времени. Он был в состоянии запоминать все события, явления и предметы лишь на то время, пока они могли удержаться в его мозгу. Если медсестрам приходилось выйти на несколько минут из палаты, по возвращении они встречались с абсолютно не помнящим их человеком. Однако Н. М. прекрасно помнил те события, которые были до операции. Его память не утратила ту информацию, которая сохранилась в мозгу за три года до операции. Однако И здесь пыли пробелы. Часто амнезия распространялась на события, которые произошли с больным за 1 Ч 2 года до операции, но не более. Все это лишний раз подтверждает тот факт, что следы памяти претерпевают изменения спустя определенный промежуток времени. Гиппокамп расположен в височной доле мозга. Согласно некоторым данным, гиппокамп и медиальная часть височной доЛи играют определенную роль в процессе закрепления, или консолидации следов памяти. Имеются в виду те изменения, физические и психологические, которые должны проистечь в мозгу для того, чтобы полученная им информация могла перейти в постоянную память. Даже после того, как информация уже поступила в долговременную память, некоторые ее части могут подвергаться преобразованию и даже забываться, и только после этого реорганизованный материал отправляется на постоянное хранение. Известно, что наш мозг сохраняет намного больше информации, чем мы в этом нуждаемся. Самая же главная трудность состоит в том, чтобы извлечь нужную информацию из памяти. В связи с этим люди, привычные к чтению, никогда не читают по буквам и даже не прочитывают отдельные слова;
им удобнее читать группами слов. По всей вероятности, гиппокамп и медиальная височная область участвуют в формировании и организации следов памяти. Поэтому они не могут являться местом постоянного хранения информации. Больной Н. М., который лишился этой области мозга, прекрасно мог воспроизвести события, произошедшие с ним более чем за 3 года до операции. Это подтвердило, что височная область не является местом длительного храпения следов. Но в то же время она помогает в их формировании, что подтверждает потеря у Н. М. памяти на те события, которые происходили Е последние 3 года до операции. Те же данные были получены, когда исследовали больных, подвергшихся электрошоковой терапии. Доказано, что электрошок оказывает разрушительное действие, и особенно иа гиппокамп. После этой процедуры больные, за небольшим исключением, не могут вспомнить те события, которые предшествовали их лечению. Зато память о гораздо более ранних событиях полностью сохраняется. Лэрри Сквайр высказал гипотезу, что в процессе усвоения каких-либо знаний височная область устанавливает связь с местами хранения следов памяти в других частях мозга, прежде всего в коре. Надобность л таких взаимодействиях может сохраняться довольно долго Ч в течение нескольких лет, пока идет процесс реорганизации материала памяти. Сквайр предполагал, что эта реорганизация непосредственно зависит от физической перестройки нервных сетей. В тот момент, когда перестройка и реорганизация закончены, а информация стабильно сохраняется в коре мозга, участие височной области в ее закреплении и извлечении становится ненужной.
386 Биология МЫШЛЕНИЕ План !. Теория мышления. 2. Мыслительные процессы. 3. Виды мышления. 4. Мышление и лобные доли. 1. ТЕОРИЯ МЫШЛЕНИЯ Мы начинаем позназать окружающую действительность с помощью ощущении и восприятия, а затем начинаем мыслить, осмысливать. Функцией мышления можно назвать расширение пределов познания с помощью выхода за пределы чувственного восприятия. Мышление даст возможность посредством умозаключений разобраться в том, что непосредственным образом не дано нам в восприятии. Задачей мышления являемся выявление связей между предметами, отделение их от случайных совпадений. Мышление работает с понятиями и принимает на себя функции обобщения и планировании. Психология мышления, как направление, возникла лишь а XX веке. До этого господствовала ассоциативная теория, которая сводила содержание мысли к чувственным элементам ощущений, а закономерности протекания мышления Ч к ассоциативным законам. Почему мышление невозможно свести к ассоциативному процессу? Первым отличием является то, что течение ассоциативного процесса обусловливается случайными связями по смежности в пространстве и времени полученных впечатлений, в то время как течение мыслительного процесса регулируется связями предметного содержания. Второе отличие заключается в том, что течение ассоциативного процесса не осмысливается и не регулируется самим субъектом, т. е. ассоциативный процесс лишен целенаправленности. Проблемы мышления стали осознаваться с начала XVII века. Существовала концепция сенсуализма, основой которой была понимании сознания как созерцания. У сенсуалистов был такой принцип: Нет ничего в разуме, чего не было бы в ощущениях*. Это стало основой всех сенсуалистскик теорий, которые гласили следующее;
все мыслительные процессы основываются на репродукции чувственных данных, т. с. накопленного сенсорного опыта. Эта репродукция совершается по принципу ассоциации. Чтобы объяснить направленный характер мышления, было введено понятие персервации, т. е. тенденции представлений удерживаться. Крайней формой нерсервации является навязчивая идея. Ученый Г. Эббингауз дал собственное определение мышлению. Он назвал его чем-то средним между скачкой идей и навязчивыми представлениями. Существовала Вюрцбургская школа, которая была не согласна со многими идеями сенсуализма. Она считала, что у мышления имеется собственное специфическое содержание, которое нельзя свести к наглядно-образному. Но представители этой школы впадали в другую крайность. Они противопоставляли чистой?- чувственности чистое мышление. Бюрцбургской школой было выдвинуто положение о предметной направленности мысли и, в противовес механицизму ассоциативно;
;
теории, подчеркивался направленный характер мышления. Представители Вюрцбургской школы предложили концепцию детерминирующих тенденций*, которые и наводят ассоциативные процессы к решению ладачи. Таким образом, задаче непредумышленна приписывалась способность к самореализации. О. Зельц в своем исследовании мышления немного видоизменил концепцию, высказав мнение, что мышление Ч это цепь специфических операций, которые служит методами, направленными на разрешение задачи. Таким образом Зельц показал мышление как систему рефлексоид;
иьных соединений*. Эта концепция была в такой же степени механистична. как и ассоциативная. К. Коффка, который являлся представителем школы гештальтпеихологии, в противовес Вюрцбургской школе, снова возвратился к идее чувственного созерцания, но уже с другой точки зрения. Он полагал, что мышление Ч эте не оперирование отношениями, а перестройка структуры наглядных ситуаций. Напряжение проблемной ситуации порождает переход одной неустойчивой ситуации в другую. С помощью ряда таких переходов совершается реорганизация структуры, которая s конечном итоге приводит к решению залечи. Выходило, что задача становилась решенной благодаря и юму подходу к ней в конце работы. Руководитель советской психологической школы Л. С. Выготский отождествлял развитие мышления с развитием языка и речи. Несомненно, что не слово формирует понятие, а понятие можно с большей или меньшей точностью сформ;
'.тировать в слове. Известен случаи, когда обезьяна, обученная языку глухонемых, в ответ на какой-то, с ее точки зрения, скверный поступок служителя, использовала слово грязный, Это <лово стало выражением гораздо более широкого понятия неудовлетворение*, которое, видимо, существовало у обезьяны еще /, Е обучения.
2. МЫСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ Мыслительная деятельность человека представляет гобой решение разнообразных мыслительных задач, направленных на раскрытие сущности чего-либо. Мыслительная операция Ч это один из способов мыслительной дея гельности, посредством которого человек решает мыслительные задачи. Мыслительные операции разнообразны Ч это анализ и синтез, сравнение, абстрагирование, конкретизация, обобщение, классификация. Какие из логических операций применит человек, то будет зависеть от задачи и от характера информации, которую он подвергает мыслительной переработке. Анализ Ч это мысленное разложение целого на части или мысленное выделение из целого его сторон, действий, отношений. Синтез - обратный анализу процесс мысли, это объединение частей, свойств, действий, отношений в од п целое, Акализ и синтез Ч две взаимосвязанные логические операции. Синтез, как и анализ, может быть как практическим, тяк и умственным.
Общая биология Анализ и синтез сформировались в практической деятельности человека. В трудовой деятельности люди постоянно взаимодействуют с предметами и явлениями. Практическое освоение их и привело к формированию мыслительных. операций анализа и синтеза. Сравнение Ч это установление сходства и различия предметов и явлений. Сравнение основано на анализе. Прежде чем сравнивать объекты, необходимо выделить один или несколько их признаков, по которым будет произведено сравнение. Сравнение может быть односторонним, или неполным, и многосторонним, или более полным. Сравнение, как анализ и синтез, может быть разных уровней Ч поверхностное и болев глубокое. В этом случае мысль человека идет от внешних признаков сходства и различия к внутренним, от видимого к скрытому, от явления к сущности. Абстрагирование Ч это процесс мысленного отвлечения от некоторых признаков, сторон конкретного с целью лучшего познания его. Человек мысленно выделяет какой-нибудь признак предмета и рассматривает его изолированно от всех других признаков, временно отвлекаясь от них. Изолированное изучение отдельных признаков объекта при одновременном отвлечении от всех остальных помогает человеку глубже понять сущность вещей и явлений. Благодаря абстракции человек смог оторваться от единичного, конкретного и подняться на самую высокую ступень познания Ч научного теоретического мышления. Конкретизация Ч процесс, обратный абстрагированию и неразрывно связанный с ним. Конкретизация есть возвращение мысли от общего и абстрактного к конкретному с целью раскрытия содержания. Мыслительная деятельность всегда направлена на получение какого-либо результата. Человек анализирует предметы, сравнивает их, абстрагирует отдельные свойства с тем, чтобы выявить общее в них, чтобы раскрыть закономерности, управляющие их развитием, чтобы овладеть ими. Обобщение, таким образом, есть выделение в предметах и явлениях общего, которое выражается в виде понятия, закона, правила, формулы и т. п. Мышление человека протекает в форме суждений и умозаключений. Суждение Ч это форма мышления, отражающая объекты действительности в их связях и отношениях. Каждое суждение есть отдельная мысль о чем-либо. Последовательная логическая связь нескольких суждений, необходимая для того, чтобы решить какую-либо мыслительную задачу, понять что-нибудь, найти ответ на вопрос, называется рассуждением. Рассуждение имеет практический смысл лишь тогда, когда оно приводит к определенному выводу, умозаключению. Умозаключение и будет ответом на вопрос, итогом поисков мысли. Умозаключение Ч это вывод из нескольких суждений, дающий нам ноаое знание о предметах и явлениях объективного мира. Умозаключения бывают индуктивные, дедуктивные и по аналогии. Индуктивное умозаключение Ч это умозаключение от единичного (частного) к общему. Из суждений о нескольких единичных случаях или об их группах человек делает общий вывод. Рассуждение, в котором мысль движется в обратном направлении, называют дедукцией, а вывод Ч дедуктивным. Дедукция есть вывод частного случая из общего положения, переход мысли от общего к менее общему, к частному или единичному При дедуктивном рассуждении мы, зная общее положение, правило или закон, делаем вывод о частных случаях, хотя их специально и не изучали, Умозаключение по аналогии Ч это умозаключение от частного к частному. Сущность умозаключения по аналогии состоит в том, что на основании сходства двух предметов в некоторых отношениях делается вывод о сходстве этих предметов и в других отношениях. Умозаключение по аналогии лежит в основе создания многих гипотез, догадок. Результаты познавательной деятельности людей фиксируются в форме понятий. Познать предмет Ч значит раскрыть его сущность. Понятие есть отражение существенных признаков предмета. Чтобы эти признаки раскрыть, нужно всесторонне изучить предмет, установить его связи с другими предметами. Понятие о предмете возникает па основе многих суждений и умозаключений о нем. Понятие как результат обобщения опыта людей является высшим продуктом мозга, высшей ступенью познания мира. Каждое новое поколение людей усваивает научные, технические, моральные, эстетические и другие понятия, выработанные обществом Б процессе исторического развития. Усвоить понятие Ч это значит осознать его содержание, уметь выделять существенные признаки, точно знать его границы (объем), его место среди других понятий с тем, чтобы не путать со сходными понятиями;
уметь пользоваться данным понятием в познавательной и практической деятельности. Мыслительная деятельность человека проявляется в понимании объектов мышления и в решении на этой основе разнообразных мыслительных задач. Понимание Ч процесс проникновения мысли в сущность чего-либо. Объектом понимания может быть любой предмет, явление, факт, ситуация, действие, речь людей, произведение литературы и искусства, научная теория и т. д. Понимание может быть включено в процесс восприятия объекта и выражаться в узнавании, осознании его, оно может осуществляться и вне восприятия. Понимание является обязательным условием решения мыслительных задач. Действуя, человек решает разнообразные задачи. Задача представляет собой ситуацию, которая определяет действие человека, удовлетворяющего потребность путем изменения этой ситуации. Сущность задачи состоит в достижении цели. Сложные задачи человек решает в несколько этапов. Осознав цель, вопрос, возникшую потребность, он затем анализирует условия задачи, составляет план действий и действует. Одни задачи человек решает непосредственно, путем выполнения привычных практических и умственных действий, другие задачи решает опосредованно, путем приобретения знаний, необходимых для анализа условий задачи. Задачи последнего тина называются мыслительными. Решение мыслительных задач проходит несколько этапов. Первый этап Ч осознание вопроса задачи и стремление найти на него ответ, Без вопроса нет задачи, нет вообще деятельности мышления. Второй этап решения мыслительных аадач - это анализ условий задачи. Не зная условий., нельзя решить ни одной задачи, ни практической, ни умственной. Третий этап решения мыслительной задачи Х само решение. Процесс решения осуществляется посредством различных умственных действии г использованием логических операций. Умственные действия образуют определенную систему, последовательно сменяя друг друга... Последним этапом решения мыслительных задач являРТСЯ проверка правильности решения. Она Дисциплинирует 388 Биология мыслительную деятельность, позволяет осмыслить каждый шаг ее, найти незамеченные оптики я исправить их. Умение решать мыслительные задачи характеризует ум человека, особенно, если человек может решать их самостоятельно и наиболее экономными способами. ладание у него второй сигнальной системы наг;
nepRoii. Существуют и другие различия в мыслительной деятельности людей. Если они устойчивы, их называют качествами ума. Понятие ума шире понятия мышления. Ум человека характеризуют не только особенности его мыш тения, но и особенности других познавательных процессоЕ (наблюдательность, творческое воображение, логическая памлгь, внимательность). Понимая сложные связи между предметами и явлени3. ВИДЫ МЫШЛЕНИЯ ями окружающего мира, умный человек должен хорошо понимать и других людей, быть чутким, отзыв сивым, добрьш. В зависимости от того, какое место в мыслительном проКачества мышления Ч основные качества ума К ним относят цессе занимают слово, образ и действие, как они соотносятся гибкость, самостоятельность, глубину, широту последовательмежду собой, выделяют три вида мышления: конкретно-дейность и некоторые другие. ственное, или практическое, конкретно-образное и абстрактное. Эти виды мышления выдели юте Я-еще и на основании осоГибкость ума выражается в подвижности мыслительных бенностей задач Ч практических и теоретических. процессов, умении учитывать меняющиеся условия умственных или практических действий и в соответствии с этим меКонкретно-действенное мышление, или практическое, нанять способы решения задач. Гибкости мыш.гзния противоправлено на решение конкретных задач в условиях производстоит инертность мышления. Человеку инертной мысли более ственной, конструктивной, организаторской и иной практисвойственно воспроизведение усвоенного, чеч активные поческой деятельности людей. Практическое мышление это прежиски неизвестного: Инертный ум Ч это ленивый ум. Гибкость де всего техническое, конструктивное мышление. Оно состо: ума Ч обязательное качество людей творчеств, ит в понимании техники и в умении человека самостоятельно решать технические задачи. Процесс технической деятельносСамостоятельность ума выражается в способности стати есть процесс взаимодействий умственных и практических вить вопросы и находить оригинальные пути т: решения. Сакомпонентов работы. Сложные операции абстрактного мышмостоятельность ума предполагает его самокритичность, т. е. ления переплетаются с практическими действиями человека, умение человека видеть сильные и слабые стороны своей деянеразрывно связаньг с ними. Характерными особенностями тельности вообще и умственной в частности. конкретно-действенного мышления являются ярко выраженДругие качества ума Ч глубина, широта И последованая наблюдательность, внимание к деталям, частностям и уметельность Ч также имеют важное значение. Человек глубоконие использовать их в конкретной ситуации, оперирование прого ума способен доходить до корня, вникать в сущность странственными образами и схемами, умение быстро перехопредметов и явлений. Люди последовательного ума умеют дить от размышления к действию и обратно. Именно в этом строго логически рассуждать, убедительно доказывать истинвиде мышления в наибольшей мере проявляется единство ность или ложность какого-либо вывода, пропаять ход расмысли и золи. суждения. Все эти качества ума воспитываются в процессе обучеКонкретно-образное, или художественное, мышление хания детей в школе, а также путем настойчивой работы нал рактеризуется тем, что отвлеченные мысли, обобщения челособой. век воплощает в конкретные образы. Ребенок рождается, не обладая мышление ч. Чтобы мысАбстрактное, или словесно -логическое, мышление направлить, необходимо обладать некоторым чувствен s ым и практилено в основном на нахождение обших закономерностей в ческим опытом, закрепленным памятью. К концу первого года природе и человеческом обществе. Абстрактное, теоретичесжизни у ребенка можно наблюдать проявления элементарного кое мышление отражает общие связи и отношения. Оно опемышления. рирует глазным образом понятиями, широкими категориями, а образы, представления в нем играют вспомогательную роль. Основным условием развития мышления дзтей является целенаправленное их воспитание и обучение. Е процессе восВсе три вида мышления тесно связаны друг с другом. У питания ребенок овладевает предметными действиями и ремногих людей в одинаковой мере развиты конкретно-действенчью, обучается самостоятельно решать сначала простые, затем ное, конкретно-образное и теоретическое мышление, но в засложные задачи, а также понимать требовании, предъявляевисимости от характера задач, которые человек решает, на мые взрослыми, и действовать в соответствии с ними. первый план выступает то один, то другой, то третий вид мышления. Развитие мышления выражается в постепенном расширении содержания мысли, в последовательном иозникновении Если мышление рассматривать в процессе развития его у форм и способов мыслительной деятельности и изменении их детей, то можно обнаружить, что раньше всего возникает мышпо мере общего формирования личности. Одновременно у реление конкретно-действенное, потом конкретно-образное и, бенка усиливаются и побуждения к мыслительной деятельнонаконец, абстрактно-логическое. Но особенности каждого из сти Ч познавательные интересы. указанных видов мышления у детей несколько иные, связь их Мышление развивается на протяжении всей жизни чело проще. века в процессе его деятельности. На каждом ш>;
растном этйВиды мышления являются вместе с тем типологическипе мышление имеет свои особенности. ми особенностями умственной и практической деятельности Мышление ребенка раннего возраста выступает в форлп* людей. В основе каждого вида лежит особое отношение сигдействии, направленных на решение конкретных задач: доснальных систем. Если у человека преобладает конкретно-дейтать какой-нибудь предмет, находящийся в поле зрения, наственное или конкретно-образное мышление, это означает отдеть кольца на стержень игрушечной пирамиды, закрыть или носительное преобладание у пего первой сигнальной системы открыть коробочку, найти спрятанную пещь, влезть на стул, над другой;
если же человеку наиболее свойственна словеспринести игрушку и т. п. Выполняя эти действия, ребенок но-логическое мышление, это означает относительное преоб Общая биология думает. Он мыслит действуя, его мышление наглядно-действенное. Овладение речью окружающих людей вызывает сдвиг в развитии наглядно-действенного мышления ребенка. Благодаря языку дети начинают мыслить обобщенно. Дальнейшее развитие мышления выражается в изменении соотношения между действием, образом и словом. Б решении задач все большую роль играет слово. Существует определенная последовательность в развитии видов мышления в дошкольном возрасте. Впереди идет развитие наглядно-действенного мышления, вслед за ним формируется наглядно-образное и, наконец, словесное мышление. Мышление учащихся среднего школьного возраста (И Ч 15 лет) оперирует знаниями, усвоенными главным образом словесно. При изучении разнообразных учебных предметов Ч математики, физики, химии, истории, грамматики и др. Ч учащиеся имеют дело не только с фактами, но и с закономерными отношениями, общими связями между ними. В старшем школьном возрасте мышление;
становится абстрактным. Вместе с тем наблюдается и развитие конкретнообразного мышления, в особенности под влиянием изучения художественной литературы. Обучаясь основам наук, школьники усваивают системы научных понятий, каждое из которых отражает одну из сторон действительности. Формирование понятий Ч процесс длительный, зависящий от уровня их обобщенности и абстрактности, от возраста школьников, их умственной направленности и от методов обучения. В усвоении понятий существует несколько уровней: по мере развития учащиеся все ближе подходят к сущности предмета, явления, обозначенного понятием, легче обобщают и связывают друг с другом отдельные понятия. Для первого уровня характерно элементарное обобщение конкретных случаев, взятых из личного опыта школьников или из литературы. На втором уровне усвоения выделяются отдельные признаки понятия. Границы понятия учащиеся то сужают, то излишне расширяют. На третьем уровне учащиеся пытаются дать развернутое определение понятия с указанием основных признаков и приводят верные примеры из жизни. На четвертом уровне происходит полное овладение понятием, указание его места среди других моральных понятий, успешное применение понятия в жизни. Одновременно с развитием понятий формируются суждения и умозаключения. Для учащихся 1Ч2 классов характерны суждения категорические, утвердительной формы. Дети судят о каком-либо предмете односторонне и не доказывают своих суждений. В связи с увеличением объема знаний и ростом словаря у школьников 3Ч4 классов появляются суждения проблематические и условные. Учащиеся 4 класса могут рассуждать, опираясь не только на прямые, но и на косвенные доказательства, особенно на- конкретном материале, взятом из личных наблюдений. В среднем возрасте школьники употребляют также разделительные суждения и свои высказывания чаще обосновывают, доказывают. Учащиеся старших классов практически владеют всеми формами выражения мысли. Суждения с выражением предположения, допущения, сомнения и т. д. становятся нормой в их рассуждениях. С одинаковой легкостью старшие школьники пользуются индуктивными и дедуктивными умозаключениями и умозаключением по аналогии. Самостоятельно могут ставить вопрос и доказывать правильность ответа на него. Развитие понятий, суждений и умозаключений происходит в единстве г овладением, обобщением и пр. Успешное овладение мыслительными операциями зависит не только от усвоения знаний, но и от специальной работы учителя в этом направлении. 4. МЫШЛЕНИЕ И ЛОБНЫЕ ДОЛИ Лобные доли, наряду с нижнетеменной областью, явля ются самыми новыми и имеют самую сложную структуру головного мозга. Их масса у человека равна 25 % всей массы коры. У лобных долей очень тонкое строение и созревают они в самую последнюю очередь: у женщин к 18Ч19 годам, у мужчин Ч к 21Ч23. Промежуточные этапы созревания для обоих полов наступают в 7 и 12Ч14 лет. Кроме того, префронталь-. иые отделы являются наиболее ранимыми и подвержены инволюции. Их высшие (ассоциативные) слои особенно сильно атрофируются при таких диффузных заболеваниях, как болезнь Пика и прогрессивный паралич И вообще наиболее чувствительны ко всем видам негативных воздействий: общеотравляющие, наркотические вещества, алкоголь, радиоактивное излучение и т. д. Префронтальныс отделы коры головного мозга распо^ лагаются спереди о г моторной зоны (4-е поле Бродианд) и премоторной зоны (6 и 8 поле Бродмаяа). Они содержа! в себе ряд образований: 9, 10, 11 и 46 поля Бродмана, часть которых размещена на конвекситатной. часть - на медиобазальных поверхностях лобных долей, Префроитальные отделы коры головного мозга образовываются лишь на поздних ' этапах филогенеза Ч у низших обезьян, существенно сформированы у приматов, однако только у человека достигают довольно дифференцированно]! структуры в связи с появлением новых полей. Уже на ранних стадиях эмбриогенеза лобная кора характеризуется особой радиальной исчерчен и остью, резко отличаясь от строения коры задних отделов мозга. Генетически эта область связана с 4 и 6 полем Бродмана, поэтому морфологически может быть отнесена к корковым отделам двигательного организатора. Но, в отличие от 4 и G полей, у префронтальных отделов своеобразное строение: в них отсутствуют гигантские пирамидальные клетки Бена и значительно более развиты 2 и 3 (ассоциативные) слои. Поля префроптальной области 9, 10. 11, 45 и 4G связаны с ядрами таламуса, но лишь с темп, которые сами не имеют связей с двигательной периферией. Корковые тю.тя префрпптальной области богаты связями почти со всеми важнейшими участками задних отделов коры. Работы над изучением функций лобных долей начались в 70-х годах XIX века и проходили сразу it двух направлен!! ях - опыты над животными и клинические наблюдения нал больными с поражением лобных долей. Причем оба эти на правления первоначально давали противоречивые данные, и лишь позднее стали определяться все более четкие параллели. В 70Ч80-х годах XIX пека были распространены мето ды раздражения и экстирпации (удаление отдельных учасд. ков). Выяснилось, что раздражение лобных долей электри" ческим током не пробуждает никаких реакций, d экстирпация не приводит.к параличам и другим расстройствам. Неудиви тельно, что многие ученые пришли к выводу, что лобный доли не имеют функций. и представляют собой пример избыточности*-. Лишь немногие <,Бианкл 1S95, 1921;
Бехтерев 1907' Франц.. 19071 обнаружили, что животное, у которого удалены 390 Биология сразу обе лобные доли, прекращает узнавать хозяина, утрачивает избирательность пищевого поведения (хватает и жует любые предметы), обнаруживает двигательные автоматизмы (кружение на месте). Поэтому миф об лизбыточности сразу был отклонен, и лобные доли стали называться лорганом абстрактного мышления. Работы П. К. Анохина и А. И. Шумилиной (1949) доказали, что поражение лобных долен приводит к грубому нарушению тек предварительных синтезов отдельных сигналов, которые предшествуют движению а составляю! пусковую? или лобстановочную афферептацию. Собака реагирует на один сигнал, но не может выработать дифференцировку двух сигналов, вызывающих две различные двигательные реакции (реакция выбора). Кроме того, собаки прекращают правильно оценивать воздействие подкрепления. Прибрам (1935), проводя опыты с обезьянами, также сделал вывод, что повреждение лобных долей влечет за собой неучет эффекта, т. е. отсутствие сигнала успеха и сигнала ошибки*. В опытах Келлера прооперированная обезьяна, используя Палку, могла достать приманку теперь только в том случае, если и приманка, и палка находились в одном зрительном поле, демонстрируя грубое нарушение серийных операций, требующих предварительного синтеза. Джекобсоп (1935) определил, что у прооперированных обезьян нельзя вызнать неврозы и конфликты. Также было подмечено, что резекция лобных долей мозга ведет к резкому усилению двигательной активности животного, растормаживай и ю отсроченных реакц]Г! и оживлению элементарных (подкорковых) автоматизмов. Лобные доли всегда возбуждали у исследователей особый интерес, однако их функции продолжительное время были мйлоизучены. В первую очередь это связано Х: особенностью клинической картины поражений: а отличие ог других структур головного мозга, даже массивные поражншя лобных долей не ведут к нарушениям зрении, слуха, "актильной чувствительности или двигательных функций. Поэтому лобные доли первоначально назывались немыми зонами, и только много позднее были обнаружены подлинные последствия нарушения лобных долей, а именно нарушение сложных форм поведения и сознательной деятельности. Выяснилось, что поведение больных не имеет осмысленного характера, такие больные не могут формировать прочные намерения, они становятся неактивными и неспонташшми. Они могут отвечать на простые вопросы, сез проблем производят привычные действия, однако СЛОЖГЕГС формы леятелыгости у них не получаются. Исчезает способность сознательно отисситься к своим поступкам, критически оценивать свое пове.^ние. Вольные прекращают ощущать неудачи, чувствовать колебания и внутренние конфликты, чаще всего они находятся в состоянии безразличия либо эйфории. Из этого можно сделать вынод о том, что передние лагсоцпатинные отделы лобных долей мозга тесно связаны г пыешимн психическими функциями.
План 1. Что такое сон. 2. Быстрый и медленный сон. 3. Сон и сновидения животных. 1. ЧТО ТАКОЕ СОН Как известно, человек третью часть своей жизни спит: во сне он проводят 25 лет из отпущенных ему 75. Естественное чередование бодрствования и сна Ч необходимое условие жизнедеятельности человеческого организма. Мозг за счет импульсов, которые поступают от рецепторов тела, гюддержиоается в бодрствующем состоянии. Сон развивается при прекращении или резком ограничении поступления афферентных импульсов и кору больших полушарий. Ученые смогли это доказать, исследуя больных с нарушением многих видов чувствительности. У С. П. Боткина в иго клинике находилась больная, у которой из всех органов чувств функционировали только рецепторы осязания и мышечного чувства одной руки. На удивление, практически вес время суток она спала. Просыпалась только тогда, когда кто-то касался ее здоровой руки. Сон может развиться и в том случае, если на корковые клетки действуют раздражители длительной или чрезмерной силы. В этом случае в клетках коры развивается торможение, которое имеет охранительное значение. Оно дает коре больших полушарий возможность восстановить работоспособность во иремя сна. И. П. Павлов был унерен, что сон. но физиологической сущности, является торможением, распространяющимся по коре и подкорковым цснтра\. Чтобы лотключиться, заснуть, человеческий организм задействует и нершше, и химические процессы. Ученые доказали, что в этом случае в крови возрастает количество серото нина. Что касается адреналина, то его содержание, напротив, намного уменьшается. Что интересно, ученые ввели с кровь животного совсем небольшую долу адреналина и заметили, что животное очень долго не может заснуть. Так для чего же человеку необходим сон?1 Вероятно, самым распространенным ответом будет такой: чтебы мозг имел козможность отдохнуть. Однако ученые выявили удивительную закономерность: в период сна мозговые клерки, не только не пытаются расслабиться, а начинают работать еще быстрее. Спящие люди не полностью лотключ-агот свой мозг. Около половины нейронов, наоборот, начинают работать еще активнее, чем во время бодрствования. Учеными замечено, что это можно отнести, скорее, к глубинным отделам мозга. Поразительно, но и во время глубокого сна мозг в состоянии реагировать на внешние воздействия. Случается, что они удивительным образом входят и наши сновидения.
Общая биология Еще Аристотель наметил, что в момент поднесения к руке спящего источника тепла ему обязательно приснится огонь. Часто многие из нас могут найти во сне ответы на мучившие наяву вопросы. Известно, что Дмитрий Менделеев именно во сне смог составить периодическую систему элементов. Химику Фридриху Кекуле приснилась змея, которая кусает себя за хвост, в результате чего ему удалось понять циклическое строение молекулы бензола. Сон не означает уход от реальности. Это, скорее, особая форма работы мозга, До сих пор наука не может ответить на вопрос, зачем человеку или животному с, развитой нервной системой нужно спать. Некоторые исследователи предполагают, что в период сна наш организм просто пытается перенести информацию из кратковременной памяти а долговременную. Это просто защитная реакция человека или животного на всевозможные стрессы, потрясения, вмешательства извне. В результате кратковременная память стирается, чего не скажешь о долговременной. У человека в мозгу при получении им информации возникают различные импульсы. Кратковременная память записывает ее при помощи лазбуки нервных клеток, в то время как долговременная Ч при помощи лазбуки молекул. Ученым с помощью эксперимента удалось доказать, что долговременная память немыслима без создания молекул белка. Исследователи проводили опыт с мышами. Им давали вещество, которое имело свойство подавлять синтез белков. Вслед за этим у них старались выработать условный рефлекс. Например, часто использовали удары электротока, как только мышь забегала в темноту. Как обычно, мыши быстро понимали, что их ожидает в темной комнате, но проходило несколько дней, и рефлекса как ни бывало! Были проведены и другие эксперименты. Птицам и крысам ученые вводили в мозг вещество, взятое из мозга друг друга. С помощью этого эксперимента было замечено, что животные приобретали рефлексы, свойственные той группе животных, из мозга которых им и было пересажено это вещество. Человек не может находиться продолжительное время без сна. Б результате он начинает видеть мир искаженным, словно в кривом зеркале. Доходит до того, что он начинает видеть сны наяву. Самое страшное, что в результате постоянной бессонницы человек может умереть. В Книге рекордов Гиннеса зарегистрирован мировой рекорд человека, который продержался без сна 12 суток, что составляет 288 часов. В течение суток люди обычно спят около 8 часов и бодрствуют 16 часов. Оказывается, что такой ритм является всего лишь привычкой, которая приобретается в течение всей человеческой жизни. Для человека естественным будет постоянное чередование трех-четырех часок бодрствования и равноценного периода сна. Так, как проводят свое время грудные дети. Никто и никогда не ответит точно, сколько необходимо времени для сна, потому что единого для всех ответа нет. У каждого свой организм, различные условия жизни. Если одним, чтобы восстановиться, достаточно 8 часов, то другим хватит и 6. Некоторые ученые vi писатели отдыхали по 5 часов в сутки, например Гете, Шиллер, Бехтерев. А Эдисону хватало и 2Ч3 часов для восстановления сил. Ученые сделали еще одно интересное открытие: в период сна люди не только закрывают глаза, но и лотключают уши. Когда мы спим, мышца, что управляет слуховыми косточками-молоточками, наковальней, стременем, расслаблена, поэтому звуки незначительной громкости ухо попросту и*1 улавливает. С помощью сна организм защищается от стрессов, волнений, а также старается восстановиться. То есть сон словно. является лохранником человеческой нервной системы. Сон, собственно говоря, и зависит от того, насколько здорова нервная система. Часто люди не могут спокойно заснуть, когда они испытывают чувства радости или горя. Тогда в коре мозга появляется устойчивый очаг возбуждения, и человек не может спать. Если же ему все-таки удается уснуть, то очаг возбуждения часто будет связан с мысленной работой, которая была начата еще днем. И во сне человека будут беспокоить те. же проблемы, причем благодаря тому, что в это время отсутствуют посторонние раздражители, их можно разрешить гораздо эффективнее. 2. БЫСТРЫЙ И МЕДЛЕННЫЙ СОН. СНОВИДЕНИЯ У спящего человека расслабляются мышцы, его дыхание выравнивается, пульс замедляется. Человек спит, спит спокойно. Эта фаза сна учеными названа медленным сном. Как только у человека повышается давление, дыхание становится учащенным, закрытые веки выдают быстрое движение глазных яблок, то можно понять, что человек перешел в фазу быстрого сна. Иногда случается, что люди разговаривают во время сновидений. Животные во время этой фазы могут подергивать лапами, шевелить ушами, хвостом и, не открывая век, двигать глазами. Интересно, что амфибии и рептилии не имеют разделения сна на медленную и быструю фазы. Птицы же могут видеть сновидения всего 5Ч15 секунд Ч такова у них Х длительность фазы быстрого сна. Человек смог увидеть самое длинное сновидение на протяжении 2 часов 23 минут. В течение этого времени снились сны добровольцу, который согласился на участие в эксперименте, при котором долгие время его лишали возможности видеть сновидения. Во время очередных исследований кошкам пытались не дать видеть сны, не запрещая засыпать. И заметили странную особенность: у кошек стали возникать галлюцинации. Неожиданно они могли побежать за воображаемым предметом. Такая же реакция была и у людей. Ученые заметили, что при этом страдала и память. Тогда исследователи предположили, что, видя сны, люди словно проживают те ситуации, которые возникали или могут у них возникнуть. Это случается аналогично тому, как маленькие дети проигрывают но время своих игр реальные ситуации, откладывая их в памяти. У детей 10Ч15 лет доля быстрого сна намного больше, чем у взрослых людей. К сведению, у новорожденных присутствует исключительно фаза быстрого сна. Иногда возникает такая ситуация, спросив у своих знакомых об их сновидениях, можно услышать ошеломляю щий отпет;
Я никогда не вижу сновидений. Но это просто невозможно Ученые внимательно следили за человеком, который заснул. Заметив, что у исследуемого наступил быстрый сон, его тут же выводили из этого состояния. Чело веку задавали вопрос: какие сновидения он сидел? Пробу дившийся человек обязательно описывал свое сновидение И это не единичный случай После долгих наблюдений за всеми спящими и пробуждающимися людьми ученые пришли к выводу, что у них всех во время сна есть какие-либо ощущения. У многих учащалось дыхание, менялся ритм сер. дечных импульсов, приходили в движение руки, ноги, глаза 392 Биология и даже мышиы лица. Ученые допустили, что человек в это время может наблюдать сновидения. Впоследствии это было подтверждено. Если же исследуемого человека будили во время фазы медленного сна, то он пытался всех уверить, что никаких сновидений у него не было. Л он просто их забыл за то время, пока продолжался медленный сон. Учеными установлено, что фаза медленного сна длится примерно 60Ч90 минут, сменяясь 10-минутной фазой быстрого сна. Всего взрослый человек спит около 6ЧS часов. Получается, что в течение ночи несколько раз сменяются фазы быстрого и медленного сна. А значит, человек вилит четырепять сновидений. Известно, что сновидения возникают у человека постоянно. Именно это навело ученых на мысль о том, что сновидения необходимы живому организму. Исследователи решили выяснить, что будет происходить, если человек перестанет видеть сны. Для этого эксперимента были выбраны сотни добровольцев. Их подвергли испытанию, лишив возможности видеть сны. В результате сновидения стали возникать чаще. Получалось, что фаза быстрого сна наставала через меньшие промежутки времени. Люди, не имея возможности видеть сны, стали проявлять нервозность, без причины пугаться, возникало необъяснимое чувство тревоги, взволнованности. Когда же ученые дали им возможность находиться в фазе быстрого сна, то она была намного дольше по сравнению с обычной. Казалось, что организм решил наверстать упущенное. Б итоге исследователи сделали вывод: сны - это все та же работа нашего мозга, которая так же необходима ему, как и остальная-интеллектуальная деятельность. Во время сна со сновидениями организм находится в особом состоянии, но мозг не прекращает своей интенсивной работы. Однако следует заметить,.что такая работа имеет совсем иную организацию И словно покрыта завесой тайны. Ясно одно: теперь никто не может усомниться в том, что MO3J" работает также во время сна. Сновидения могут отражать только зарождающееся заболевание, которое врач пока еще не может продиагностировать. И в этом нет абсолютно никакой мистики. Подтверждение можно найти хотя бы в том, что появление таких снов по времени практически целиком совпадает со скрытым периодом заболевания. Мозг в состоянии не только ощущать все, даже мельчайшие процессы, протекающие в организме человека, ко и может оценить происходящее, смоделировать наиболее вероятный итог ситуации. Получив от органа, требующего лечения, едва уловимый сигнал, мозг пытается воссоздать полную картину, которую мы и можем наблюдать в качестве сна. Например, при болезнях сердца часто возникают кошмары, преследует необъяснимое чувство страха. Л также могут присниться неприятные падения в обрыв или в бездонную пропасть. 3. СОН И СНОВИДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ Как известно, заснувший человек либо животное Ч легкая добыча для врагов. Однако люди сумели обеспечить себе крышу над головой, обезопасив себя и создай определенные удобства для сна. Животные не могут себе такого позволить. Только хищники, которые отличаются большими габаритами, способны спокойно засыпать. Им бояться нечего. Животные, ведущие стадный образ жизни, не засыпают все одновременно. Обязательно кто-то остается караулить. Птицам свойственно спать стоя, обхватывая пальцами лап к тки. Тут возникает парадокс. Во время сна происходит расслабление, а птицы почему-то не падают. Выяснилось, что птичья лапа в расслабленном состоянии очень крепко сжимает пальцы Случается, чтп птицы, даже умирая, не разжимают пальцев. Во время сна температура тела птиц может снизиться в два раза. Чтобы спастись от холода, птицы засовывают голову под крыло, ргепушивают перья. А стрижи, например, собираются в большой шар. Известно, что тюлени нередко спят под водой, но не находятся там постоянно. Оказывается, что через каждые пять минут они, не просыпаясь и не открывая глаз, поднимаются па поверхность, чтобы пополнить запас воздуха в легких. Осам во время сна приходится цепляться :а кромку листьев или травинок, чтобы удержаться, потому что с тят они часто в висячем положении. Интересно, что муравьи, проснувшись, начинают потягиваться, словно только что проснувшиеся люди.А вот что известно о сне дельфинов". Эти животные практикуют поочередный сон то правого, то левого полушарий мозга. Именно благодаря этой способности они имеют возможность двигаться, не переставая, и даже всплывать для тпго, чтобы вдохнуть воздуха. У животных, подобно человеку, тоже бываю! сновидения. Наблюдая за спящими собаками, очень час то можно заметить, как они во сне вздрагивают, начинают лаять. Ученые на протяжении долгого времени были уверены. что им никогда точно не установить, что же может сниться животным. Однако в 1979 году французскому биологу Мишелю Жуве удалось подсмотреть сны животных. Как же это произошло? Как правило, мы, оставаясь в неподвижности, ЧИСТО в своих сновидениях совершаем какие-либо действия, бежим. Мозг дает мышцам команды, которые блокируются особым его участком. Ученому удалось отключ тть блокировку у подопытных кошек. Иными слонами, ему пришло в голову сделать кошек лунатиками. Во время фа.ш медленного сна животные были неподвижны. Когда же I Е ступала фаза быстрого сна, кошка поднималась, начинала кружиться, следить за несуществующей в реальности жертвой, старалась подкрасться, броситься на нее, укусить. Реальные мыши в это время ее не интересовали. Иногда кошка могла начать драку с более сильным животным, иногда пыталась лакать что-то и.( блюдца, существующего только в ее воображении.
Общая биология БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ РЕБЕНКА План 1. Передача наследственной информации от родителей к ребенку. 2. Влияние факторов внешней среды на развитие организма ребенка. 3. Биологическое и социальное в формировании растущего организма. 1. ПЕРЕДАЧА НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ОТ РОДИТЕЛЕЙ К РЕБЕНКУ Каждый только что родившийся ребенок является носителем комплекса генов всех своих родственников: как близких, так и самых дальних. В связи с этим у него формируется свой, индивидуальный, наследственный фонд, иначе называемый наследственно предопределенная биологическая программа. Это дает ему возможность индивидуально развиваться. Осуществление этсй наследственной программы возможно лишь в том случае, если, во-первых, ребенок обладает достаточно качественными наследственными признаками, а во-вторых, имеет возможность свободно их развивать благодаря благоприятному воздействию окружающей среды. Человек приобретает все свои навыки не по наследству, а вырабатывая их в течение всей жизни. Не существует выявленных генов талантливости. Единственное, что определила наука,.Ч каждый новорожденный является вместилищем огромного арсенала разнообразных задатков. Чтобы их развить, необходимы различные условия, в том числе специализированные обучение и воспитание, а также усилия и заботы родителей, помноженные на желание самого ребенка. Молодые люди, которые хотят создать семью, должны перед вступлением в брак поинтересоваться у своих родственников, какие наследственные болезни у них присутствуют. Ведь всем давно известно, что по наследству передаются, помимо внешних признаков и некоторых биохимических особенностей организма, многие болезни или хотя бы предрасположенности к этим заболеваниям. Кроме этого, необходимо знать, какое воздействие оказывает на внутриутробное развитие плода курение или употребление алкоголя. Бее это необходимо для того, чтобы на раннем этапе можно было продиапюстировать и начать лечение всех выявленных наследственных заболеваний, а также профилактику врожденных пороков развития. Г. Менделем в 1865 году были открыты законы генетики, науки, изучающей законы наследственности. Ученый доказал, что в основе всех наследственных признаков как раз и лежат эти законы. Морган вывел хромосомную теорию наследственности. Согласно этой теории преемственность различных качеств во многих поколениях обусловливается преемственностью их хромосом, которые находятся в ядре клеток и содержат в себе всю генетическую информацию. Современные данные науки утверждают, что хромосомы ядерного вещества представляют гигантские полимерные молекулы, состоящие из нитей нуклеиновых кислот и небольшого количества белка. Каждая пара хромосом имеет определенный набор генов, которые контролируют проявление тоги или иного признака. Ученым удалось расшифровать структуру деЗОКСирибонуклеипооой кислоты (ДНК) и механизм ее самоуд воения, в результате -юго стала известна природа тия. Было выяснено, что в состав ДНК входят сахар, дезоксирибоза, фосфорная кислота и четыре основания Ч зденин, гуанин, тимин и.
цитозин. У молекул ДНК двухнитчатая структура. Основания расположены между двумя нитями, которые идут параллельно и свернуты спиралью. Выявлена удивительная особенность: гуанин (Г) может соединяться исключительно с цитозином (Ц), а адсиин (А) Ч только с тимином (Т). Вся наследственная информация о различных признаках всего живого зашифрована на нитях ДНК. Ученые установили, что благодаря чередованию этих четырех нуклеотидов и существует в мире такое разнообразие живых форм. Смысл такого кодирования заключается в том, что каждые три рядом лежащих нуклеотида кодируют определенную аминокислоту. Таким образом запоминается информация о последовательном расположении аминокислот в белке. Ученым на данный момент известно 20 таких аминокислот. Их вариации и определяют разнообразие белков в живой материи. Эти белки являются основой формирования всех особенностей организма. К ним относятся и групповая принадлежность крови, и цвет волос и глаз и т. д. В цитоплазме клетки на основе генетического кода происходит синтез белка, Между ядром и цитоплазмой есть посредник Ч рибонуклеиновая кислота (РНК). Она намного меньше, чем ДНК. Ген Ч это группа лежащих рядом нуклеотидов, которыми закодирован один белок (фермент). Он может определить какой-либо один из признаков. Количество генов подсчитать трудно Ч у человека их OITJOMHOC количество, примерно десятки тысяч. К тому же учеными выяснено, что,на развитие ряда признаков может оказывать влияние один и тот же ген. И наоборот, множество генов могут сформировать всего лишь один из признаков. Молекулы ДНК так малы, что увидеть их можно только при максимальном увеличении под микроскопом Ч в 150Ч200 раз. А вот хромосомы можно разглядеть и в обычный микроскоп. У каждого вида животных и даже растений есть свой количественный набор хромосом. В каждой человеческой клетке находится 46 хромосом. Учеными было выявлена, что в наборе все хромосомы являются парными. Состоят из идентичных хромосом. А вот 23-я пара Ч это половые хромосомы, которые различны для мужчин и женщин. Впрочем, у женщин они одинаковы и носят название XX, а у мужчин разные Ч ХУ. За воспроизведение наследственных свойств у поколений растений, животных и человека лотвечают 3 процесса: размножение обычных (соматических) клеток организма Ч митоз, размножение половых клеток Ч мейоз и оплодотворение. При митозе совершается простое деление, перед которым путем самовоспроизведения количество хромосом в клетке удваивается. Выходит, что перед делением в человеческой клетке будет 92 хромосомы. Они выстраиваются парами друт против друга и расходятся к разным полюсам клетки. Затем протоплазма путем перешнуровки разделяется на две части, и образуются две клетки, в ядрах которых опять содержится по 23 пары хромосом. Во время оплодотворения мужская гамета Ч сперматозоид Ч сливается с женской гаметой Ч яйцеклеткой, и в обра 394 Биология зующейся таким образом зиготе вновь будет 4G хромосом 23 от отца и 23 от матери, то есть 23 пары. С помощью митоза происходит деление зиготы и дальнейшее накопление клеточного материала формирующегося эмбриона и плода. Формирующийся зародыш на определен' ных этапах начинает образовывать ткани и клетки из специализированных клеток. Наследственная информация лежит в основе всего процесса развития зародыша и дальнейшей жизнедеятельности плода, а затем даже и взрослого человека. Однако на наследственную информацию постоянно влияют условия внешней среды. Установить, является ли тот или иной i ризнак у человека доминантным или рецессивным, врачу, антропологу или генетику помогает генеалогический метод исследования (метод родословных). Если признак доминантный, то его можно обнаружить у одного или обоих родителей, либо у иудушки с бабушкой, Когда признак можно отнести к рецессивным, то его находят только в одном из поколений у 25% его носителей. Иногда можно наблюдать случаи, когда признаки встречаются только у лиц определенного пола. Этс может означать, что ген, который кодирует этот признак, находится на одной из половых хромосом. Если такой ген находится на Х-хромоеоме, то данный признак будет наблюдаться только у мальчиков, так как у девочек другая такая же Х-хромосома может нести ген данного признака с иной характеристикой. У женщин признак, контролируемый Х-рецессивным геном, не проявляется, но находится в скрытом состоянии. Поэтому они передаю г половине своих сыновей признаки, закодированные на Y-хромосоме, Определение пола ребенка Чтобы определить пол будущего ребенка, необходимо сначала понять, какую хромосому несет сперматозоид Ч X или Y. Яйцеклетка женщины среди 23 хромосом содержит одну половую хромосому Ч X. Мужские хромосомы после мейотического деления образуют не одну половую клетку (гамету), как у женщины, а 4 гаметы (сперматозоида). Половина из них имеет подобные яйцеклеткам Х-хромосомы, остальная половина Ч Y-хромосомы. В результате оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, который несет X-хромосому, из образовавшейся зиготы будет развиваться ребенок женского иола.-Если же оплодотворение произошло сперматозоидом с Y-хромосомой, то будет формироваться мальчик. Теоретически сперматозоиды должны нести одинаковое количество сперматозоидов с Х- и Y-хромосомами, то есть вероятность зачатия мальчика либо девочки одинакова. Но факты говорят о другом. Оплодотворение сперматозоидами с Y-хромосомами происходит гораздо чаще, так как выявлено, что они являются более подвижными. Но есть одно но?. Зародыш мальчика менее устойчив к неблагоприятным условиям внешней среды. У женщин непроизвольные выкидыши при зачатии мальчиков случаются чаще, чем при зачатии девочек. Однако удивительно, что мальчиков все равно рождается на 6% больше, чем девочек. После рождения мальчики хуже приспосабливаются к неблагоприятным условиям внешней среды, в результате чего их смертность выше, чем у девочек. Поэтому половозрелым и становится одинаковое количество мальчиков и девочек.
2. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ВНЕШНИЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА РЕБЕНКА На свете нет полностью одинаковых людей. Каждый из нас отличается от всех остальных рядом физических особенностей, которые формируются начиная от самого зачатия и вплоть до конца жизни. С момента слияния мужской и женской гамет и образования оплодотворенной клетки Ч зиготы генетически обусловленное человеческое начало может изменяться под влиянием факторов внешней среды. Известно, что благодаря тесному взаимодействию факторе:!;
внешней среды и генетических в детском возрасте формир;
ются индивидуальные признаки и характер человека. Что же такое внешняя среда для ребенка? Это, прежде всего, те условия, которые смогут создать Д1я него родители и окружающие. Также сюда следует отнести v. климатические, геофизические и другие факторы. Ученые шявили, что воздействие среды может очень сильно видоюнеиить характер информации, переданной по наследству. На генетическом уровне записано, что в среднем масса ребенка равна 3300Ч3700 граммам, а рост при этом составляет 49Ч52 см. Однако мать во время беременности может плохо питаться, либо из ее крови поступает мало питательных веществ в кровь ребенка. Тогда ребенок может родиться с весом 2000Ч25(10 г и ростом 43Ч AS см. И это еще не все признаки его незрелости. Весь комплекс признаков, который сформировался в результате взаимодействия наследственных свойств организма генотипа Ч и факторов внешней среды, называется фенотипом. Общее число всех фенотипических признаков является основой конституциональных особенностей ребенка. Ученые отмечают, что человечеству порезло в том оглошении, что на развивающийся организм ребенка могут влиять факторы внешней среды воздействия. С их помощью можно воспитать физически и духовно развитого человека. 3. БИОЛОГИЧЕСКОЕ И СОЦИАЛЬНОЕ В ФОРМИРОВАНИИ РАСТУЩЕГО ОРГАНИЗМА Человек изначально является природным существом, а это значит, что он обязательно должен подчиняться биологическим закономерностям. Биологическое, или природное, есть Наследование признаков родителей Единицами наследственности являются гены. Они находятся на хромосомах Х строго определенном порядке. У человека, как известно, хромосомы парные, а это значит, что любой из нас имеет две копии гена: ген на хромосоме, которая подарена матерью, и ген на лотцовской хромосоме. Когда оба гена одинаковы, то считается, что данный индивид гомозиготен, если разные - гетерозиготен. Гены, влияющие на проявление того или иного признака, располагаются в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и называются аллельными, или аллелями. Если состояние аллельных генов гетерозиготно, то один из них будет доминантным (преобладающим), второй рецессивным. Например, карий цвет глаз будет доминантным, а голубой - рецессивным. Чаще всего рецессивные признаки в организме находятся в скрытом состоянии. Они могут проявиться лишь в случае идентичного появления на одинаковых хромосомах отца и матери. Такой характер проявления генов предопределяет и различный механизм проявления наследственных болезней, среди которых различают доминантно и рецессивно наследуемые, а также сцепленные с полом.
Общая биология а человеке, но есть и в животном. Различаются они тем, что человек Ч существо социальное, не мыслящее себя вне общества. А это значит, что на него влияют те социальные условия, которыми он окружен. Те же условия влияют и на растущий организм ребенка. Мы постоянно наблюдаем за феноменом акселерации, который особенно ярко проявляется в современном обществе. Дети рождаются с большими кассой тела и ростом. В последующее время они ускоренно развиваются и быстрее достигают половой зрелости. И хотя генетический материал человека практически не изменился, но меняющиеся социальные условия влияют на процессы роста. На ребенка наиболее активно можно воздействовать с помощью воспитания в семье и детском коллективе. Нужно следить, чтобы дети соблюдали режим, рационально питались, занимались физкультурой и закалялись. Если правильно использовать вес эти факторы, то реально можно исправить многие генетические дефекты. Человек постоянно эволюционировал, Неизменно совершенствовались тело, кора головного мозга и центральная нервная система в целом. Особенности человеческого головного мозга в течение многих веков закреплялись Б генетическом материале и передавались по наследству. Но психическое личлостзюе развитие человека можно изменить в процессе воспитания. Когда возникает неожиданная изоляция от человеческого общества ребенка, пусть и с самыми прекрасными структурными особенностями мозга, то он прекращает развиваться как личность. Это не выдумки, а реальность. Бывали случаи попадания детей в стаи диких животных, когда они били чолаостыо изолированы от влияния человека. При таких обстоятельствах дети не могли развиваться как личность, поэтому ученые сделали вывод, что психическое развитие ребенка реально при активном и пассивном влиянии человека. Ребенок воспитывается постоянно, тем самым происходит процесс становления его социального поведения. Первые полгода обо всем новом он узнает благодаря своей матери, кормящей его грудью. Это связано с тем, что пищевой безусловный рефлекс является основой закрепления первых условных рефлексов. Дети, которые продолжительное время вскармливаются материнским молоком, в результате имеют постоянный контакт с самым близким для них существом, вырастают более уравновешенными, быстрее приспосабливаются ко всему новому, добры к людям," умеют им сочувствовать. Вторые полгода жизни таких детей заполнены изучением окружающих людей, хотя по-прежнему остается глубокая привязанность к матери. Социальное развитие ребенка в раннем возрасте происходит не только за счет тех мер и усилий, которые прилагают родители. Ребенок очень часто наблюдает за тем, как ведут себя взрослые или же солее старшие дети. В результате этого формируется модель поседения. Поэтому окружающие условия играют в процессе воспитания далеко не последнюю роль. Первое социальное окружение, которое воспринимает маленький ребенок, Ч это, конечно же, его родная семья. Это могут быть как родители, братья или сестры, либо дедушка с бабушкой. Может быть сочетание того и другого. Неправильным было бы думать, чт о только в момент, когда ребенок начинает разговаривать, и ощущается влияние семьи па детей. С i-амых первых месяцев дети начинают понимать, насколько внимательно о них заботятся взрослые, какова атмосфера в семье. И это дает толчок к их дальнейшему психическому развитию. Нельзя упускать момент, чтобы в будущем не пришлось расплачиваться за свою оплошность. Если изолировать ребенка от родителей, причем ограничить общение с окружающими, то ребенок может не только лишиться родительского тепла, но и начать отставать в развитии, стать неврастеником. Для растущего и формирующегося ребенка очень важно, в какой атмосфере он находится. Ему совсем небезразлично, как к нему относятся родители, придерживаются ли единой линии воспитания, нежны и предупредительны ли к нему или отличительной их чертой являются строгость и требовательность. Ученые сделали вывод;
семьи, в которых не ценятся, в первую очередь, дружеские отношения, нет достаточного уважения к ребенку, а все это подменяется назойливым контролем, морализаторством, при атом часто возможны оскорбления, унижения и даже физические наказания, не могут вырастить для общества полноценных людей. Дети из таких семей чаще всего бывают неуверенными в себе, не любят проявлять инициативу;
самооценка у них сильно занижена. Как правило, все это мешает нормально развиваться и жить не только ребенку-дошкольнику, но и уже взрослому человеку. Наиболее благоприятными для развития ребенка являются семьи, где царит атмосфера доброжелательности и доверия друг к другу. Дети в таких семьях ощущают себя очень комфортно, имеют больше возможностей для того, чтобы развивать свои.самые лучшие качества. Они активны, к работе подходят творчески, оригинально, часто со сверстниками находятся в дружеских отношениях, более эмоциональны, чем дети из неблагополучных с эмоциональном плане семей. Специфика внутрисемейных отношений оказывает большое влияние на здоровье растущего ребенка. Такой ребенок не может гармонично развиваться в случае продолжительных и частых конфликтов в семье или развода родителей. В таких семьях дети постоянно находятся в стрессовой ситуации, в результате чего возникают неврозы. Дети перестают вести полноценную жизнь, появляется отставание в учебе, тормозится физическое развитие, возникают различные соматические заболевания. Ребенок, находящийся в таких неблагоприятных условиях, подвержен более частым простудам. Когда же болезнь его настигает, в его организме происходит астенпзация, которая влечет за собой снижение психической и физической активности. У такого ребенка ослабевает реакция на другие внешние неблагоприятные факторы, что отрицательно сказывается на иммунной системе организма. Личность формируется благодари м нагим факторам, среди которых особое место принадлежит биологическим, физическим и социальным факторам. Если в течение продолжительного времени не уделять пристальное внимание этим факторам, то организм ребенка может недополучить очень многого. Особенно это будет заметно, если влияние этих факторов будет отрицательным. Это может привести даже к психическим расстройствам. Чтобы воспитать действительно гармонично развитую личность, необходимы слаженные действия системы государственных и медицинских мероприятий и социально экономической структуры общества.
396 Биология ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ План 1. Химическое загрязнение атмосферы: а) основные загрязняющие вещества;
б) аэрозольное загрязнение;
в) фотохимический туман (смог);
г) контроль за выбросами в атмосферу (ПДК). 2. Химическое загрязнение природных вод: а) неорганическое загрязнение;
б) органическое загрязнение, 3. Загрязнение Мирового океана: а) нефть и нефтепродукты;
0) пестициды;
в) СПАВ;
г) канцерогены;
д) тяжелые металлы;
е) сброс отходов в море с целью захоронения (дампипг);
ж) тепловое загрязнение. 4. Загрязнение почвы: а) пестициды как загрязняющий фактор;
б) кислотные дожди.
1. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ Во все времена своего существования человек был неразрывно связан с природой. Но с момента возникновения высокоиндустриального общества человек все больше стал вмешиваться в ее жизнь. На данном этапе это вмешательство грозит полным уничтожением природы. Постоянно расходуются невозобновимые виды сырья, число пахотных земель катастрофически сокращается, потому что они становятся местом строительства новых городов и промышленных предприятий. Человек стал все больше вмешиваться в функционирование биосферы - той части нашей планеты, где как раз и существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом необходимо отметить несколько наиболее важных процессов, каждый из которых ухудшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее сильно отражается на окружающей среде загрязнение продуктами химических преобразований. К ним можно отнести газообразные и аэрозольные загрязнители ромынглешю-бытового происхождения. Также плохо отражается на атмосфере накопление углекислого газа, количество которого, к сожалению, вес увеличивается. Это может привести в самом ближайшем будущем к увеличению среднегодовой температуры на Земле. Продолжается загрязнение Мирового океана нефтью и се производными, которое охватило уже 1/5 всей поверхности океана. Такая ситуация может {.тать причиной нарушения газо- и водообмена между атмосферой и гидросферой Загрязнение почвы пестицидами и превышение кислотности могут привести к распаду экосистемы. Бес эти процессы могут вызывают негативные изменения в биосфере.
Человек загрязняет атмосферу уже многие тысячелетия, м все же последствия использования огня бь.:ли совсем невелики. Человеку надо было только примириться с тем, что дым не давал полностью вобрать воздух в легкие, или с тем, что жилища выглядели недостаточно уютно из-за сажи, покрывающей стены. Тепло, которое давал огонь, бы,ID нужнее и важнее, чем чистый воздух. В те времена такое загрязнение воздуха не было катастрофическим, потому что люди жили небольшими группками на действенной территории, раскинувшейся на тысячи километров, И даже когда позднее люди сосредотачивались в одном месте, они не мо;
ли серьезно влиять на окружающую среду. Такое равновесие существовало примерно до девятнадцатого века. Промышленность начала развиваться ускоренными темпами, что повлекло за собой усиленное загрязнение окружающей среды. С каждым и дом рождались все новые и новые города-миллионеры, появлялись новые изобретения. Атмосфера загрязняется в результате воздействия трех основных факторов: промышленности, бытовых котельных и транспорта. В зависимости от места расположения доля каждого из трех источников загрязнения сильно колеблется. Однако общепризнанным является тот факт, что промышленное производство стало одним из самых грозных лобидчиков* окружающей среды. Источниками загрязнения становятся теплоэлектростанция, выбрасывающие вместе с дымом в атмосферу сернистый и углекислый газ. Также сюда можно отнести металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. Сюда же относят и цементные, химические заводы. Вред Экология ные газы оказываются в воздухе в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. ния, вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн т в год. е) соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу*в виде газообразных соединений Ч фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами. ж) соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере наблюдаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической индустрии при выплавке чугуна и переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т предельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5 кг пылевых частиц, которые состоят из соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
Основные загрязняющие вещества Атмосферные загрязнители можно разделить на первичные, поступающие прямо в атмосферу, и вторичные, которые являются результатом метаморфозы последних. Например, попадающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, взаимодействующего с парами воды, и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного аьгидрида с аммиаком формируются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, возникают другие вторичные загрязняющие вещества. Основным источником пирогсшюго загрязнения на планете стали тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% добываемого твердого и жидкого топлива. Основные вредные примеси иирогенного происхождения следующие: а) оксид углерода. Он возникает при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздухе оказывается в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн т. Оксид углерода Ч это соединение, активно реагирующее с составными частями атмосферы, он способствует повышению температуры па планете и созданию парникового эффекта. б) сернистый ангидрид, Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн т в год). Часть соединений серы может выделиться при горении органических остатков в горнорудных отвалах. В США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65% от общемирового выброса. в) серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции становится аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий наблюдается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны небольшими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургическис предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС каждый год выпускают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида. г) сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу отдельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса становятся предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие заводы, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями медленно окисляются ди серного ангидрида. д) окислы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотuyiO;
кислоту и нитраты, анилиновые красители, иитросоедине Аэрозольное загрязнение Аэрозоли представляют собой твердые или жидкие частицы, которые находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Твердые компоненты аэрозолей нередко очень опасны для живых организмов, у людей они порождают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения можно наблюдать в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей формируется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1Ч5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха в настоящее время являются ТЭС, потребляющие уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные честицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе можно найти соединения кремния, кальция и углерода, гораздо реже Ч оксиды металлов;
железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селенамышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще более разнообразна органическая пыль, которая включает в себя алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения стали промышленные отвалы Ч искусственные насыпи из переотложенного материала, главным образом вскрышных пород, созданных при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов становятся массовые взрывные работы. Известно, что в результате одного среднего по массе взрыва (250Ч300 тонн взрывчатых веществ) в 395 Биология атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м условного оксида углерода и более 150 т дыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнеЕШя атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств Ч измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов Ч всегда сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды Ч насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они могут подвергаться различным превращениям, окислению, полимеризации, особенно если начнут взаимодействовать с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. Результатом этих реакций становится появление перекисных соединений, езободных радикалов, соединений углеводородов с оксидами азота и серы, часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях в приземном слое воздуха могут формироваться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей. Обычно это случается, когда с слое воздуха прямо над источниками газопылевой эмиссии происходит инверсия Ч расположение слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует движению воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В итоге вредные выбросы концентрируются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана. ником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смэги Ч нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной систем и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей L ослабленным здоровьем.
Контроль за выбросами в атмосферу загрязняющих веществ (ПДК) ПДК (предельно допустимые концентрации) Ч такие концентрации, которые па человека и его потомство не оказывают прямого или косвенного воздействия, не ухудшают его работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, происходит в ГГО Ч Главной геофизической обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сопоставляют с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и устанавливают число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия Ч греднеустойчивой ПДК. Загрязнение воздуха несколькими веществами оценивается с помощью комплексного показателя Ч индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные ла соответствующие значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (окислы азота и серы), Бишкеке (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязеения воздуха основными загрязняющими веществами находит: у в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе, Если в крупном городе размешены предприятия нескольких отраслей промышленности, то формируется очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако гроблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.
Pages: | 1 | ... | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | ... | 27 | Книги, научные публикации