Život (divoká zvěř). Abstrakt: Rozdíl mezi divokou a neživou přírodou Vlastnosti těl volně žijících živočichů

Příroda je vše, co nás obklopuje a co lahodí oku. Od pradávna se stal předmětem výzkumu. Díky ní byli lidé schopni pochopit základní principy vesmíru a také učinit pro lidstvo nepředstavitelné množství objevů. Dnes lze přírodu podmíněně rozdělit na živou a neživou se všemi prvky a rysy, které jsou vlastní pouze těmto typům.

Neživá příroda je jakousi symbiózou nejjednodušších prvků, všemožných látek a energií. To zahrnuje zdroje, kameny, přírodní jev, planety a hvězdy. Neživá příroda se často stává předmětem studia chemiků, fyziků, geologů a dalších vědců.

Mikroorganismy jsou schopny přežít téměř v jakémkoli prostředí, kde je voda. Jsou přítomny i v tvrdých horninách. Charakteristickým rysem mikroorganismů je možnost rychlého a intenzivního rozmnožování. Všechny mikroorganismy mají horizontální přenos genů, to znamená, že pro šíření svého vlivu nemusí mikroorganismus předávat geny svým potomkům. Mohou se vyvíjet pomocí rostlin, zvířat a dalších živých organismů. Právě tento faktor jim umožňuje přežít v jakémkoli prostředí. Některé mikroorganismy jsou schopny přežít i ve vesmíru.

Rozlišujte mezi prospěšnými mikroorganismy a škodlivými. Ty prospěšné přispívají k rozvoji života na planetě, zatímco ty škodlivé vznikají za účelem jeho zničení. Ale v některých případech se škodlivé mikroorganismy mohou stát prospěšnými. Například pomocí některých viróz se léčí těžká onemocnění.

Zeleninový svět

Svět rostlin je dnes velký a mnohostranný. V současné době existuje mnoho přírodních parků, které sbírají velký početúžasné rostliny. Bez rostlin nemůže na Zemi existovat život, protože díky nim vzniká kyslík, který je nezbytný pro většinu živých organismů. Rostliny také absorbují oxid uhličitý, který poškozuje klima planety a lidské zdraví.

Rostliny jsou mnohobuněčné organismy. Dnes si bez nich nelze představit žádný ekosystém. Rostliny slouží nejen jako prvek krásy na Zemi, ale jsou velmi užitečné i pro člověka. Kromě vytváření čerstvého vzduchu slouží rostliny jako cenný zdroj potravy.

Obvykle lze rostliny rozdělit podle nutričních charakteristik: které lze jíst a které ne. Mezi jedlé rostliny patří různé bylinky, ořechy, ovoce, zelenina, obiloviny a některé řasy. Mezi nejedlé rostliny patří stromy, mnoho okrasných trav a keřů. Stejná rostlina může obsahovat jedlý i nejedlý prvek současně. Například jabloň a jablko, keř rybízu a bobule rybízu.

Svět zvířat

Svět zvířat je úžasný a rozmanitý. Představuje celou faunu naší planety. Rysy zvířat jsou schopnost pohybovat se, dýchat, jíst, rozmnožovat se. Během existence naší planety mnoho zvířat zmizelo, mnoho se vyvinulo a některá se prostě objevila. Dnes se zvířata dělí do různých klasifikací. V závislosti na stanovišti a způsobu přežití jsou to vodní ptactvo nebo obojživelníci, masožravci nebo býložravci atd. Také zvířata jsou klasifikována v závislosti na stupni domestikace: divoká a domácí.

Divoká zvířata se vyznačují svobodným chováním. Mezi nimi se rozlišují jak býložravci, tak masožravci živící se masem. V různých částech světa žije široká škála živočišných druhů. Všichni se snaží přizpůsobit místu, ve kterém žijí. Pokud se jedná o ledovce a vysoké hory, pak bude zbarvení zvířat světlé. V poušti a stepi více převládá barva okrová. Každé zvíře se snaží přežít jakýmkoli způsobem a změna barvy jeho srsti nebo peří je hlavním důkazem tohoto přizpůsobení.

Domácí zvířata byla také kdysi divoká. Pro své potřeby je ale zkrotil člověk. Začal chovat prasata, krávy a ovce. Jako ochranu začali využívat psi. Pro zábavu si ochočil kočky, papoušky a další zvířata. Význam domácích mazlíčků v životě člověka je velmi vysoký, pokud není vegetarián. Ze zvířat dostává maso, mléko, vejce, vlnu na oblečení.

Živá a neživá příroda v umění

Člověk vždy respektoval a oceňoval přírodu. Chápe, že jeho existence je možná pouze v souladu s ní. Proto existuje mnoho výtvorů velkých umělců, hudebníků a básníků o přírodě. Někteří umělci, v závislosti na jejich oddanosti jednomu nebo druhému prvku přírody, vytvořili své vlastní trendy v umění. Existovaly takové směry jako krajina a zátiší. Velký italský skladatel Vivaldi věnoval mnoho svých děl přírodě. Jedním z jeho vynikajících koncertů je „The Four Seasons“.

Příroda je pro člověka velmi důležitá. Čím více se o ni stará, tím více dostává na oplátku. Je nutné ji milovat a respektovat, a pak bude život na planetě mnohem lepší!

Vše, co kolem sebe vidíme, vše, co nás obklopuje a zároveň není vytvořeno lidskou rukou – to je živá a neživá příroda. Vyznačuje se širokou škálou jevů a procesů. Dozvíme se, jaké jsou rysy přírody a jak se živá příroda liší od neživé.

Živá příroda

Všechny předměty divoké zvěře mají důležité vlastnosti: rodí se, rostou, jedí, dýchají, pohybují se, umírají. K životu potřebují potravu, teplo, vodu a vzduch. Živá příroda zahrnuje nejen člověka, ale i zvířata, rostliny a dokonce i mikroorganismy. Biologie je velmi rozsáhlá a důležitá věda, která studuje objekty volně žijících živočichů.

• Mikroorganismy

Dávno předtím, než se na naší planetě objevila zvířata, byla již obydlena drobnými organismy neviditelnými pro oko: bakteriemi, houbami, viry. Mohou existovat téměř v jakémkoli prostředí, kde je alespoň trochu vody. Hlavním rysem všech mikroorganismů je schopnost velmi rychlého množení.

Rýže. 1. Bakterie

• Rostliny

Svět rostlin je velmi rozsáhlý a rozmanitý. Bez nich by na Zemi nebyl život, protože rostliny produkují nejdůležitější plyn pro dýchání – kyslík. Absorbují také škodlivý oxid uhličitý, který je velmi špatný pro lidské zdraví a klima planety.

Rostliny jsou důležitým zdrojem potravy pro lidi i zvířata. Musíte být ale velmi opatrní, protože rostliny jsou jedlé (ovoce, ořechy, obiloviny, zelenina) a nejedlé (květiny, okrasné keře bylinky).

TOP 4 článkykteří spolu s tím čtou

• Zvířata

Mezi zvířata patří všechna zvířata, ptáci, obojživelníci, hmyz naší planety. V průběhu historie Země některá zvířata zmizela, některá se velmi změnila.

Před mnoha lety byli dinosauři pány naší planety – obrovští ještěři, kteří neznali obdoby. Ale kvůli prudké změně klimatu téměř všichni vymřeli a jen několik zástupců starověkých zvířat se dokázalo přizpůsobit novým životním podmínkám.

Zvířata mohou být masožravci a býložravci, domácí i divocí. Přizpůsobují se podmínkám, kde žijí, a zvířata lze nalézt kdekoli na světě, od horkých pouští až po ledovou Arktidu.

Rýže. 2. Lední medvěd

• Člověk

K objektům divoké zvěře samozřejmě patří i lidé. Díky své inteligenci, vynalézavosti a inteligentnímu plánování svých aktivit se mu podařilo dobýt celou planetu. Ale stejně jako zvířata, rostliny a mikroorganismy nemůže žít bez jídla, vzduchu, vody.

Neživá příroda

Mezi neživé předměty patří vzduch, voda, půda, minerály. Byli první, kdo vytvořili naši planetu, a proto jsou objekty neživé přírody často nazývány primárními.

Mohou být ve třech stavech:

• pevný (kameny, hory, písek, led);
• kapalina (voda, mrak, mlha, olej);
• plynný (pára, vzduch).

U předmětů neživé přírody nedochází k žádným změnám po mnoho desítek a stovek let. Nedýchají, nemnoží se ani se nekrmí. Jejich velikost se může zvětšovat nebo zmenšovat, mohou se pohybovat v prostoru, ale pouze pod vlivem vnějších faktorů. Protože se nenarodili, nikdy nezemřou.

Některé neživé předměty mohou změnit svůj stav. Voda může být například pevná ve formě ledu, kapalná a plynná ve formě páry. Nikde ale nemizí a z ničeho nic se neobjevuje.

Tabulka „Znaky živé a neživé přírody“

Vztah mezi živou a neživou přírodou

Po zvážení příkladů živé a neživé přírody můžeme dojít k závěru, že vše na naší planetě je propojeno a vše je ve vzájemném souladu. Živé bytosti by nemohly existovat bez předmětů neživé přírody. A kdyby tam nebyly žádné rostliny a zvířata, Země by vypadala jako poušť bez života.

Rýže. 3. Schéma vztahu mezi živou a neživou přírodou

co jsme se naučili?

Při studiu jednoho ze zajímavých témat v programu Svět kolem nás v 1.-2. ročníku jsme zjišťovali, co platí pro živou a neživou přírodu. Přístupný abstraktní plán pomohl identifikovat hlavní rozdíly mezi objekty živé a neživé přírody, jejich blízký vztah k sobě navzájem.

Tématický kvíz

Vyhodnocení zprávy

průměrné hodnocení: 4.6. Celková obdržená hodnocení: 306.

Studiem univerzálních vzorců evoluce a sebeorganizace komplexních systémů odhaluje synergetika hluboký izomorfismus živé a inertní, shodu vzorců evoluce a strukturních formací v královstvích živé a „mrtvé“ přírody. Přináší řadu neočekávaných otázek k diskusi: Jaké struktury „přežívají“ na „těle“ přírody? Proč se struktury inertní povahy také řídí určitými „rytmy života“? Vyvíjejí se atomy? Existuje paměť v „neživé“ přírodě? Jak se skládá složitá konstrukce? O tom všem - v článku Eleny Nikolaevny KNYAZEVA a Sergeje Pavloviče KURDYUMOVA.

Synergetika o obdobách živých věcí v "neživé" přírodě

Co příroda "preferuje"? Spektra evolučních forem

Zdá se, že příroda má radost z variování stejného mechanismu donekonečna. různé způsoby. D. Diderot

Je obvyklé si myslet, že příroda je nekonečně rozmanitá, že není nijak omezena v obměnách svých evolučních mechanismů a forem organizace. Ale synergetika ukazuje mylnost takového pohledu.

Nejprve se objevuje paradoxní myšlenka, že v otevřeném prostředí (se zdroji a jímkami energie), s rozptylem energie, mohou vznikat lokalizované procesy, které se udržitelně udržují - disipativní struktury. V kontinuálním prostředí může docházet k lokalizaci - center intenzivnějších procesů, např. spalovací konstrukce. V daném prostředí navíc nelze realizovat jen tak ledajaké struktury.

U některých tříd otevřených nelineárních médií (systémů) bylo zjištěno, že potenciálně obsahují celá spektra struktur (spektra evolučních forem organizace), která mohou vzniknout pouze v pokročilých, asymptotických fázích procesů. To je jeden ze základních úkolů, který se v synergetice nazývá problém hledání vlastních funkcí nelineárního prostředí, tedy stabilní způsoby organizace procesů v prostředí, které jsou mu adekvátní a ke kterým se v průběhu času vyvíjejí všechny ostatní jeho stavy. Kolik a které relativně stabilní struktury se mohou v daném přírodním systému samostatně udržovat jako metastabilní stabilní, je určeno jeho čistě vnitřními vlastnostmi.

Vyhledávání spektra evolučních forem příroda je v podstatě superproblém blízký tzv. Heisenbergovu problému v jaderné fyzice, kdy je potřeba napsat nelineární rovnice určitého prostředí, které by jako samoorganizující se médium dávalo stabilní stavy v forma spektra elementárních částic.

Doposud například není jasné, proč je počet chemických prvků (typů atomů) omezen. Proč jsou atomů stovky a ne, řekněme, výrazně více nebo méně? Proč existuje diskrétní sada nábojů atomových jader nebo spektrum typů atomů? Proč jsou poplatky celé? Tyto otázky ovlivňují hluboký fyzikální, kvantově-mechanický základ pro popis chemických vlastností a reakcí.

Existují důvody pro stanovení úkolu získat spektrum atomů jako struktury sebeorganizace nějakého otevřeného nelineárního média, jako je spektrum forem, hmot, nábojů. Zejména se již ukázalo, že existuje hluboká analogie mezi vlastními funkcemi spalování nelineárního prostředí v kvazistacionární fázi a vlastními funkcemi stacionárního Schrödingerova problému v centrálním silovém poli s Coulombovým potenciálem. (V citované práci byla lineární stacionární Schrödingerova rovnice s Coulombovým potenciálem odvozena z obecnější kvazilineární rovnice tepla s nelineárním zdrojem; navíc byly nalezeny podmínky pro normalizaci a spojitost funkce.) Tento výsledek má celou řadu přirozených důsledků a především pokus o konstrukci model atomu jako struktury spalování určitého prostředí a nabídnout odlišné chápání příčin kvantizace, spojené se speciální stabilitou řešení s invariantní grupou, která fungují jako atraktory-cíle vývoje.

Omezený počet vlastních funkcí kvazilineární rovnice tepla se zdrojem je matematickou analogií konečného počtu vlastních struktur nelineárního prostředí a na základě této analogie spočítatelný počet typů atomů, chemických prvků. S tímto přístupem by kvantování mělo být důsledkem řešení klasického, ale nelineárního problému. Celé spektrum atomů, jak je zastoupeno v periodickém systému D. I. Mendělejeva, by mělo být získáno ve formě spektra vlastních funkcí prostředí, určeného odpovídajícími nelineárními diferenciálními rovnicemi.

Vůbec diskrétnost možné struktury organizace – to je společná věc, která spojuje svět živých a „neživých“, i když to nemusí být zřejmé. Živé systémy jsou otevřené a vysoce nelineární, takže jejich reakce na vnější vliv může být mnohonásobně silnější (nebo slabší) než je jeho velikost a kvalitativně odlišná v různých situacích. Nelinearita klade určitá omezení na typy živých struktur. Ne vše je možné jako metastabilní stabilní v nelineárním světě. Nelinearita kvantuje, umožňuje diskrétní soubory pohybů, pozic, gest živých bytostí.

„Architektura“ živého je spojena především s pohybem a rozvojem živého. Jde o harmonickou kombinaci, uspořádání částí v metastabilní evoluční celek. Přestože existuje mnoho typů struktur a konfigurací, „architektura“ života není v žádném případě libovolná. Známé jsou například základní typy translačních pohybů koně - chody: krok, cval, klus, úskok. Kůň nejde, jak se mu zlíbí, ale pokaždé „využije“ některý ze svých základních druhů pohybu. V každém takovém typu pohybu jsou koně určitým způsobem koordinováni a přechod z jednoho typu pohybu do druhého probíhá ve skoku.

Příroda má tedy přirozené preference pro určité formy živého a inertního. V přírodním prostředí jsou proveditelné pouze určité soubory forem. A na další formy je uvalen evoluční zákaz: jsou nestabilní a velmi rychle se vyvíjejí ve stabilní formy organizace, „padají“ na ně.

Struktury-atraktory jako neprojevené

Příroda se ráda schovává.

Herakleitos

Připomínáme, že relativně stabilní struktury, k nimž evoluční procesy v otevřených a nelineárních systémech nevyhnutelně docházejí, se nazývají atraktory. Protože atraktory zde znamenají skutečné struktury, a ne jejich obrazy ve fázovém prostoru (prostor fyzikálních parametrů), používá se následující fráze: atraktorové struktury.

Nejjednodušší matematické modely nelineárních otevřených médií naznačují, že takový systém je plný jistoty formy organizace. Struktury-atraktory jsou potenciálně zasazeny do prostředí, jsou nastaveny čistě jeho vlastními nelineárními vlastnostmi. Jsou NEPROJEVENÝM – „duchem stávání se“ systému. Ukládají do něj trendy procesů.

Skrytost, potenciál, odvrácená stránka bytí je vlastní jak lidskému světu, tak světu „neživé“ přírody. Jak v prostředí plazmy, tak v živé hmotě, v oblasti lidského vědomí, v těle kultury a v prostředí vědecké komunity existují vnitřní tendence, aspirace - „preference“. A nemá smysl se jim bránit. Přesto vás, jako silný říční proud, donutí pohybovat se správným směrem: v oblasti přitažlivosti jednoho atraktoru vzorků - k němu a v oblasti přitažlivosti jiného atraktoru vzorků - k jinému . V tomto smyslu zní myšlenky Platóna, Aristotela a mudrců staré Číny mimořádně konstruktivně.

Souvislé otevřené a nelineární prostředí spolu s nedokonalými projevenými formami. obsahuje potenciální bytí, ideální struktury. Je „naplněna“ formuláři, které ještě neproběhly. Každá z těchto atraktorových struktur odpovídá své vlastní tendenci prostředí a má šanci se realizovat. Na zjednodušených matematických modelech lze vidět celé pole možných cest evoluce, všechna „tao“ prostředí.

S volbou vývojové trajektorie, s přístupem k jedné z atraktorových struktur, se všechny ostatní evoluční cesty zdají být uzavřeny. A protože se v průběhu vývoje může měnit i samotné prostředí, jeho vnitřní vlastnosti, celé pole přípustných změn se může přetvářet, poněkud přeskupovat a některé struktury-atraktory nemusí být realizovány.

Dostatečně vážné je tvrzení, že otevřené komplexní systémy mají mnoho cest vývoje. Odtud celá rozmanitost forem, zvláště v nelineárním světě. Za určitých podmínek pokaždé realizujeme jednu z možných forem organizace, jedinou ze všech potenciálních struktur. Přístup ke struktuře atraktoru je dán určitými principy nejvíce udržitelný rozvoj a je to udržitelný rozvoj, nikoli stacionární stav.

"Rytmy života" přírody

Moudrost je dána jen nám:

Všechny živé věci by měly jít cestou obilí.

V.F. Chodasevič

Nikdo nebude polemizovat s tím, že všechno živé podléhá životním rytmům. Dialektika života, cyklická změna stavů - vzestup a pokles aktivity, bdění a spánek, život a smrt - je symbolicky znázorněna ve východním obrazu jin-jang. Vrchol prosperity obsahuje „červí díru“ pádu, noc začíná v poledne, kdy jang slábne a začíná v ní růst „zrno“ jinu. Jak říká jedno z taoistických podobenství, „v životě je generace, ve smrti je návrat, začátky a konce jsou proti sobě, ale nemají začátek, a [kdy] skončí, není známo.

Kukuřice, jin, je kontinuální potenciál, plný aspirace. A rostlina jang,- již se stalo, aktualizováno. jin symbolizuje nejistotu a nejednoznačnost, bloudění v evolučním labyrintu a jang- realizace cíle a konstrukce celku, určitá úplnost. Synergetika nám přesvědčivě ukazuje, že v samotném základu přírody, živé i inertní, spočívá princip Yin Yang jsou pozorovány procesy expanze a skládání, evoluce a involuce, růst a zánik.

V přírodě rozšířený, nelineární pozitivní ohlasy(když účinek "podněcuje" působení příčiny. - Červené.) určují vývoj struktur v zhoršený režim, což naznačuje „Životnost“ konstrukcí je omezená. Blow-up režimy jsou chápány jako ultra rychlý procesy, kdy se charakteristické veličiny (teplota, energie, koncentrace, peněžní kapitál atd.) neomezeně zvyšují v konečném čase, tzv. doba exacerbace. Pokud faktor, který vytváří nehomogenity v médiu (působení nelineárních objemových zdrojů), působí silněji než faktor rozptylu (disipativní), pak vznikají lokalizované procesy a vlny spalování, které se sbíhají uvnitř lokalizační oblasti. Proces se vyvíjí stále intenzivněji v zúžené oblasti blízko maxima. Jedná se o tzv. LS režim se zhoršením, doprovázeným koncentrací (pity), ale plný desynchronizace v rámci systému.

Proto je složitá lokalizovaná struktura, která se objevila v režimu LS, pouze relativně stabilní. V blízkosti momentu zhoršení se stává nestabilním, citlivým na drobné poruchy a rozpadá se (to je již působení jin. — Ed.). Přítomnost ostřícího momentu, tedy konečnosti doby existence složité struktury, je sama o sobě markantní. Pro vznik struktury je nezbytný režim LS, který vede k nestabilitě. Ukazuje se, že složitá struktura existuje jen proto, že existuje po omezenou dobu! Prožijte čas konce, abyste vůbec žili! Nebo jinými slovy: pouze smrtelník je schopen sebeorganizace ("Rosteme s překážkami!" - Ed.). Pokud chcete získat lokalizaci, složitou strukturu, pak je doba její realizace omezena momentem zhoršení. Moje maličkost fakt o překonání chaosu, drží ji v určité formě předpokládá konečnost života složité struktury.

A ještě jeden, neméně důležitý výsledek: pro širokou třídu rovnic se silně nelineárními zdroji existence dva protichůdné, vzájemně se doplňující režimy. Předpokládá se, že je možné vyhnout se procesu rozpadu složité struktury, která se vyvíjí v LS-režimu růstu (teploty) se zostřením, pokud časem (kvůli výkyvům - chaosu) dojde k přechodu do jiného režimu - HS-mód; pak intenzita klesá (teplota klesá) a "vlny se donekonečna rozptylují", obnovují se procesy "po starých kolejích". Dezintegraci, alespoň částečnou, nahrazuje sjednocení, maximální rozvoj nehomogenit nahrazuje jejich vymývání, vyhlazování, rozprostírání, synchronizace.

V důsledku výpočtových experimentů bylo dosud získáno a studováno pouze přepínání z HS- na LS-mód. Zpětné přepínání z LS- do HS-módu pro média se silnou nelinearitou lze považovat za hypotézu, jako výsledek teoretického modelování (na základě analýzy fázové roviny získané metodou průměrování).

Synergetika nás vede k závěru, že zákony rytmu, cyklická změna stavů, univerzální. Pro člověka je to den a noc, změna v jeho bdění a spánku. V přírodě je to léto a zima. V horku se biologické procesy urychlují a v chladu zpomalují. Tento druh pulsace je také charakteristický pro inertní povahu. Oscilační režimy jsou známy v chemických reakcích (v reakci Belousov-Zhabotinsky - "chemické hodiny"). Podle jedné z kosmologických hypotéz, pokud je průměrná hustota hmoty ve vesmíru větší než určitá kritická, pak by současná fáze expanze pozorovatelného vesmíru, „odchylka všeho ode všeho“, měla být nahrazena fáze komprese, „kolaps směrem ke středu“. Rozvíjejí se myšlenky o pulzujícím vývoji Země a s ním synchronním vývoji biologického života na planetě: planeta se buď rozpíná, nebo smršťuje, jako by dýchala.

Přepínání režimů HS a LS je matematickým ekvivalentem procesů jin-jang. LS-mód je zhoršení, zrychlení procesů, stažení do určitého centra a projev potenciálu; HS-mód je naopak zpomalením procesů a rozptylem, „obnovováním starých stop“, ponořením se do minulosti, obratem do říše neprojeveného.

Stárnou atomy?

Zase bude nebe

Ne stejný jako u nás...

F.Sologub

Kvantová mechanika tvrdí nerozlišitelnost, identitu všech elementárních částic stejného druhu a podobně i atomů. Předpokládá se, že všechny mikroobjekty určitého typu jsou stejné, takže není možné rozlišit řekněme jeden foton od druhého nebo jeden atom vodíku od jiného atomu vodíku.

Synergický pohled na svět – evoluční pohled. Evoluce má průřezový charakter. Prostupuje všemi úrovněmi organizace inertních i živých. Předpokládá se, že současná éra vývoje vesmíru je spojena s expanzí galaxií. Z evolučního hlediska se lze pokusit považovat takový objekt za atom. Pak jsou na atomární úrovni organizace světa viditelné analogy života a dokonce i historie.

Jak již bylo zmíněno, k pochopení kvantově mechanické reality lze přistoupit řešením klasického problému, kvazilineární rovnice tepla s nelineárním zdrojem. A v tomto případě je možný i model atomu jako struktury spalování nelineárního prostředí. Samozřejmě je to pouze konstatování pro další výzkum.

Stabilní atom s nezměněnými hladinami, jak je uvažován ve stacionárním Schrödingerově problému v kvantové mechanice, odpovídá podobnému druhu modelu - vývoji procesů v nafouknutých režimech, ale pravděpodobně pouze v kvazistacionární fázi. (Režimy nafouknutí spolu s fází ultrarychlého růstu procesů mají také dlouhou počáteční kvazistacionární fázi.)

Model atomu podobného vodíku je tedy popsán tepelnou rovnicí s rozloženou hustotou a zdrojem a některé teplotní nehomogenity odpovídají stabilním stavům (hladinám) atomu. V tomto problému jsou spalování, tepelná vodivost (faktor, který pohlcuje nehomogenity) a dané rozložení hustoty. V kvazistacionární fázi se rozložení teplot prakticky nemění. Můžeme tedy předpokládat, že máme co do činění s úrovněmi, které jsou „zamrzlé“ v určitých vzdálenostech od středu.

Ale pokud začneme uvažovat o velkých časových intervalech, abychom překročili kvazistacionární fázi, pak zjistíme, že „hořící vlny“ se sbíhají, běží do středu, k analogu atomového jádra. „Život“ atomu odpovídá režimu LS se zostřením, režimu „běžící vlny“, kdy se intenzita procesu zvyšuje ve stále užší oblasti kolem středu. Pohled na atom jako na lokalizovaný kvazistacionární proces v prostředí se složitou strukturou je zřejmě plodný, protože umožňuje vysvětlit některá fakta, například vliv „rudého posuvu“ spektrálních čar ve vzdálených galaxiích.

Doposud se to předpokládalo různé faktory může způsobit jev rudého posuvu. Za prvé, podle obvyklého, nejběžnějšího výkladu může být tento jev způsoben rozpínáním galaxií v současné fázi vývoje vesmíru, doprovázeným Dopplerovým jevem. Za druhé, někteří vědci se drží verze, že za dočasnou změnu radiačních kvant je zodpovědný efekt „zčervenání kvant“ – „stárnutí“ kvant. Za třetí, v modelu, který zvažujeme, může být tento efekt způsoben „stárnutím“ samotných atomů. Vše je zde postaveno na evoluci v čase, včetně atom může být časově proměnná organizace.

Světlo z galaxií, které jsou ve značných vzdálenostech od Země, k nám dopadá v obrovských časových obdobích. Vidíme tyto galaxie takové, jaké byly před mnoha miliony let. Tato vzdálená minulost, jejíž důkazy k nám přicházejí ze stále větších vzdáleností, z našeho pohledu odpovídá raným fázím vývoje atomů. Hladiny těchto atomů měly být dále od středu a pak se pomalu přibližují k jádru. Když se tedy vydáme do minulosti, pozorujeme atomy, jejichž energetické hladiny se nacházejí stále dále od jádra. A to je právě ekvivalentní efektu rudého posuvu. A v principu je možné odhadnout jeho konstantu na základě těch konstant nelineárního prostředí, které jsme získali simulací atomu jako konvergujících spalovacích vln v režimu LS.

Růst a expanze měřítek Vesmíru může znamenat, že na makroúrovni, na rozdíl od mikroúrovně, existuje HS roztahovací režim všech měřítek, i když galaxie nemají žádnou mechanickou rychlost – jednoduše kvůli „ nabobtnání samotného prostoru“, v důsledku režimu chlazení HS. Pro pozorovatele obrázek vypadá, jako by se galaxie od sebe vzdalovaly vysokou rychlostí.

Pokusy sestavit model atomu jako nějaké vyvíjející se struktury s vlastní historií jsou velmi zajímavé. Pokud se takový model podaří důsledně vyvinout, pak bude možné předpokládat, že v mikrokosmu probíhají evoluční procesy, ale změny jsou hmatatelné pouze v gigantických časových obdobích.

Má "neživou" paměť?

Ale tvoje, přírodo, svět mlčí o dobách minulých

S úsměvem nejednoznačným a tajným.

F.I. Tyutchev

Některé kuriózní jevy nelineárního světa poukazují na prvky „paměti“, včetně procesů inertní přírody.

Za prvé, Tento - obnovení starých stop v režimu HS. Výše bylo zmíněno, že v médiích s dostatečně silnou nelinearitou může pravděpodobně dojít k samovolnému přepínání režimů LS a HS. Režim zvyšování intenzity procesu a úniku do centra (LS-režim) je nahrazen režimem chlazení a šíření (HS-mód), procesy jangového typu jsou nahrazeny procesy jinového typu. V režimu HS se proces šíří převážně „po starých kolejích“, protože tepelná vodivost těchto oblastí je v důsledku nelinearity koeficientu tepelné vodivosti výrazně vyšší než „studené“ oblasti zbytku média. .

Ale přesto se šíření, i když slabé, provádí také v chladném prostředí, to znamená, že struktura se stále více symetrizuje, její tvar degeneruje ze složitého na jednoduchý. Uzavření cyklů vzájemného přepínání opačně orientovaných režimů tedy sice značně prodlužuje „život“ struktury se silnou nelinearitou, ale nemůže ji učinit nesmrtelnou. Hromadění „paměťových“ prvků vede ke „stárnutí“ a v konečném důsledku i k „smrti“ složitých struktur, a to i přes jejich rytmický životní styl jako např. Yin Yang .

V procesech evoluce složitých struktur minulost nemizí. Zůstává existovat v jiném, pomalejším nebo méně intenzivním tempovém světě, „jemném“. Intenzivní procesy blízko středu v režimu LS jsou světem rychlého tempa. A stopy rozšiřování a mizení v HS-módu, zůstávající na periferii složité struktury, jsou světem pomalého tempa. Návrat ke starým pomalým procesům v uvažovaném modelu světa je v jistém smyslu obdobou podvědomí a ještě hlubší druhové paměti. Obecně řečeno, nic nezmizí, ale vše dál hoří v jiném, pomalém a pro nás málo postřehnutelném tempovém světě („subjektivním.“ – pozn. red.). Podobně je lidské podvědomí úložištěm všeho, co člověk kdy viděl, slyšel, udělal a poznal.

Možná by to nemělo být příliš překvapivé. Ve fyzice jsou již dlouho známy takové procesy, kdy chování systému nezávisí pouze na velikosti vnějšího vlivu na něj a jeho vlastních fluktuacích nyní, ale také na povaze procesů, které v něm proběhly v předchozích bodech. včas. To je například hystereze - zbytková magnetizace, zbytkové deformace atd. Historie systému tedy ovlivňuje jeho chování v současnosti.

Za druhé, paměť je informace o minulosti obsažené ve složité evoluční struktuře. Určité fragmenty (prostorové plochy) synchronního úseku stavby jsou indikátorem jejího minulého vývoje jako celku a další fragmenty budoucnosti. Pokud se například struktura vyvíjí se zhoršením v režimu hroutícím se směrem ke středu (LS-mód), pak aktuální průběh procesů v centru naznačuje povahu minulého vývoje celé struktury a průběh procesů na ní. periferie nyní naznačuje povahu jejího budoucího vývoje.

Třetí, paměť je vytváření vzorů, reprodukce matrice, která probíhá v evolučních procesech. Prvky paměti hrají roli katalyzátoru, umožňují výrazně urychlit evoluci, neopakovat dlouhou historickou cestu bloudění a náhodného výběru. Prostřednictvím paměti se navíc kombinují složité struktury, propojené do jediného celku. Je to takříkajíc evoluční lepidlo. Nakonec dochází k jemné interakci, kdy lze struktury propojovat slabými stopami („ocasy“) pomalých, zdánlivě zcela zmizelých procesů, prostřednictvím „úniku“ procesů mimo oblast jejich efektivní lokalizace. Při topologicky správném sjednocení dochází k výstupu do jiného tempového světa, ke zrychlení vývoje vzniklé struktury.

"Příroda neví o minulosti," řekl nám F.I. Tyutchev. Synergetika nás nutí pochybovat o správnosti těchto slov. Možná příroda ještě ví o minulosti. Problémem je naučit se najít informace o jeho předchozích stavech a procesech v evolučních strukturách.

Paměť... Možná to není jen vědomí předchozí zkušenosti, ale samotné informace o minulosti, rozlité Vesmírem. Myšlenka paměti je objektivizována. Paměť není to, co si pamatujeme, ale to, co si pamatujeme nás. Vzpomínka na „neživé“... Je to jen metafora?

„Když Velký dech vydechne, vše, co je ve svazcích forem, se musí roztáhnout. V důsledku této expanze, když je dosaženo posledního stupně svého zadržení, tato forma - ať už je to slunce, planeta nebo semeno rostliny - musí explodovat a rozmetat své fragmenty. Každý fragment nebo menší střed je odnesen do vesmíru, a tak vznikají nové planety, nové hvězdy, nová vegetace a nové životy.

(The Teaching of the Temple. T. 1. M .. ICR, 2001. S. 320)

Dvě cesty přírody: cesta selekce přes chaos a cesta rezonančního vzrušení

A tajemství života - dva způsoby -

Oba vedou ke stejnému cíli.

A bez ohledu na to, kam jít.

D.S. Merežkovskij

Dlouhá a obtížná cesta evoluce přírody je cestou překonání chaosu a vzniku struktur, náhodných variací, tvrdé konkurence a přežití nejsilnějších. Disipativní procesy provádějí „jíst“. Oslabení „zbytečného“ způsobeného chaosem na mikroúrovni (obecně na nižší úrovni organizace – pozn. red.) je základem výstupu do atraktorových struktur evoluce. Takto probíhala kosmická a biologická evoluce několik miliard let. Ale je to jediný možný způsob?

Živá příroda se naučila mnohonásobně zkrátit čas potřebný k dosažení požadovaných struktur sestavováním genetických programů. Nosič dědičnosti DNA se stává jakousi matricí, na které jsou postavena složitá proteinová těla a biologické prostředí. Je možné vytvořit něco složitého dostatečně rychle, aniž by se opakovala celá monstrózně namáhavá a dlouhá cesta evoluce přírody. Ví, jak to snížit milionkrát – od jednoduché buňky až po složitý organismus. Vždyť ani jeden živý systém v průběhu své ontogeneze znovu neprojde celou fylogenetickou cestu evoluce. To je velké tajemství morfogeneze!

Budování vzorů, duplikace matrice, je forma rezonanční buzení. Jedná se o „děrovací“ mechanismus, jako je reduplikace DNA, který funguje v otevřených nelineárních systémech.

Ano, obě cesty vedou ke stejným cílům – ke strukturám-atraktorům evoluce. A v tom má D.S. Merezhkovsky pravdu. Je ale jedno, kam jít, jakou cestu zvolit.

Selekce chaosem je pomalá cesta náhodné variace a evoluční selekce, postupný přechod od jednoduchých struktur ke stále složitějším. Cesta rezonančního buzení je rychlým přechodem do komplexu, mnohonásobným snížením časových a materiálových nákladů, iniciací požadovaných a, což je neméně důležité, struktur realizovatelných na daném médiu. Přitom je to jakoby cesta jógy, kdy meditace přispívá k nejkratšímu přístupu ke „strukturě-atraktoru“ a dochází ke krystalizaci ducha, vyššímu poznání, talentu.

Celá příroda je uspořádána tak, že v ní působí principy ekonomiky a růstu tempa evoluce. Ke zrychlení rychlosti procesů dochází v režimech zhoršení, které jsou charakteristické pro svět živé i „mrtvé“ přírody, za přítomnosti nelineární pozitivní zpětné vazby v těchto „smyčkách“. Pomocí rezonančního buzení se procesy stlačují v čase.

V důsledku evoluce příroda vyvinula určité mechanismy, které jsou záměrně znovu vytvořeny v jednoduchých nelineárních modelech prostřednictvím rezonančních efektů na otevřeném nelineárním médiu. Je potřeba prostředí správně „píchnout“ – udělat do něj drobné zásahy ve správný čas a na správném místě. Tyto vlivy je nutné správně prostorově rozložit, protože není důležitá síla (hodnota, trvání, inkluzivita atd.), ale její prostorová konfigurace, topologie, zejména prostorová symetrie. Pokud prostředí ovlivníme konfiguračně konzistentním způsobem s jeho vlastními strukturami, pak se před námi rozvine různé formy v něm skryté. Dojde k sebeorganizaci, odhalení toho nejniternějšího, k realizaci potenciálu.

A ať nás šosáci nestraší přízrakem Číňana nebo našeho ruského Velkého skoku vpřed. Příroda dělá tyto skoky, provádí toto kolosální stlačování času neustále, ve všech aktech vývoje živého.

Zrychlení procesu. Katalýza

Ten okamžik nezadržitelně letí...

N. Gumiljov

A v "mrtvých" existují mechanismy pro urychlení syntézy komplexu.

Katalýza je jedním z nejzajímavějších jevů studovaných v moderní chemii. Zejména jsou vyvíjeny modely procesů probíhajících na povrchu katalyzátoru. Na povrch krystalu, tedy na nějakou specifickou strukturu mřížky, náhodně padají atomy z prostředí, ve kterém probíhá katalytická reakce a jsou na mřížce fixovány v důsledku adsorpce a/nebo povrchových reakcí. Mřížka hraje roli matice, která umožňuje udržovat atomy v daných vzdálenostech. Dá se říci, že v průběhu času, s určitým zpožděním, se na něm provádějí analogy mnohačásticových srážek, které jsou studovány v synergetice.

Důvodem ultrarychlého vývoje procesu probíhajícího na mřížce je prudké zvýšení pravděpodobnosti komplexní reakce - analogie srážky mnoha částic. Během katalytického procesu dochází k „reprodukci“ produktu. Mřížka, na které probíhá katalytická reakce, není jen urychlovačem procesu, ale také prostředkem k výrobě látky požadovaného typu.

Matrice katalyzátoru umožňuje nenáhodné sčítání částic (například atomů), které na ni náhodně dopadají, to znamená provádět složité kolektivní interakce. Ke zrychlení procesů dochází díky určité prostorové organizaci katalytického povrchu, specifickému uspořádání, rozmístění atomů v mřížce. Zde je vidět hluboké spojení s koncepty rezonančního buzení v synergetice. Správná topologie vlivu na prostředí je ekvivalentní excitaci vlastní struktury v něm, správnému sjednocení atomů do komplexní molekuly. Formou rezonanční excitace v biologii je tedy reduplikace DNA, budovaná podle vzoru, což umožňuje výrazně urychlit biologické procesy.

Proč je příroda tak šetrná?

Příroda je jako rozvážný pán, který šetří, kde je třeba, aby dokázal být štědrý ve svém čase a místě. Je velkorysá ve svých činech a šetrná ve svých věcech.

G. Leibniz

V mnoha případech v chemii je jednoduše nevysvětlitelné, proč má molekula takovou stereometrii asociace a ne nějaká jiná. Často je to považováno pouze za experimentální fakt. Možný, možná jediný způsob, jak vysvětlit chemické vazby a chemické struktury, je vysvětlení založené na variačních principech. Ukazuje se, že určité konfigurace slučování atomů znamenají nejstabilnější stavy, protože odpovídají (přispívají) k minimalizaci energie nebo volné energie.

Nelineární analýza a synergetika umožňují zásadně odlišný přístup k hledání nejstabilnějších stavů a ​​struktur přírody. Takové hledání lze provádět na základě vůbec ne variačních principů minimalizace funkcionálů (energie, akce atd.). Navíc by bylo hezké pochopit, odkud pocházejí samotné variační nebo extrémní principy.

V synergetice se studují mechanismy samoorganizace přírody, jinými slovy, jak se dosahuje nejstabilnějších stavů.

Nejprve je ukázáno, že takových stavů může být mnoho pro jakýkoli více či méně složitý systém. Řešení nelineárního problému vede k jakémusi kvantovému efektu, k izolaci určitých stavů, k diskrétnosti evolučních cest. Existují například dva typy „vybudování“ média při konvektivní nestabilitě. Jedná se o klasické, dobře známé hexaedrické „Bénardovy buňky“, které tvoří strukturu typu „voštinové“, nebo o méně stabilní tetraedrické buňky.

Za druhé je odhalen samotný mechanismus „vypadnutí“ do stabilních stavů, na struktury-atraktory evoluce. Jedná se o mechanismus „překonání“ chaosu, soupeření dvou principů – chaotického, rozptylového, působícího prostřednictvím disipativních procesů a principu zvyšujícího nehomogenity v prostředí (díky nelineárním objemovým zdrojům). Jejich vzájemné působení vede k „požírání“, určuje jakoby sílu přitažlivosti k atraktoru, výběr z budoucnosti, podle ideálního modelu, z jedné z atraktorových struktur.

Synergetika také odhaluje další metodu úspory, stlačování procesů evoluce v čase, vypracované přírodou. Toto je rezonanční buzení. Malý, ale topologicky správně organizovaný vliv, který, jak řekl Leibniz, „ve svém čase a na svém místě“, se ukazuje jako mimořádně účinný. Neboť je ekvivalentní stabilním stavům samotného přírodního prostředí, jeho vlastním formám organizace.

V prostředí lze okamžitě vzbudit některou ze struktur-atraktorů a navíc tu požadovanou. Je možné dosáhnout atraktoru a obejít dlouhou cestu evoluce k němu s nevyhnutelným zničením všeho, co neodpovídá jeho správné organizaci. Spisovatel sci-fi Ivan Efremov by řekl, že je možné minimalizovat zlo – pekelníky. Ano, odpadá zbytečné vypalování média a radikálně se zkrátí doba k dosažení atraktoru, zkrátí se doba evoluce. Hrozí ale také velké skoky. To znamená, že je nutné znát zákonitosti správného uspořádání atraktorů adekvátní danému prostředí a nevnucovat systému pro něj neobvyklé formy organizace.

Svou roli při sjednocování struktur hrají i principy hospodárnosti. Při správném průběhu takového procesu se blíží okamžik zostření - v celém sjednoceném prostoru je stanovena vyšší míra. Celek se vyvíjí rychleji než jeho jednotlivé části.

Invarianty kolem nás

Doslov od redaktora

Myšlenky synergetiky jsou vypůjčeny ze života mnohostranné přírody, bez ohledu na to, jak abstraktní se mohou na první pohled zdát. Zákony organizace (struktury a vývoje) nesčetných přírodních systémů jsou totiž univerzální a bez ohledu na to, zda jsou živé nebo inertní. Máme na mysli především, obecný princip harmonizace systémy – mezi sebou a jejich části. Jde o princip Zlatý řez, sledovatelné jak v prostoru, tak v čase, tedy jak pro struktury, tak pro procesy, v jakémkoli měřítku od mikro světa po mega svět. Tento princip se zvláště jasně projevuje v biosféře, v člověku, fixovaném v jeho psychice, formujícím, formalizujícím princip KRÁSY, odrážejícím zákon PŘEDČEKÁVOSTI. Právě díky obecným pravidlům harmonie, která zajišťují, byť dočasnou, stabilitu, je rovnováha v té či oné soustavě i v rámci navzájem zcela nepodobných útvarů nastolena jako celek, např. ztrojnásobení jejich charakteristická měřítka.

V přírodě na všech jejích úrovních přísně funguje princip ANALOGIE, tak ctěný ve starověkých doktrínách - zákon podobnosti, izomorfismus. Postaral se o ni fraktál, „holografické“ zařízení, kdy je zpravidla ve středu systému (na začátku, v minulosti!) vysledována spirálová struktura („pramen potence“) a na periferii (na konci , v budoucnu!) větvení, turbulentní kvazi-chaotická organizace, která uzavírá systém a poskytuje mu výměnu s vnějším světem („natažená ruka“).

A není divu, že existuje určitá hluboká souvislost mezi relativním umístěním planetárních úrovní v Sluneční Soustava(což znamená atomový!) a charakteristické fáze lidského života. Takže my sami a vše kolem nás jedinečným způsobem ztělesňuje působení synergického principu rezonanční buzení. V důsledku toho by měl být prostor vyplněn nějakým neviditelným „tenkým“ médiem z jiného materiálu, ve kterém okamžitá cca. vyd.

Paralely vznikají se zastavením procesu reinkarnace, kdy jsou vykoupeny všechny „karmické dluhy“ periodických pobytů na pozemské rovině a přichází čas, kdy individualizované sebevědomí zůstane ve světě „božského vědomí“. - Poznámka. vyd.

To znamená, co se děje v černé díře (viz „Delphis“ č. 4 (28) / 2001), abych tak řekl, tj. PROTI singularita, popř za mimo naše současné fyzikální představy o prostoru, čase, gravitaci atd. je obsaženo jakoby v MINULOSTI? Je například „vnitřek“ neboli jádro galaxií také jejich minulostí? Černé díry jsou jako "okna zpět" a gravitační kolaps, vedoucí k fenoménu černé díry, je způsob, jak se vrátit do této minulosti? - Poznámka. vyd. ] Elenin G.G., Slinko M.G.. Matematické modelování elementární procesy na povrchu katalyzátoru//Věda, technologie, výpočetní experiment. M., Nauka, 1993. S. 99.

Příloha 2

OBSAH
ÚVOD	3
Kapitola č. 1 Proces organizace a sebeorganizace ve volné přírodě	4
1. Divoká zvěř	4
1.1 Organizace ve volné přírodě	6
1.2 Úrovně organizace divoké zvěře	8
1.3 Sebeorganizace ve volné přírodě	10
Závěr	13
Bibliografie	14

Úvod
Otázka živé přírody je jednou z nejstarších otázek v biologii, protože zájem o ni sahá až do starověku. Definice živé přírody uvedené v různých dobách nemohly být vyčerpávající kvůli nedostatku dostatečných údajů. Teprve následný rozvoj biologie vedl k novému chápání podstaty živé pyrody, definování vlastností živého.
Náš svět, vše, co v něm lze pozorovat, prochází neustálými změnami – pozorujeme jeho pokračující vývoj. Lamarck považoval za hlavní důvod evoluce vrozenou (vlastní Stvořiteli) touhu po komplikaci a sebezdokonalování její organizace, která je vlastní živé přírodě. Za druhý faktor evoluce označil vliv vnějšího prostředí.
Existuje například další poloha. Podle Bohrova principu máme právo považovat za existující pouze to, co je pozorovatelné nebo tak může být učiněno. Proto takové síly neexistují. Vše, co se kolem nás děje, tedy můžeme považovat za proces sebeorganizace, tedy proces probíhající díky vnitřním podnětům, které nevyžadují zásah vnějších faktorů, které do systému nepatří.
Vidíme dva důležité procesy probíhající v živé přírodě – organizaci a sebeorganizaci. Každý z těchto procesů si nepochybně dělá svého „roztoče“, má v oblasti živé přírody svůj specifický význam.
Proto je smyslem mé práce podrobné zvážení procesů organizace a sebeorganizace. Úkolem mé práce je určit podstatu těchto procesů, stejně jako identifikovat jejich odlišnosti a společné rysy.

Kapitola č. 1: Proces organizace a sebeorganizace ve volné přírodě
1.Divoká zvěř
Příroda je hmotný svět vesmír , v podstatě - hlavní objekt studovat vědu. V běžném životě se slovo „příroda“ často používá ve smyslu přirozený místo výskytu (vše, co není stvořeno člověkem). Celý hmotný svět lze rozdělit na dvě složky – neživou a živou přírodu.
neživá příroda popř inertní hmota prezentované ve formuláři látek a polí , které mají energie . Je organizován do několika úrovní:elementární částice, atomy, chemické prvky, nebeská tělesa, hvězdy, galaxie a vesmír . Látka může být v jedné z několikaagregované stavy(například: plyn, kapalina, pevná látka, plazma Po uspořádání objektů vesmíru podle jejich velikosti Sukhonos S.I. objevená periodicita. Rozvoj neživé přírody vedl ke vzniku živé přírody.
Divoká zvěř je soubor organismů. Biologie se zabývá studiem živé přírody (z řeckého bios - život a logos - učení, věda).
Zájem o poznání živé přírody v člověku vznikl již velmi dávno, ještě v primitivní době, a úzce souvisel s jeho nejdůležitějšími potřebami: potravou, léky, oblečením, bydlením atd. Avšak teprve v prvních starověkých civilizacích začali lidé cíleně a systematicky studovat živé organismy, sestavovat seznamy zvířat a rostlin obývajících různé oblasti Země. 1
Rozdělen do pěti království: viry, bakterie, houby, rostliny a zvířata . Živá příroda je organizována v ekosystémy , které tvoří biosféra . Hlavním atributem živé hmoty jegenetické informace, projevující se v replikace a mutace . Rozvoj divoké zvěře vedl ke vzniku lidstvo . Svět divoké zvěře se nám jeví jako mobilní, proměnlivý a překvapivě rozmanitý.
Často se definice života redukuje na seznam charakteristických vlastností (nebo odlišností od neživé hmoty):
složitá, uspořádaná struktura;
aktivní reakce na vnější vlivy nebo podráždění;
v procesu vývoje se nejen mění, ale také se stávají složitějšími;
schopnost reprodukce;
schopnost přenášet dědičné informace z rodičů na potomky;
přizpůsobivost prostředí;
přijímat energii z vnějšího prostředí a využívat ji k udržení vlastního pořádku. 2
Existují takové pojmy, jako je prostředí a podmínky pro existenci organismů, respektive jejich schopnost organizovat se a samoorganizovat se ve volné přírodě.
Pojďme se na tyto procesy podívat blíže.

1.1.Organizace ve volné přírodě
Organizací systému se rozumí změna jeho struktury, zajištění konzistentního chování nebo fungování systému, které je dáno vnějšími podmínkami.
Vědci různých dob věnovali pozornost různému stupni organizace živé hmoty. Ještě v minulém století hovořil německý botanik M. Schleiden o odlišném uspořádání živých těl. V té době byla vytvořena buněčná teorie živé hmoty. Německý evoluční biolog E. Haeckel považoval protoplazmu buňky za heterogenní a sestávající z částic, které nazval plastidula. Podle anglického filozofa G. Spencera (1820-1903) nejsou plastiduly statické, ale jsou ve stavu stálé funkční aktivity, v souvislosti s níž byly nazývány fyziologickými jednotkami. Tak byla potvrzena myšlenka diskrétnosti, tzn. dělitelnost živé hmoty na součásti nižší organizace, které byly přisuzovány zcela určité funkce. 3
Koncept strukturních úrovní živé hmoty zahrnuje reprezentace systemicity a organické integrity živých organismů s ní spojených. Historie teorie systémů však začala mechanistickým chápáním organizace živé hmoty, podle níž bylo vše „vyšší“ redukováno na „nižší“: životní procesy – na soubor fyzikálně-chemických reakcí a organizace organismu - k interakci molekul, buněk, tkání, orgánů atd. Kvalitativní znaky živých organismů byly popřeny. V té době se jeden z představitelů fyziologického determinismu, francouzský patofyziolog C. Bernard (1813-1878), domníval, že všechny struktury a procesy v mnohobuněčném organismu jsou určovány vnitřními příčinami, jejichž podstata nebyla dosud dešifrována.
Historicky koncept „strukturálních úrovní“ nezavedli biologové, ale filozofové. Koncept strukturálních úrovní byl poprvé navržen ve 20. letech 20. století. V souladu s tímto konceptem se strukturální úrovně liší nejen třídami složitosti, ale také funkčními vzorci. Koncept navíc zahrnuje hierarchii strukturálních úrovní, ve které je každá následující úroveň zahrnuta do té předchozí a tvoří tak jeden celek, kde nejnižší úroveň je obsažena v nejvyšší. Koncept úrovní organizace se tak spojuje s organickou integritou.
Koncept strukturálních úrovní byl dále rozvíjen. Nejplněji odráží objektivní realitu, která se vyvinula v průběhu historického vývoje živé přírody.

1.2 Úrovně organizace volně žijících živočichů
Živá příroda má složitou strukturu. Rozlišují se v ní úrovně: molekulární, buněčná, organismická, populačně-druhová, biocenotická a biosférická.
Molekulární - nejstarší úroveň struktury živé přírody, hraničící s neživou přírodou. Na této úrovni se studuje chemické složení a struktura molekul komplexních organických látek, které tvoří buňku (proteiny, nukleové kyseliny atd.), a také role nukleových kyselin při ukládání dědičné informace, proteinů v tvorba buněčných struktur, v životních procesech buňky.
Buněčná úroveň života, včetně molekulární úrovně. zvažuje složitou strukturu buňky, přítomnost membrány, plazmatické membrány, jádra, cytoplazmy a dalších organel v ní; jeho vlastní rozmanité životní procesy: růst, vývoj, dělení, metabolismus, stejně jako podobná struktura a životně důležitá aktivita buněk rostlinných, živočišných, houbových a bakteriálních organismů. 4
Organizační úroveň, včetně molekulární a buněčné. Studuje podobnost organismů z různých říší divoké zvěře – jejich buněčnou stavbu, podobnou stavbu buněk a procesy života v nich probíhajících a odhaluje rozdíly mezi rostlinami a živočichy ve struktuře a způsobech výživy a také uvažuje o souvislostech organismů s prostředím, jejich adaptabilita na něj.
Populace-druh - nadorganická úroveň života, která zahrnuje úroveň organismu. V jeho pozornosti jsou nutriční, teritoriální a rodinné vazby mezi jedinci druhu, jejich spojení s faktory neživé přírody, plus omezení ekologických vzorců a evolučních procesů na tuto úroveň.
Biocenotická životní úroveň, což je společenství jednotlivců odlišné typy na určitém území, spojených různými vnitrodruhovými a mezidruhovými vztahy, ale i faktory neživé přírody. Manifestace na této úrovni environmentálních vzorců a evolučních procesů.
Biosférický - nejvyšší úroveň organizace života. Biosféra je biologickým obalem Země, souhrnem veškeré živé populace. Oběh látek a přeměna energie v biosféře jsou základem její celistvosti, role živých organismů v ní. Úloha sluneční energie v koloběhu hmoty, význam rostlin a fotosyntézy při absorpci a využití sluneční energie pro udržení života celé rozmanitosti druhů na Zemi, pro udržení rovnováhy.

1.3 Samoorganizace ve volné přírodě
Samoorganizace je přirozeným vědeckým vyjádřením procesu samopohybu hmoty. Schopnost sebeorganizace mají systémy živé a neživé přírody, stejně jako umělé systémy. Sebeorganizace je charakterizována vznikem vnitřně koordinovaného fungování díky vnitřním souvislostem a spojením s vnější prostředí. Kromě toho jsou pojmy funkce a struktura systému úzce propojeny; systém je organizovaný, tzn. změní strukturu kvůli provedení funkce.
Otázka vzájemné
atd.................

Chiralita je neslučitelnost objektu s jeho zrcadlovým obrazem jakoukoliv kombinací rotací a posunů v trojrozměrném prostoru. Mluvíme pouze o ideálním plochém zrcadle. Z praváka se to stáčí do leváka a naopak.

Chiralita je typická pro rostliny a zvířata a samotný termín pochází z řečtiny. χείρ - ruka.

Kříženci mají pravou a levou lasturu a dokonce i pravý a levý zobák (obr. 1).

"Zrcadlo" je běžné v neživé přírodě (obr. 2).

Rýže. 2. Fotografie ze stránky scienceblogs.com ("troitská varianta" č. 24(218), 6.12.2016)"border="0">

V poslední době přicházejí do módy „chirální“, tedy zrcadlové hodinky (pozor na nápis na ciferníku) (obr. 3).

A i v lingvistice je místo pro chiralitu! Jsou to palindromy: slova a věty-posouvače, např.: UTÍM STRÝČKU, TETU RADUEU, UTÍM TETU, STRÝČE RADUE nebo LEENSON - BOA, ALE NOS V PEKLE NEŽER!

Chiralita je pro chemiky a lékárníky velmi důležitá. Chemie se zabývá objekty v nanoměřítku (módní slovo „nano“ pochází z řečtiny. νάννος - trpaslík). Chiralitě v chemii je věnována monografie, na jejíž obálce (na snímku) napravo) jsou chirální kolony a dvě chirální hexahelicenové molekuly (od spirála- spirála).

A důležitost chirality pro medicínu symbolizuje obálka červnového čísla amerického magazínu Journal of Chemical Education pro rok 1996 (obr. 4). Na straně dobromyslně vrtícího psího ocasu je strukturní vzorec penicilaminu. Pes se dívá do zrcadla a odtud se dívá na něj děsivé zvíře s obnaženým chřtánem s tesáky, očima planoucíma ohněm a srstí stojící na konci. Stejný strukturní vzorec je zobrazen na boku šelmy ve formě zrcadlového obrazu prvního. Neméně výmluvný byl i název článku o chirálních drogách publikovaného v tomto čísle: „Když se molekuly léků podívají do zrcadla“. Proč "zrcadlový odraz" tak dramaticky mění vzhled molekuly? A jak jste věděli, že ty dvě molekuly jsou „zrcadlové antipody“?

Polarizace světla a optická aktivita

Od dob Newtona se ve vědě vedou diskuse o tom, zda jsou světlo vlny nebo částice. Newton věřil, že světlo se skládá z částic se dvěma póly – „severním“ a „jižním“. Francouzský fyzik Etienne Louis Malus představil koncept polarizovaného světla s jedním „pólovým“ směrem. Teorie Maluse se nepotvrdila, ale jméno zůstalo.

V roce 1816 vyslovil francouzský fyzik Augustin Jean Fresnel myšlenku, na tehdejší dobu nezvyklou, že světelné vlny jsou příčné, jako vlny na hladině vody.

Fresnel také vysvětlil jev polarizace světla: v běžném světle dochází k oscilacím náhodně, ve všech směrech kolmých ke směru paprsku. Světlo však při průchodu některými krystaly, jako je islandský trn nebo turmalín, získává zvláštní vlastnosti: vlny v něm oscilují pouze v jedné rovině. Obrazně řečeno, paprsek takového světla je jako vlněná nit, která se protahuje úzkou mezerou mezi dvěma ostrými žiletky. Pokud je druhý podobný krystal umístěn kolmo k prvnímu, polarizované světlo jím neprojde.

Běžné světlo od polarizovaného je možné rozeznat pomocí optických přístrojů - polarimetrů; používají je například fotografové: polarizační filtry pomáhají zbavit fotografii odlesků, které vznikají při odrazu světla od hladiny vody.

Ukázalo se, že při průchodu polarizovaného světla některými látkami se rovina polarizace otáčí. Tento jev poprvé objevil v roce 1811 francouzský fyzik Francois Dominique Arago v krystalech křemene. To je způsobeno strukturou krystalu. Přírodní krystaly křemene jsou asymetrické a jsou dvojího druhu, které se liší svým tvarem, jako předmět od jeho zrcadlového obrazu (obr. 5). Tyto krystaly otáčejí rovinu polarizace světla v opačných směrech; říkalo se jim pravák a levák.

V roce 1815 francouzský fyzik Jean Baptiste Biot a německý fyzik Thomas Johann Seebeck zjistili, že některé organické látky, jako je cukr a terpentýn, mají také schopnost otáčet rovinu polarizace, a to nejen v krystalických, ale i v tekutých, rozpuštěných a dokonce i plynné skupenství. Ukázalo se, že každý „barevný paprsek“ bílého světla se otáčí pod jiným úhlem. Rovina polarizace se nejvíce otáčí u fialových paprsků, nejméně u červených. Proto se bezbarvá látka v polarizovaném světle může zabarvit.

Stejně jako v případě krystalů mohou některé chemické sloučeniny existovat v pravotočivých i levotočivých variantách. Zůstalo však nejasné, s jakou vlastností molekul je tento jev spojen: nejpečlivější chemická analýza mezi nimi nedokázala odhalit žádné rozdíly! Takové druhy látek se nazývaly optické izomery a samotné sloučeniny se nazývaly opticky aktivní. Ukázalo se, že opticky aktivní látky mají i třetí typ izomeru – opticky neaktivní. To objevil v roce 1830 slavný švédský chemik Jöns Jacob Berzelius: kyselina vinná C 4 H 6 O 6 je opticky neaktivní a kyselina vinná přesně stejného složení má v roztoku pravotočivou rotaci. Nikdo ale nevěděl, zda existuje nepřirozeně se vyskytující „levá“ kyselina vinná – antipod pravotočivé.

Pasteurův objev

Optická aktivita krystalů fyziky byla spojena s jejich asymetrií; zcela symetrické krystaly, jako jsou krystaly kubické soli, jsou opticky neaktivní. Důvod optické aktivity molekul na dlouhou dobu zůstala zcela tajemná. První objev, který tento fenomén osvětlil, učinil v roce 1848 tehdy neznámý francouzský vědec Louis Pasteur. Ještě jako student se začal zajímat o chemii a krystalografii, pracoval pod již zmíněným Jeanem Baptistem Biotem a významným francouzským organickým chemikem Jeanem Baptistem Dumasem. Po absolvování Vyšší normální školy v Paříži pracoval mladý (bylo mu pouhých 26 let) Pasteur jako laborant u Antoina Balarda. Balar byl již slavným chemikem, který se o 22 let dříve proslavil objevem nového prvku - bromu. Dal svému asistentovi téma v krystalografii, neočekával, že to povede k vynikajícímu objevu.

Pasteur v rámci svého výzkumu připravil roztok sodné amonné soli opticky neaktivní kyseliny vinné a pomalým odpařováním vody získal krásné prizmatické krystaly této soli. Tyto krystaly, na rozdíl od krystalů kyseliny vinné, se ukázaly být asymetrické. Některé krystaly měly jednu charakteristickou plochu napravo, zatímco jiné měly jednu nalevo a tvar těchto dvou typů krystalů byl jakoby vzájemným zrcadlovým obrazem.

Tyto a další krystaly dopadly stejně. Pasteur věděl, že v takových případech se krystaly křemene otáčejí různými směry, a proto se rozhodl zkontrolovat, zda bude tento jev pozorován na soli, kterou obdržel. Pasteur, vyzbrojený lupou a pinzetou, pečlivě rozdělil krystaly na dvě hromádky. Jejich roztoky měly podle očekávání opačnou optickou rotaci a směs roztoků byla opticky neaktivní (pravá a levá polarizace byly vzájemně kompenzovány). Pasteur se tam nezastavil. Z každého ze dvou roztoků pomocí silné kyseliny sírové vytěsnil slabší organickou kyselinu. Dalo by se předpokládat, že v obou případech by byla získána původní kyselina vinná, která je opticky neaktivní. Ukázalo se však, že z jednoho roztoku nevznikla kyselina vinná, ale známá pravotočivá kyselina vinná a z jiného roztoku se také získala kyselina vinná, ale rotující doleva! Tyto kyseliny se nazývají d- víno (z lat. dexter- vpravo) a l- víno (z lat. laevus- vlevo, odjet). Následně se směr optické rotace začal označovat znaménky (+) a (–) a absolutní konfigurace molekuly v prostoru - písmeny R A S. Ukázalo se tedy, že neaktivní kyselina vinná je směsí stejných množství známé „pravé“ kyseliny vinné a dříve neznámé „levé“ kyseliny. To je důvod, proč stejná směs jejich molekul v krystalu nebo v roztoku nemá optickou aktivitu. Pro takovou směs se začal používat název „racemát“, z lat. racemus- hroznový. Dva antipody, které při smíchání ve stejném množství poskytují opticky neaktivní směs, se nazývají enantiomery (z řec. έναντίος - opak).

Pasteur si uvědomil význam svého experimentu, vyběhl z laboratoře a setkal se s laboratorním asistentem v kanceláři fyziky, přispěchal k němu a zvolal: "Právě jsem učinil velký objev!" Mimochodem, Pasteur měl s látkou velké štěstí: v budoucnu chemici objevili jen pár podobných případů krystalizace při určité teplotě směsi opticky odlišných krystalů, dostatečně velkých na to, aby je bylo možné oddělit pod lupou pomocí pinzety.

Pasteur objevil další dvě metody pro rozdělení racemátu na dva antipody. Biochemická metoda je založena na selektivní schopnosti některých mikroorganismů absorbovat pouze jeden z izomerů. Při návštěvě Německa mu jeden z lékárníků daroval dlouholetou láhev hroznové kyseliny, ve které se spustila zelená plíseň. Pasteur ve své laboratoři zjistil, že kdysi neaktivní kyselina se stala levorukou. Ukázalo se, že zelená plíseň houba Penicillum glaucum„jí“ pouze pravý izomer, levý ponechává nezměněný. Tato plíseň má stejný účinek na racemát kyseliny mandlové, pouze v tomto případě „sežere“ levotočivý izomer, aniž by se dotkl pravotočivého.

Třetí způsob separace racemátů byl čistě chemický. Pro něj bylo potřeba mít opticky aktivní látku, která by se při interakci s racemickou směsí vázala na každý z enantiomerů jinak. V důsledku toho dvě látky ve směsi nebudou antipody (enantiomery) a mohou být odděleny jako dvě různé látky. To lze vysvětlit takovým modelem na rovině. Vezměme si směs dvou antipodů – I a R. Jejich chemické vlastnosti jsou stejné. Zaveďme do směsi asymetrickou (chirální) složku, například Z, která může reagovat s jakýmkoliv místem v těchto enantiomerech. Získáme dvě látky: RZ a ZR (nebo RZ a RZ). Tyto struktury nejsou zrcadlově symetrické, takže se takové látky budou lišit čistě fyzikálně (bod tání, rozpustnost, něco jiného) a lze je oddělit.

Pasteur učinil mnoho dalších objevů, včetně očkování proti antraxu a vzteklině, zavedl aseptické a antiseptické metody.

Pasteurova studie, dokazující možnost „rozštěpení“ opticky neaktivní sloučeniny na antipody – enantiomery, vzbuzovala zpočátku u mnoha chemiků nedůvěru, nicméně stejně jako jeho následující práce přitahovala největší pozornost vědců. Již brzy Francouzský chemik Joseph Achille Le Bel pomocí třetí Pasteurovy metody rozštěpil několik alkoholů na opticky aktivní antipody. Německý chemik Johann Wislicenus zjistil, že existují dvě mléčné kyseliny: opticky neaktivní, která se tvoří v kyselém mléce (fermentovaná kyselina mléčná), a pravotočivá, která se objevuje v pracovním svalu (maso-mléčná kyselina). Takových příkladů bylo stále více a bylo potřeba teorie, která by vysvětlila, jak se od sebe molekuly antipodů liší.

Van't Hoffova teorie

Takovou teorii vytvořil mladý holandský vědec Jacob Hendrik van't Hoff, který v roce 1901 obdržel vůbec první Nobelovu cenu za chemii. Podle jeho teorie mohou být molekuly, stejně jako krystaly, chirální – „pravé“ a „levé“, přičemž jsou navzájem zrcadlovým obrazem. Nejjednodušším příkladem jsou molekuly, ve kterých je takzvaný asymetrický atom uhlíku obklopený čtyřmi různé skupiny. To lze demonstrovat na příkladu nejjednodušší aminokyseliny alaninu. Dvě vyobrazené molekuly nelze v prostoru kombinovat žádnými rotacemi (obr. 6, nahoře).

Mnoho vědců reagovalo na Van't Hoffovu teorii s nedůvěrou. A slavný německý organický chemik, vynikající experimentátor, profesor na univerzitě v Lipsku, Adolf Kolbe, vtrhl do obscénně drsného článku v Časopis fur praktische Chemie se zlomyslným názvem „Zeiche der Zeit“ („Znamení doby“). Porovnával van't Hoffovu teorii s „dinami lidské mysli“, s „kokotem oblečeným v módní oblečení a zakryla si tvář bílou a rudou, aby se dostala do slušné společnosti, ve které pro ni není místo. Kolbe napsal, že „ jistému lékaři van't Hoffovi, který zastává místo na utrechtské veterinární škole, se exaktní chemický výzkum evidentně nelíbí. Bylo mu příjemnější sedět na Pegasovi (pravděpodobně půjčeném z veterinární školy) a vyprávět světu, co viděl z chemického Parnasu... Skuteční badatelé jsou ohromeni, jak jsou téměř neznámí chemici bráni, aby tak sebejistě posoudili nejvyšší problém chemie - otázka prostorové polohy atomů, která se snad nikdy nevyřeší... Takový přístup k vědeckým otázkám nemá daleko k víře v čarodějnice a duchy. A takové chemiky je třeba vyloučit z řad skutečných vědců a počítat s táborem přírodních filozofů, kteří se od spiritistů liší jen velmi málo.».

Postupem času získala van't Hoffova teorie plné uznání. Každý chemik ví, že pokud je ve směsi stejný počet „pravých“ a „levých“ molekul, bude látka jako celek opticky neaktivní. Právě tyto látky se v baňce získávají jako výsledek konvenční chemické syntézy. A pouze v živých organismech, za účasti asymetrických činidel, jako jsou enzymy, vznikají asymetrické sloučeniny. V přírodě tedy převládají aminokyseliny a cukry pouze jedné konfigurace a tvorba jejich antipodů je potlačena. V některých případech lze různé enantiomery rozlišit bez jakýchkoliv přístrojů – když interagují odlišně s asymetrickými receptory v našem těle. Pozoruhodným příkladem je aminokyselina leucin: její pravotočivý izomer je sladký a levotočivý je hořký.

Samozřejmě se hned nabízí otázka, jak se na Zemi objevily první opticky aktivní chemické sloučeniny, například stejná přírodní pravotočivá kyselina vinná, nebo jak vznikly „asymetrické“ mikroorganismy, které se živí pouze jedním z enantiomerů. V nepřítomnosti člověka totiž nebyl nikdo, kdo by provedl řízenou syntézu opticky aktivních látek, nebyl nikdo, kdo by rozdělil krystaly na pravé a levé! Ukázalo se však, že takové otázky jsou natolik složité, že na ně dodnes neexistuje jednoznačná odpověď. Vědci se shodují pouze na tom, že existují asymetrická anorganická nebo fyzikální činidla (asymetrické katalyzátory, polarizované sluneční světlo, polarizované magnetické pole), které by mohly dát počáteční impuls asymetrické syntéze organických látek. Podobný jev pozorujeme v případě asymetrie "hmota - antihmota", neboť všechna vesmírná tělesa se skládají pouze z hmoty a k selekci došlo v nejranějších fázích vzniku Vesmíru.

Chirální léky

Chemici často označují enantiomery jako jedinou sloučeninu, protože jejich chemické vlastnosti jsou identické. Jejich biologická aktivita však může být zcela odlišná. Člověk je chirální bytost. A to platí nejen pro jeho vzhled. "Pravý" a "levý" lék, interagující s chirálními molekulami v těle, jako jsou enzymy, mohou působit odlišně. „Správný“ lék zapadne do jeho receptoru jako klíč k zámku a spustí požadovanou biochemickou reakci. Působení „nesprávného“ antipodu lze přirovnat k pokusu o otřesení pravá ruka levá ruka vašeho hosta. Potřeba opticky čistých enantiomerů se vysvětluje také tím, že často pouze jeden z nich má požadovaný terapeutický účinek, zatímco druhý antipod může být v nejlepším případě nepoužitelný a v nejhorším případě může způsobit nežádoucí vedlejší účinky nebo být dokonce toxický. To se ukázalo po senzačním tragickém příběhu thalidomidu, léku, který byl v 60. letech minulého století předepisován těhotným ženám jako účinný prášek na spaní a sedativum. Postupem času však jeho teratogenní vedlejší účinek (z řec. τέρας - monster) akci a narodilo se mnoho miminek s vrozenými deformacemi. Teprve koncem 80. let se ukázalo, že příčinou neštěstí byl pouze jeden z enantiomerů thalidomidu, pravotočivý, a pouze levotočivý izomer je silným uklidňujícím prostředkem (obr. 6 níže). Bohužel takový rozdíl v účinku lékových forem nebyl dříve znám, takže prodávaný thalidomid byl racemickou směsí obou antipodů. Liší se vzájemné domluvě v prostoru dvou fragmentů molekuly.

Ještě jeden příklad. Penicilamin, jehož struktura byla nakreslena na psu a vlku na obálce časopisu, je poměrně jednoduchý derivát aminokyseliny cysteinu. Tato látka se používá při akutních a chronických otravách mědí, rtutí, olovem a dalšími těžkými kovy, protože má schopnost tvořit silné komplexy s ionty těchto kovů; vzniklé komplexy jsou odstraněny ledvinami. Penicilamin se také používá u různých forem revmatoidní artritidy, v řadě dalších případů. V tomto případě se používá pouze „levá“ forma léku, protože „pravá“ forma je toxická a může vést ke slepotě.

Stává se také, že každý enantiomer má svůj vlastní specifický účinek. Ano, levá ruka S Tyroxin (Levotroid) je přirozeně se vyskytující hormon štítné žlázy. Pravotočivý R-tyroxin (dextroid) snižuje hladinu cholesterolu v krvi. Někteří výrobci přicházejí s palindromickými obchodními názvy pro takové případy, jako je darvon a novrad pro syntetické narkotické analgetikum a lék proti kašli.

V současné době se mnoho léčiv vyrábí ve formě opticky čistých sloučenin. Získávají se třemi metodami: separací racemických směsí, modifikací přírodních opticky aktivních sloučenin a přímou syntézou. Posledně jmenovaný také vyžaduje chirální zdroje, protože jakékoli jiné konvenční syntetické způsoby poskytují racemát. To je mimochodem jedním z důvodů velmi vysokých nákladů na některé léky, protože řízená syntéza pouze jednoho z nich je obtížný úkol. Proto není divu, že z mnoha syntetických chirálních léčiv vyráběných po celém světě je pouze malá část opticky čistá, zbytek jsou racemáty.

Pro chiralitu molekul, viz také:
Kapitola Původ chirální čistoty z knihy Michaila Nikitina