Контрольная работа по "Концепции Современного Естествознания"

Поиски основы естественной классификации химических элементов и их систематизации начались задолго до открытия Периодического закона. Трудности, с которыми сталкивались естествоиспытатели, которые первыми работали в этой области, были вызваны недостаточностью экспериментальных данных: в начале XIX века число известных химических элементов было ещё слишком мало, а принятые значения атомных масс многих элементов неточны.

В марте 1869 года русский химик Дмитрий Иванович Менделеев представил Русскому химическому  обществу сообщение об открытии им Периодического закона химических элементов. В том же году вышло первое издание менделеевского учебника «Основы химии», в котором была приведена его периодическая таблица. Для предсказания свойств простых веществ и соединений Менделеев исходил из того, что свойства каждого элемента являются промежуточными между соответствующими свойствами двух соседних элементов в группе периодической таблицы (то есть сверху и снизу) и одновременно двух соседних элементов в периоде (слева и справа).

В 1871 года в итоговой статье «Периодическая законность химических элементов» Менделеев дал следующую  формулировку Периодического закона: «Свойства элементов, а потому и  свойства образуемых ими простых  и сложных тел стоят в периодической  зависимости от атомного веса». Тогда же Менделеев придал своей периодической таблице вид, ставший классическим.  

В отличие от своих предшественников, Менделеев  не только составил таблицу и указал на наличие несомненных закономерностей  в численных величинах атомных  весов, но и решился назвать эти закономерности общим законом природы. На основании предположения, что атомная масса предопределяет свойства элемента, он взял на себя смелость изменить принятые атомные веса некоторых элементов и подробно описать свойства неоткрытых ещё элементов. 

Д. И. Менделеев  на протяжении многих лет боролся  за признание Периодического закона; его идеи получили признание только после того, как были открыты предсказанные Менделеевым элементы: галлий, скандий и германий- соответственно экаалюминий, экабор и экасилиций. С середины 1880-х годов Периодический закон был окончательно признан в качестве одной из теоретических основ химии. 

В XX веке Периодический закон продолжал своё развитие. В начале XX века Периодическая система элементов неоднократно видоизменялась для приведения в соответствие с новейшими научными данными. Д. И. Менделеев и У. Рамзай (Сэр Уильям Рамзай- английский химик, лауреат Нобелевской премии по химии 1904 года) пришли к выводу о необходимости образования в таблице нулевой группы элементов, в которую вошли инертные газы. Инертные газы явились, таким образом, элементами, переходными между галогенами и щелочными металлами. Б. Браунер нашёл решение проблемы размещения в таблице редкоземельных элементов, предложив в 1902 г. помещать все РЗЭ (Редкоземельные элементы- группа из 17 элементов, металлы серебристо-белого цвета, имеющие сходные химические свойства) в одну ячейку; в предложенном им длинном варианте таблицы шестой период таблицы был длиннее, чем четвёртый и пятый, которые, в свою очередь, длиннее, чем второй и третий периоды. 

Дальнейшее развитие Периодического закона было связано  с успехами физики: установление делимости  атома на основании открытия электрона  и радиоактивности в конце  концов позволило понять причины  периодичности свойств химических элементов и создать теорию Периодической системы. 

Для химии серьёзную  проблему составляла необходимость  размещения в Периодической таблице  многочисленных продуктов радиоактивного распада, имеющих близкие атомные  массы, но значительно отличающихся периодами полураспада. Т. Сведберг (Теодор Сведберг- шведский физико-химик, член Шведской королевской академии наук) в 1909 г. доказал, что свинец и неон, полученные в результате радиоактивного распада и отличающиеся по величине атомных масс от «обычных» элементов, химически им полностью тождественны. В 1911 г. Ф. Содди (Фредерик Содди английский радиохимик, член Лондонского королевского общества (1910), лауреат Нобелевской премии по химии (1921) предложил размещать химически неразличимые элементы, имеющие различные атомные массы (изотопы) в одной ячейке таблицы.

В 1913 г. Г. Мозли (Генри Гвин Джефрис Мозли- английский физик, один из основоположников рентгеновской спектроскопии) установил, что корень из характеристической частоты рентгеновского излучения элемента (ν) линейно зависит от целочисленной величины — атомного номера (Z), который совпадает с номером элемента в Периодической таблице.

Закон Мозли  дал возможность экспериментально определить положение элементов  в Периодической таблице. Атомный номер, совпадающий, как предположил в 1911 г. голландский физик А. Ван ден Брук, с величиной положительного заряда ядра атома, стал основой классификации химических элементов. В 1920 г. английский физик Дж. Чедвик экспериментально подтвердил гипотезу Ван ден Брука; тем самым был раскрыт физический смысл порядкового номера элемента в Периодической системе. Периодический закон получил современную формулировку: «Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов элементов».

В 1921—1923 гг., основываясь  на модели атома Бора-Зоммерфельда, представляющей собой компромисс между  классическими и квантовыми представлениями, Н. Бор (Нильс Хенрик Давид Бор- датский физик-теоретик и общественный деятель, один из создателей современной физики) заложил основы формальной теории Периодической системы. Причина периодичности свойств элементов, как показал Бор, заключалась в периодическом повторении строения внешнего электронного уровня атома.

Были разработаны  полудлинный и длинный варианты Периодической таблицы, состоящие  из блоков, в которых внешние электронные  орбитали атомов одинаковы по орбитальному квантовому числу (в упрощённом представлении  — по форме). В химии орбитальные  квантовые числа обозначаются буквами s, p, d и f. В s- блок входят щелочные и щёлочноземельные металлы, в d — переходные металлы, в f — лантаноиды и актиноиды, в p — остальные элементы. Термины лантаноиды и актиноиды были предложены профессором ЛГУ С. А. Щукаревым в 1948 году.

В середине XX века В. М. Клечковский (Клечковский Всеволод Маврикиевич- советский агрохимик) эмпирически установил и теоретически обосновал правило, описывающее последовательность заполнения электронных орбиталей атомов по мере роста заряда ядра. В отличие от предыдущих подходов, это правило учитывает взаимодействие между электронами в атоме. [6] 

3) Биологический вид - таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид — реально существующая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов.

К концу XVII века произошло накопление сведений о  многообразии форм животных и растений. Это привело к представлению о виде как о вполне реальных группах особей, похожих друг на друга примерно так же, как походят друг на друга члены одной семьи, и отличимых от других таких же групп особей. Видом считались, например, волк, лисица, ворона, галка, дуб, берёза, пшеница, овёс. 

Возрастание числа  описываемых видов требовало  стандартизации их названий и построения иерархической системы и более крупных систематических единиц. Основополагающая работа в этом направлении — «Система природы» (1735) шведского натуралиста Карла Линнея, в этом труде были заложены основы современной систематики животных и растений. Линней объединил близкие виды в роды, а сходные роды — в отряды и классы, ввёл для обозначения вида двойную латинскую номенклатуру (так называемую бинарную номенклатуру), в которой каждый вид обозначается названием рода и следующим за ним видовым названием.

В конце XVIII века система Линнея была принята большинством биологов в мире. 

В первой половине XIX века французский учёный Жорж Кювье  разработал понятие типов строения, после чего тип как высший таксон, то есть высшая систематическая категория, был введён в линнеевскую систему. В это же время стали складываться представления об изменении вида в процессе развития живой природы. В результате появилась эволюционная теория Ч. Дарвина, которая показала необходимость при построении естественной филогенетической системы исходить из преемственной генетической связи между формами живых организмов. 

К концу XIX века накопился большой материал по внутривидовой  географической изменчивости и было введено понятие подвидов. Накопление числа описанных видов и подвидов животных, растений и микроорганизмов (к середине XX века оно превысило два миллиона) привело, с одной стороны, к «дроблению» вида и описанию любых локальных форм в качестве вида, с другой стороны, — стали «укрупнять» вид, описывая в качестве вида группы или ряды географических рас (подвидов), образующих совокупность явно родственных и обычно связанных друг с другом переходами форм. В результате в систематике появились понятия «мелких» видов — жорданонов (по имени французского ботаника Алексиса Жордана), «больших» видов — линнеонов (по имени Линнея). Среди последних стали различать монотипические и политипические виды (последние состоят из ряда подвидов).  

Классический  период в развитии систематики завершила  работа русского натуралиста А. П. Семёнова-Тян-Шанского, принявшего за основу линнеон и давшего определения различных подвидовых категорий (подвид, морфа, аберрация).

Научное название вида биномиально, то есть состоит из двух слов: названия рода, к которому принадлежит данный вид, и второго  слова, называемого в ботанике видовым эпитетом, а в зоологии — видовым названием. Первое слово — существительное в единственном числе; второе — либо прилагательное в именительном падеже, согласованное в роде (мужском, женском или среднем) с родовым названием, либо существительное в родительном падеже. Первое слово пишется с заглавной буквы, второе — со строчной. Например, Ящерица прыткая. [2] 

Вид - совокупность популяций особей:

- способных к  скрещиванию с образованием плодовитого  потомства; 

- населяющих  определенный ареал; 

- обладающих рядом общих морфо- и физиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической и биотической средой; и

- отделенных  от других таких же групп  особей практически полным отсутствием  гибридных форм.

Биологический вид является:

- основной структурной единицей в системе живых организмов;

- качественным  этапом их эволюции;

- основная таксономическая  категория в биологической систематике.

В пределах вида различают полувиды, подвиды, экотипы, популяции и микропопуляции .

В действительности мир живых существ удивительно разнообразен и, по самым скромным подсчетам, насчитывает более 1 млн. видов животных (по мнению некоторых зоологов, даже значительно больше 2 млн.) и, по-видимому, не менее 350 тыс. видов растений (некоторые ботаники доводят эту цифру до полмиллиона).

Ученые уже  насчитывают около 80 тыс. видов моллюсков, 27 тыс. паукообразных, 20 тыс. ракообразных, 18 тыс. рыб, 15 тыс. червей, по 5 тыс. иглокожих  и губок, 4 тыс. рептилий и т. д.

Млекопитающих насчитывают около 3500 видов, но число  это не окончательное, оно непрерывно увеличивается, так как ученые ежегодно находят и описывают до 30 - 40 видов, ранее неизвестных науке, в основном это виды мелких грызунов и летучих мышей. Виды крупных млекопитающих, таких, как слон, буйвол, медведь, немногочисленны. В большинстве мест преобладают мелкие зверьки, причем на обширных участках континентов первое место по численности занимают грызуны .

Но первое место  по числу видов и по значению в  жизни людей занимают насекомые. По предположениям одних энтомологов, число видов известных науке насекомых уже достигло 1 500 000, по другим предположениям, их (вместе с теми, которые пока еще не открыты) около 10 млн. Утверждают, что только 1% видов насекомых приносит вред продуктам, вещам и постройкам, ценным растениям полей, огородов, садов, лесным породам, сельскохозяйственным животным и здоровью самих людей, остальные - полезны или безвредны.

Существует по крайней мере тридцать тысяч разновидностей рыб, живущих во всевозможных водоемах. [3] 

Критерии вида - совокупность определенных признаков, свойственных только одному какому-либо виду.

Морфологический критерий - Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида; характеристика особенностей строения представителей одного вида;

Физиологический критерий - Сходство всех процессов жизнедеятельности, и прежде всего размножения. Представители разных видов, как правило, не скрещиваются или их потомство бесплодно;

Биохимический критерий - Видовая специфичность белков и нуклеиновых кислот;