Современные проблемы биологии

Характерные черты развития биологии в ХХ веке. Исследования молекулярного и субмолекулярного уровней живой материи. Упрочнение связей биологии с физикой, химией, математикой и кибернетикой. Усиление тенденции к количественной интерпретации явлений жизни (математизация биологии). Сближение морфологии, физиологии, биохимии и молекулярной биологии. Распространение исторического метода из области морфологии в генетику, экспериментальную эмбриологию, гистологию, физиологию, биохимию и молекулярную биологию. Синтез сравнительного, экспериментального и исторического методов.

Происхождение жизни на Земле. Концепция абиогенеза. Теория биохимической эволюции А. И. Опарина. Эксперименты по синтезу мономеров белков и нуклеинов кислот из неорганических веществ. Открытие Т. Чеком и С. Альтманом рибозимов. Каталитические свойства РНК. «Мир РНК» как предшественник современной жизни. Эволюция РНК, становление механизмов биосинтеза белка. Появление и эволюция мембран. Общий предок всего живого LUKA.

Теория симбиогенеза: происхождение эукариотической клетки. Идея симбиогенеза в работах русских ученых: А. С. Фаминцына, К. С. Мережковского, Б. М. Козо-Полянского. Работы Линн Маргулис. Эндосимбиотическая гипотеза происхождения эукариотической клетки. Происхождение митохондрий, хлоропластов и двигательных структур (ундулиподий) от свободноживущих бактерий. Экспериментальные данные цитологических и молекулярно-генетических исследований, подтверждающие их происхождение из прокариотических клеток. Генетическая система хлоропластов и митохондрий.

Клеточная теория. Стволовые клетки животных и растений. Меристемы растений и процессы дифференцировки клеток. Клональное микроразмножение растений в культуре тканей. Проблемы клонирования у животных. Биотехнологическое направление в медицине и клеточные технологии. Использование стволовых клеток человека в современной медицине.

Современные проблемы генетики и молекулярной биологии. Достижения молекулярной биологии. Расшифровка структуры геномов. Создание банков генов. Изучение молекулярных основ эволюции, дифференцировки, биоразнообразия, развития и старения, канцерогенеза, иммунитета и др. Создание методов диагностики и лечения генетических болезней, вирусных заболеваний. Создание новых биотехнологий производства пищевых продуктов и разнообразных биологически активных соединений (гормонов, антигормонов, энергоносителей)

Синергетика – наука о самоорганизации. Работы И. Пригожина. Феномен биологической самоорганизации. Самоорганизация живых организмов различных уровней. Основные характеристики самоорганизующихся систем: открытость, избирательность внешней информации, нелинейность, диссипативность. Современные исследования в области самоорганизации живых организмов.

Социогуманитарная парадигма в биологии. Возрождение элементов натурфилософии во второй половине ХХ века. Основные положения современной натурфилософии - сходство, родство, сопоставимость человека с другими живыми существами, человеческого социума – с их сообществами (биосоциальными системами). Внесение в биологию концепций, разработанных в русле социальных и гуманитарных наук. Растущая социогуманитарная компонента современной биологии. Биофилософия и биоэтика. Концепция социобиологии. Работы Э. Уилсона, Ч. Ламсена, этологов К. Лоренса. Н. Тинбергена.

Учение о биосфере

История формирования взглядов на единство природы. Представления Ж.Б. Ламарка о целостности живой природы. Появление термина «биосфера» в работах Э.Зюсса. Развитие представлений о биосфере. Современные взгляды на структуру и функционирование биосферы.

Физические предпосылки формирования биосферы. Происхождение Солнечной системы и Земли. Специфика Земли как основа возможности появления на ней биосферы. Условия формирования биосферы. Магнитосфера и ее роль в возникновении и развитии жизни на Земле. Строение земной коры. Основные формы существования химических элементов в земной коре. Классификация основных форм по В.И.Вернадскому и по современным представлениям.

Становление взглядов В.И.Вернадского на биосферу. Основы учения Вернадского о биосфере. Компоненты биосферы – по взглядам В.И.Вернадского и по современным представлениям. Характеристика косного, биокосного и биогенного элементов биосферы. Границы биосферы по представлениям В.И.Вернадского. Специфика живого вещества биосферы. Свойства и функции живого вещества. Современные представления о функциях живого вещества. Функции биосферы. Эволюция биосферы. Основные этапы становления биосферы. Понятие о ноосфере.

Соотношение биосферы и других оболочек Земли. Экологические подразделение геосферы, атмосферы и гидросферы. Особенности условий обитания в них. Границыи распространениебиосферы по современным представлениям.Иерархичность структуры биосферы. Экосистемы как элементы биосферы Понятие о потоке энергии.Потоки энергии в экосистемах.Преобразование энергии в экосистемах.Понятие о первичной, вторичной и полной биологической продукции. Продуктивность биомов Земли. Продуктивность океана. Естественные и искусственные экосистемы. Биологическое многообразие как явление в биосфере.

Географические явления в биосфере. Эволюция поверхности Земли. Гипотезы орогенеза – дрейф континентов, спрединг морского дна, мантийная конвекция. Зональность и азональность, целостность, полярная асимметрия и др. Геохимические ландшафты и барьеры. Большой и малый круговорот веществ в биосфере. Причины и движущие силы круговоротов. Понятие о резервном и обменном фондах биогеохимических круговоротов. Типы круговоротов. Круговорот воды. Углеродный обмен в биосфере. Круговорот кислорода. Круговорот азота и фосфора. Природа биогенной миграции атомов. Биогеохимические принципы.

Современный этап развития биосферы. Ноосфера — сфера разума. Развитие цивилизации и связанные с ней кризисы. Пути выхода из экологических кризисов продуцентов и консументов. Кризис редуцентов и возможные пути решения возникших проблем. Признаки энергетического кризиса в биосфере. Возможности и перспективы сосуществования биосферы и цивилизации. Современный взгляд на ноосферу, основные признаки ноосферы. Техносфера. Формирование экоцентризма как мировоззрения.