CC BY
34
записывают лишь результаты выполнения действий и сдают работы учителю для контроля.
После того как каждое действие рассматриваемого метода сформировано при изучении конкретных тем, можно обучать учащихся методу в целом. Формировать метод в целом предлагаем в 9-м классе при изучении раздела «Механика», когда все действия метода сформированы у учащихся. Для этого нужны определенные дидактические средства, а именно задачи-проблемы, которые можно решать с применением энергетического метода.
список источников и ЛИТЕРАТУРЫ
1. Официальный информационный портал Единого государственного экзамена [Электронный
ресурс]. - Режим доступа: http://www.edu.ru (дата обращения 14.11.2011).
2. Федеральный институт педагогических измерений [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fipi.ru (дата обращения 14.11.2011).
3. Анофрикова С. В., Стефанова Г. П. Применение задач в процессе обучения физике: Учеб. пособие для студентов физ. ф-тов пед. ин-тов. - М.: Прометей, 1991. - 176 с.
4. Анофрикова С. В. Азбука учительской деятельности, иллюстрированная примерами деятельности учителя физики: В 2 ч. - Ч. 1. Разработка уроков. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Прометей, 2001.- 324 с.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПОНЯТИЯ «СОПРЯЖЕНИЕ» В ПОНИМАНИИ КОЭВОЛЮЦИИ ТИПОВ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ОРГАНИЗМОВ
THE METHODOLOGICAL ROLE OF THE CONCEPT OF "COUPLING" IN THE UNDERSTANDING OF COEVOLUTION OF TYPES OF METABOLISM AND HABITAT OF ORGANISMS
И. А. Третьякова С. М. Похлебаев
Понятие «сопряжение» может использоваться не только при характеристике конкретных физических, химических и биологических явлений (в узком смысле), но и как категория, отражающая общий принцип организации материального мира. В статье обосновывается методологическаяроль понятия «сопряжение» в понимании сущности общей стратегии коэволюции типов обмена веществ у живых организмов нашей планеты и среды их обитания.
I. A. Tretyakova, S. M. Pohlebaev
The concept of "coupling" can be used not only in its narrow sense when characterizing the specific physical, chemical and biological phenomena, but as a category, reflecting the general principle of organization of the material world. The article justifies the methodological role of the concept of "coupling" in the understanding of the general strategy of coevolution of types of metabolism in living organisms on our planet and their habitats.
Ключевые слова: методология, обмен веществ, среда обитания, сопряжение, коэволюция.
Keywords: methodology, pling, coevolution.
metabolism, habitat, cou-
Развитие диалектической логики означает дальнейшую разработку категорий материалистической диалектики, обогащение их содержания, выдвижение новых понятий, выступающих в роли категорий диалектики, установление связи между ними, построение системы, позволяющей в наиболее полном виде выражать их содержание и продвигать научное знание вперед. Опираясь на это фундаментальное положение, авторы статьи дали в предыдущем исследовании достаточно глубокое философское обоснование сущности сопряжения как важнейшей стороны взаимодействия [1].
Взаимодействие не является однозначным процессом. В одних случаях воздействия между объектами приводят к их деградации, разрушению, снижению уровня организации, в других - к объединению, созданию более сложной системы, у которой возникает новое качество. Второй тип (сторона) взаимодействия нами был охарактеризован как сопряжение. В словаре русского языка С. И. Ожегова понятие «сопряженный» трактуется как «взаимно связанный, непременно сопровождаемый чем-нибудь» [2, с. 650].
Проведенный ранее теоретический анализ показал, что природа широко использует сопряжение как принцип эволюции вещества. Действие этого принципа имеет место во
всех природных формах движения материи: физической, химической и биологической [1]. Особенно важен этот принцип при возникновении новой формы движения материи, у которой возникает абсолютно новое качество.
Подтверждением всеобщей значимости принципа сопряжения как организационного начала на самом высоком уровне является сама история «рождения» материалистической диалектики. И диалектика, и материализм сами по себе являлись методологиями познания, однако их логическое сопряжение в единую методологическую систему позволило создать универсальный метод познания природы, общества и мышления. Сказанное выше дает основание для утверждения, что понятие «сопряжение» может использоваться не только при характеристике конкретных физических, химических и биологических явлений (в узком смысле), но и как категория, отражающая общий принцип организации материального мира.
Важнейшую роль философские принципы и категории играют в понимании механизмов становления, развития такой высокоорганизованной формы движения материи как биологическая и сущности тех теорий, которые отражают те или иные стороны ее бытия. В первую очередь это касается эволюционной теории, которая по праву возведена в ранг Метатеории всей биологии.
Методологической основой учения Ч. Дарвина послужил исторический метод, который является ядром диалектики, и это особо подчеркивали К. Маркс и Ф. Энгельс. В свою очередь, эволюционная теория подтвердила и обогатила принципы диалектического материализма. Кроме того, принцип эволюционизма стал плодотворно использоваться другими естественными науками при разработке различных научных теорий и современной научной картины мира в целом. Теория эволюции внесла существенный вклад в укрепление материалистического мировоззрения, в развитие медицинской, сельскохозяйственной и промышленной практики. Таким образом, диалектический материализм как всеобщая методология познания бытия и эволюционная теория как методология познания живой природы исторически (гносеологически) взаимосвязаны и во многом определяют свое дальнейшее развитие.
Сама теория эволюции сегодня и обосновывается, и обогащается в двух противоположных направлениях: 1) по линии «перевода» ее основных понятий и законов на язык физики и химии и доказательства полной совместимости «дарвиновской эволюции» с известными физико-химическими законами (работы Н. Пригожина, М. Эйге-на, А. П. Руденко, С. Э. Шноля и др.); 2) по линии все более органического и глубокого «привития» к современным эволюционным представлениям идей целостности, системности, организованности живого, столь плодотворно начатое русской морфологической школой А. Н. Северцева - И. И. Шмальгаузена [3, с. 61]. Второе направление дает основание для утверждения, что новые, диалектически обоснованные философские идеи, принципы и категории позволят выявить стратегию более глубоких механизмов, лежащих в основе эволюции живого.
Великая заслуга Ч. Дарвина перед наукой состоит в открытии принципа естественного отбора как важнейшего фактора эволюционного процесса. Ч. Дарвин впервые пришел к мысли о том, что движущая сила всего эволюционного процесса есть результат взаимодействия организмов между собой и с внешней средой. По Дарвину, несоответствие между возможностью видов к беспредельному размножению и ограниченностью ресурсов - главная причина борьбы за существование. Следовательно, с большой вероятностью выживают и эффективнее размножаются организмы, обладающие набором свойств, сообщающих им наибольшую приспособленность к условиям обитания.
В истории биологической науки довольно долго организм и среда противопоставлялись друг другу. Этому способствовала, в частности, и концепция «сверхорганизма» Ф. Клементса, согласно которой биоценоз есть своего рода сверхорганизм. Из этого положения неизбежно следовало противопоставление биоценоза биотопу так же, как организма - окружающей его неживой среде. По-видимому, эта точка зрения сказалась и на содержании определения понятия «коэволюция» (от лат. со- 'с, вместе' и эволюция), которая в биологическом словаре трактуется как «эволюционные взаимодействия организмов разных видов, не обменивающихся генетической информацией, но тесно связанных биологически. В процессе коэволюции складываются такие отношения, при которых виды-партнеры становятся в определенном смысле взаимно необходимыми. Результатом коэволюции являются взаимные адаптации (коадаптации) двух видов, обеспечивающие возможность их совместного существования и повышение устойчивости биоценоза как целостной системы» [4, с. 290].
Невозможность отделения организмов от непосредственно окружающей их среды, вместе с которой они образуют одну систему, была постулирована А. Тэнсли в его концепции экосистемы, которая сейчас является основополагающей в экологии. Отсюда следует, что понятие «коэволюция» может быть применено не только к определенным видам организмов (в узком смысле), но и к системе организм - среда.
Понимание сопряжения как важнейшей стороны взаимодействия, а следовательно, и как общего принципа организации и эволюции материи позволяет вскрыть глубинные механизмы (на философском уровне) коэволюции организмов нашей планеты и среды их обитания.
Появление и эволюция живых организмов связаны с изменениями физико-химических условий на поверхности Земли. В свою очередь, жизнедеятельность самих организмов оказывала и оказывает сильнейшее влияние на окружающую среду. Таким образом, система «организмы - среда» (то есть биосфера) развивалась как единое целое.
Согласно современному определению жизни для любой биологической системы характерны три явления: открытость, саморегуляция, самовоспроизведение, которые в своей совокупности обеспечивают жизнь. Ключевую роль во взаимодействии живых организмов с окру-
жающей средой играет явление открытости. Потребляя в процессах своего функционирования и развития из окружающей среды вещество, энергию и информацию, живой организм упорядочивает материю, переводит ее из менее организованного состояния в более организованное состояние. Такая же работа самоорганизации осуществляется и на всех других уровнях живого - от молекулы и клетки до биосферы в целом. Биологическая организованность проявляется и в повсеместном распространении в мире живого правильных, пространственно упорядоченных структур и конфигураций, и во временной согласованности химических реакций, обменных процессов, схем поведения организмов, взаимодействий между видами и популяциями и, наконец, между организмами и средой их обитания. Организованность, по мнению В. И. Вернадского, является одной из фундаментальных характеристик живого. Важнейшим принципом организации любой живой системы, по-видимому, можно считать принцип сопряжения. Суть этого принципа можно лаконично выразить следующим образом: две отдельные системы могут сопрягаться (взаимосвязываться) и образовывать качественно новую систему, если они подходят друг к другу, как «ключ к замку».
Биологическая эволюция путем естественного отбора оставляет лишь те, живые системы, которые сопряжены со средой их обитания и обуславливая друг друга, составляют единое целое. Результатом такого сопряжения является повышение уровня организации новой системы, в рамках которой повышается относительная адаптация организмов к внешним условиям и относительная стабильность параметров среды. А чем более жизнеспособен организм, тем у него большая вероятность оставить жизнеспособное потомство, в котором свойства, обеспечивающие возрастание жизнеспособности, будут закреплены уже генетически.
Возникновение земной жизни явилось закономерным результатом предшествующей эволюции нашей планеты. Согласно теории биопоэза Дж. Бернала результатом химической (предбиологической) эволюции явилось образование органических соединений, и прежде всего биополимеров - белков и нуклеиновых кислот, которые могли образовывать системы с обратной связью. Включение данных молекул в мембранные «пузырьки» обеспечило их взаимодействие (сопряжение), приведшее к появлению первых живых организмов - пробионтов. Мембраны не только сохраняют случайно возникшие ассоциаты белков и нуклеиновых кислот, но и обеспечивают веществами, энергией и информацией из окружающей среды образовавшиеся системы с обратной связью. Поэтому их по праву можно назвать «сопрягающими», так как они обеспечивают взаимодействие между физико-химическими процессами, протекающими внутри организма (внутренним обменом веществ) и факторами внешней среды (внешним обменом веществ).
Дальнейшая стратегия эволюции системы организм - среда заключалась в постоянном адекватном изменении (движении) обоих компонентов. Важнейшую
роль в этих изменениях играет специфика того или иного внутреннего обмена веществ у организмов, которая во многом обусловлена внешними условиями среды обитания. Такую взаимосвязанную эволюцию типов обмена веществ и среды обитания, по-видимому, можно назвать «сопряженной эволюцией».
На заре биологической эволюции атмосфера была восстановительной, а в мировом океане было растворено значительное количество органических соединений, созданных в результате абиогенного синтеза. В основе обмена первичных гетеротрофных организмов лежал малоэффективный, с энергетической и пластической точек зрения, процесс брожения. Вместе с тем этот тип обмена веществ значительно повысил концентрацию углекислого газа в атмосфере. Истощение запаса всех органических веществ первобытного океана означало трагический конец этапа первичной гетеротрофии, а вместе с ним и самой жизни на планете Земля. Выход из сложившегося кризиса стал возможен благодаря уникальной способности живых систем - изменчивости, которая во многом обусловлена действием внешних факторов на генную систему организмов, в результате чего возникали крупные мутации. Появление таких ароморфозов (по А. Н. Северцеву) или, скорее, арохи-мозов (по А. В. Благовещенскому) вывело на алтарь эволюции новые типы обмена веществ, прежде всего хеморедук-цию (анаэробный хемосинтез), которая позволила существенно снизить в атмосфере концентрацию таких вредных газов, как сероводород, водород и аммиак. Наряду с хемо-редукцией природа за счет крупных мутаций «предложила» и другие типы обмена, которые попали под контроль естественного отбора. Наибольший приоритет в процессе отбора получили механизмы автотрофной ассимиляции -фотосинтез, обеспечивший мощное ускорение темпов развития жизни. Приоритет этого типа обмена веществ обусловлен тем, что в нем используются огромные исходные ресурсы внешней среды (энергия солнца и вода). В то же время сам процесс явился основой анаболизма на планетарном уровне, обеспечивая все другие организмы энергетическим и пластическим материалом для их жизнедеятельности в форме органических веществ. Эта огромная возобновляемая биомасса явилась основой не только для ускорения биологической эволюции животных, но и социальной эволюции человека благодаря модификации части органических веществ в каменный уголь, нефть, газ и т. п.
Кислород, выделяющийся в процессе фотосинтеза, существенно преобразовал атмосферу планеты, сделав ее окислительной (появилась вторичная гетеротрофия, хемосинтез). Анаэробное дыхание сменилось аэробным, обеспечивающим организмы большим количеством энергетического и пластического материала. Часть кислорода атмосферы преобразовалась в озоновый экран, который защитил все живое от жесткого ультрафиолетового излучения. Снижение ультрафиолетового излучения позволило организмам мирового океана выйти на сушу и организовать наземные экосистемы, которые существенно изменили облик (внешнюю среду) планеты. Кроме того, фотосинтез играет важную роль в снижении концентрации углекис-
лого газа в атмосфере. Это позволяет поддерживать относительно постоянным температурный режим окружающей среды и избежать парникового эффекта.
Появление фотосинтеза на нашей планете по своей значимости можно сравнить лишь с самим зарождением жизни. Поэтому не случайно основоположник учения о фотосинтезе К. А. Тимирязев говорил о глобальной (космической) роли данного процесса для всего живого. Эту идею поддержал и развил В. И. Вернадский в своем учении о биосфере. Космическая роль фотосинтеза объясняется тем, что это единственный процесс на Земле, идущий в грандиозных масштабах и связанный с превращением энергии солнечного излучения в энергию химических связей органических веществ. Эта космическая энергия запасается зелеными растениями и составляет основу для жизнедеятельности всех форм гетеротрофных организмов на Земле - от бактерий до человека.
Таким образом, понимание сопряжения как принципа организации и развития материи позволяет выявить один из механизмов взаимодействия организмов и среды их обитания, обеспечивающий их непрерывную коэволюцию и приводящий к повышению уровня организации системы. Факторами, сопрягающими организм и среду, являются разные формы вещества, энергии и информации, которые являются для них общими. Именно они связыва-
ют, сопрягают эти компоненты природы в единую систему, которая в процессе сопряженной эволюции повышает уровень своей организованности и устойчивости. Усвоение понятия «сопряжение» как важнейшей категории, отражающей одну из стратегий коэволюции живых организмов и среды их обитания, внесет определенный вклад в формирование нового экологического сознания учащихся и студентов, которое станет основой для гармоничного развития культуры и природы.
список источников и ЛИТЕРАТУРЫ
1. Похлебаев С. М., Похлебаева О. С. Сопряжение как фундаментальный принцип организации и развития материи // Наука и школа. - 2009. -№ 6. - С. 30-32.
2. Ожегов С. И. Словарь русского языка / Под. ред. Н. Ю. Шведовой. - 18-е изд. - М.: Рус. яз., 1986.
- 797 с.
3. Борзенков В. Г., Северцев А. С. Теоретическая биология: размышления о предмете. - М.: Знание, 1980. - 64 с. - Сер. 9 «Биология».
4. Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров. - М.: Сов. энцикл., 1986.
- 831 с.
СОЗИДАТЕЛЬНЫЕ УЧЕБНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЕКТЫ В СЕЛЬСКОЙ ШКОЛЕ
CREATIVE EDUCATIONAL PROJECTS ON CHEMISTRY IN A COUNTRY SCHOOL
В. Н. Давыдов, Л. К. Степанова
Авторы предлагают некоторые методические рекомендации по тематике и реализации образовательных проектов. В качестве объектов для созидательной деятельности предлагаются почвы, вода для полива растений, газовые смеси для хранения фруктов и овощей и ускорения процессов их созревания, продукты и отходы растениеводства и животноводства. На первом этапе выполнения исследовательского проекта изучаются химический состав и структура веществ, из которых состоит объект исследования, предназначенный для будущих преобразований. На втором этапе учащиеся выполняют преобразование объекта с использованием знаний концептуальных систем химии. На третьем этапе определяется практическая значимость проекта, возможности внедрения в условиях сельской школы.
Ключевые слова: сельская школа, учебные проекты, созидательные проекты, концептуальные системы химии, почва, суперабсорбенты.
V. N. Davidov, L. K. Stepanova
The authors offer some methodical recommendations on forming themes and realization of educational projects. As the objects for transforming actions there are suggested: soils, water for plants watering, gas mixtures for storing fruits and vegetables and for quickening their ripening processes, products and wastes of plant-growing and cattle-breeding. On the first researching stage of the educational process there are studied chemical structures and compositions of substances, of which the object, meant for future transformation is consisted. On the second creative stage of the project the pupils fulfill transformation of the object with the use of conceptual chemical systems as the tentative basis for transforming actions. In the third stage it appears the practical importance of the project, the possibility of introducing in a rural school.
Keywords: rural school, educational projects, creative projects, conceptual systems of chemistry, soil, superabsorbents.
