Со  способностью к труду соотносятся  еще два отличительных признака человека: прямохождение, которое освободило его руки, и, как следствие, развитие руки, особенно большого пальца на ней. [15]

6. Живое и косное вещество

     При любых трактовках понятия «биосфера» главным ее составляющим остается живое вещество. Данный тезис отнюдь не тривиален, хотя бы потому, что биомасса живого вещества составляет лишь около 0,0001% от массы биосферы, включающей в свой состав, как известно, все органическое вещество биогенного происхождения и косное вещество других сфер, занятых биосферой. Дело все в том, что роль живого вещества в биосфере уникальна.

     Основной отличительной особенностью живого существа является не столько его способность размножаться и двигаться, сколько способ использования энергии. Только живые существа могут улавливать энергию Солнца, удерживать ее в виде сложных органических соединений (биомассы), передавать друг другу, трансформировать в механическую, электрическую, тепловую и другие виды.

     К числу основных функций живого вещества относятся следующие: 1) энергетическая; 2) деструктивная; 3) концентрационная и 4) средообразующая. Суть первой из них состоит в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе и передаче энергии по пищевой цепи. На собственные нужды организма в среднем расходуется 10—12% ассимилированной ими энергии. Остальная ее часть перераспределяется внутри экосистемы. Энергия частично рассеивается, а частично накапливается в биогенном веществе. После перехода в ископаемое состояние энергия консервируется в земной коре и служит энергетической базой для геологических процессов, обеспечивает энергетические потребности человечества.

     Деструктивная функция живого вещества состоит  в разложении, минерализации мертвого вещества, в химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Специальная группа организмов (редуцентов) деструкторов разлагает мертвое органическое вещество до простых неорганических соединений: углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака, которые затем вновь используются в начальном звене круговорота.

     Концентрационная  функция проявляется в избирательном  накоплении в ходе жизнедеятельности  атомов веществ, рассеянных в природе. При этом наиболее активными концентраторами  многих элементов являются организмы.

     Наконец, средообразующая функция живого вещества заключается в преобразовании физикохимических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. С известной долей условности можно утверждать, что эта функция является результатом совместного действия всех рассмотренных выше функций живого вещества. В результате именно средообразующей функции образовался покров осадочных пород, был преобразован газовый состав атмосферы, изменился химический состав вод первичного океана, возник почвенный покров на поверхности суши. [8]

     В состав биосферы входят также другие компоненты: неживое биогенное вещество, образованное живым веществом современной  и минувших геологических эпох (продукты жизнедеятельности организмов, их ископаемые остатки, нефть, уголь, торф, осадочные породы, например известняки), косное вещество, в создании которого живое вещество не участвует (газы, твердые частицы, водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами и др.), биокосное вещество, создаваемое одновременно живыми организмами и косным веществом (почва, земная кора, вода обитаемых водоемов и пр.). [5]

     Таким образом, косное вещество - горные породы, жидкие и газообразные тела, в совокупности с живым веществом образуют биосферу. Между живым и косным веществом существует непрерывно идущая связь во время дыхания, питания, размножения живого вещества: миграция атомов из косных тел биосферы в живые и обратно. [9] 

7. Происхождение и эволюция человека

     Люди  с глубокой древности интересуются своим происхождением. Попытки понять и объяснить, как возник человек, мы можем встретить у самых разных народов в их верованиях, легендах и сказаниях.

     С развитием самого человека потребность  в знании своих истоков и корней постоянно увеличивалась. Расширялось  сознание и мировоззрение. Человек стал задумываться над происхождением своего рода, но более осознанно и направленно. На протяжении веков и человеческой эволюции много учёных, литераторов-писателей, различных исследователей высказывали свои точки зрения о происхождении людского рода. Этому посвящены множество сказаний, вымыслов, легенд, и, непоколебимых истин, которые были открыты выдающимися учеными разных стран, народов и времён, начиная с библейских героев и мыслителей и кончая нашими современниками. Все эти искания и теории объединились под научным термином эволюция. Эволюция это процесс исторического развития органического мира. Сущность этого процесса состоит в непрерывном приспособлении живого мира к разнообразным и постоянно меняющимся условиям окружающей среды, в возрастающем усложнении организации живых существ. По гипотезе, в ходе эволюции осуществляется преобразование одних видов в др. Основы научной материалистической теории эволюции заложил великий английский натуралист Ч.Дарвин. До Дарвина в биологии господствовало "неправильное" понятие об исторической неизменности видов. В пользу эволюционного развития жизни на земле высказывались различные великие натуралисты и мыслители: Бюффон, Эразм Дарвин, Гёте, Гюго, Данте, Ламарк. Современная теория эволюции опирается на учение Дарвина, постоянно обогащается данными генетики, цитологии, молекулярной биологии, экологии.

     Рассмотрим  эволюцию человека. 45-50 млн. лет назад  в Африке появились предки человекоподобных обезьян   (парапитек, плиопитек, сивапитек, мегантроп,  гигантроп). 30млн. лет назад появились Большие обезьяны. В 1920 в районе озера Виктория были найдены останки "Проконсула", ранней человекоподобной обезьяны. В этой области нашли кости рамапитека, первой прямоходящей обезьяны. Позже австралопитека (жил 5,5-0,7 млн. лет н.). Объём его мозга достигал 600-700 куб. см, рост-120 см, а вес – 22 кг. Считается, что использовать огонь начали именно австралопитеки. Разновидность австралопитека, презинджантропа или Homo habilis ("Человека умелого") датируется возрастом 2-1,75 млн.лет ,а питекантропа - Homo erectus ("Человека прямоходящего") - 1,5-0,9 млн.лет. Около 300 000 лет н. без каких-либо известных сегодня переходных периодов эволюции появился хомо сапиенс - неандерталец. Классическими считаются неандертальцы, жившие от 120 до 30 тыс. лет н. По имеющимся данным их рост составлял 150-160 см, скелет был массивен, а мускулатура мощной. К характерным особенностям относят волосатость тела, рельефные надбровные дуги, плоский лоб и вытянутый череп, с объёмом мозга в среднем несколько превосходившим современный (до 1700 куб. см) Наконец последнее звено в антропологической цепи - это человек современный – кроманьонец (homо sapiens sapiens).

     Новые находки останков древних предков  продолжаются, и картина их появления  и миграции до сих пор до конца  не ясна.

     Выделим основные аспекты сходства и различия человека и человекообразных обезьян. Основные сходства: внешний облик и размеры тела; способ передвижения (хождение на задних лапах); строение различных систем органов; крупный размер головного мозга; основные группы крови; общие заболевания (грипп, оспа, холера, брюшной тиф); схожее число хромосом (46 и 48); высокоразвитая высшая нервная деятельность; хорошая память; использование простейших орудий труда. Основные различия: жизнь обезьян на деревьях (искл. горилла); длинные передние конечности; крюкообразные кисти со слабо развитым большим пальцем; хватательный тип стопы; прямохождение человека и вертикальное положение туловища; строение скелета (позвоночник, таз, кисть) и мускулатуры; расположение внутренних органов; хорошее развитие большого пальца у человека; строение черепа и мозга: (отсутствие у человека сплошных надбровных дуг, мозговая часть преобладает над лицевой, лоб высокий, челюсти слабые, клыки маленькие); мозг чел. в 2-2,5 раза больше мозга обезьян и развит намного сильнее в любых отношениях; членораздельная речь и сознание; конкретное мышление.

     Рассмотрев  эти аспекты и сопоставив их с фактами можно увидеть реальные мотивы, подвигнувшие Дарвина на его гипотезу о происхождении видов и их развитии. Различий конечно больше, но и сходств немало. Это, наверное, и является основополагающей силой, благодаря которой невероятная теория, пока ещё, держится на плаву в море домыслов и противоречий. [14]

8. Проблема химического элемента. Реакционная способность вещества

     Концепция химического элемента появилась  в химической науке в результате стремления человека обнаружить первоэлемент природы. Она просуществовала более двух тысяч лет. Однако лишь в XVII веке Р. Бойль положил начало современному представлению о химическом элементе как о простом теле, пределе химического разложения вещества, переходящем без изменения из состава одного сложного тела в другое. Тем не менее, еще целый век химики делали ошибки в выделении химических элементов. Дело в том, что, сформулировав понятие химического элемента, химики еще не знали ни одного из них. Стремясь получить элементы в чистом виде, они пользовались считавшимся тогда универсальным методом прокаливания - окалину принимали за элемент. Так что известные тогда металлы - железо, медь, свинец - принимали за сложные тела, состоявшие из соответствующего элемента и универсального тела - флогистона. Тем не менее, именно флогистонная теория, ложная по сути, оказалась двигателем многих исследований, приведших в конечном итоге к правильным выводам.

     Этот  вывод был сделан Д.И. Менделеевым, доказавшим, что свойства химического  элемента зависят от места данного  элемента в периодической системе, определяемого зарядом ядра атома. В XX веке физика помогла установить сложную структуру атома любого химического элемента. Атом представляет собой единую квантово-механическую систему, состоящую из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки. Выяснены особенности строения электронных орбиталей атомов всех элементов и особая роль внешнего электронного уровня атома, от количества электронов в котором зависит реакционная способность элемента. Наиболее активными с химической точки зрения являются элементы, имеющие минимальную атомную массу и 6-7 электронов на внешнем электронном уровне (фтор, хлор, кислород): они стремятся достроить свою электронную оболочку, присоединив недостающее число электронов; а также металлы, обладающие большой атомной массой и имеющие 1 - 2 электрона на внешнем электронном уровне (барий, цезий), стремящиеся их отдать для его достройки. На этом основано понятие валентности - способности атома к образованию химической связи. [13]

     Реакционная способность, характеристика химической активности веществ, учитывающая как разнообразие реакций, возможных для данного вещества, так и их скорость. Например, благородные металлы (Au, Pt) и инертные газы (Не, Ar, Kr, Xe) химически инертны, т. е. у них низкая реакционная способность; щелочные металлы (Li, Na, К, Cs) и галогены (F, Cl, Вг, I) химически активны, т. е. обладают высокой реакционной способностью. В органической химии насыщенные углеводороды характеризуются низкой реакционной способностью, для них возможны немногочисленные реакции (радикальное галогенирование и нитрование, дегидрирование, деструкция с разрывом С—С-связей и некоторые др.), происходящие в жёстких условиях (высокая температура, ультрафиолетовое облучение). Для галогенопроизводных насыщенных углеводородов уже возможны, кроме того, реакции дегидрогалогенирования, нуклеофильного замещения галогена, образования магнийорганических соединений и др., происходящие в мягких условиях. Наличие в молекуле двойных и тройных связей, функциональных групп (гидроксильной — ОН, карбоксильной — СООН, аминогруппы —NH2 и др.) приводит к дальнейшему увеличению реакционной способности. Количественно реакционную способность выражают константами скоростей реакций  или константами равновесия в случае обратимых процессов. Современные представления о реакционной способности основаны на электронной теории валентности и на рассмотрении распределения (и смещения под действием реагента) электронной плотности в молекуле. Электронные смещения качественно описываются в терминах индуктивных и мезомерных эффектов, количественно — с применением квантовомеханических расчётов. Главный фактор, определяющий относительную реакционную способность в ряду родственных соединений, — строение молекулы: характер заместителей, их электронное и пространственное влияние на реакционный центр, геометрия молекул. Реакционная способность зависит и от условий реакции (природы среды, присутствия катализаторов или ингибиторов, давления, температуры, облучения и т.п.). Все эти факторы оказывают на скорость реакций различное, а иногда противоположное влияние в зависимости от механизма данной реакции. Количественная связь между константами скорости (или равновесия) в пределах одной реакционной серии может быть представлена корреляционными уравнениями, описывающими изменения констант в зависимости от изменения какого-либо параметра. [6]

     Сегодня науке известно 110 химических элементов, но их удельное содержание в природе  крайне неравномерно. Так, 98,6% массы  физически доступного слоя Земли  составляют всего восемь химических элементов: кислород (47%), кремний (27,5%), алюминий (8,8%), железо (4,6%), кальций (3,6%), натрий (2,6%), калий (2,5%), магний (2,1%). Однако используются эти элементы непропорционально. Например, железа в Земле содержится в два раза меньше, чем алюминия. Но сегодня более 95% всех металлических изделий изготовляются из железно-рудного сырья. Поэтому в современной химии концепция химического элемента выступает как проблема рационального использования химических элементов.