Естествознание и основы экологии. Петросова Р.А

Петросова Р.А., Голов В.П., Сивоглазов В.И., Страут Е.К.

Естествознание и основы экологии .

Учебное пособие для средних педагогических учебных заведений.

М.: Дрофа, 2007, 303 стр.

Пособие написано в соответствии с государственным образовательным стандартом и программой по естествознанию для педагогических училищ и колледжей. В него включены основные сведения по астрономии, физической географии , биологии . Особое внимание уделено основам экологии, выявлению закономерностей взаимоотношения организмов со средой обитания, вопросам охраны природы .

Для студентов и преподавателей педагогических училищ и колледжей, а также факультетов начальных классов педагогических вузов.

Предисловие

§ 3. Наши соседи – Меркурий, Венера и Марс

§ 6. Солнце

§ 7. Звезды

§ 8. Наша Галактика

§ 15. Методы изучения внутреннего строения Земли

§ 17. Физические свойства и химический состав Земли

§ 18. Движение земной коры

§ 19. Вулканы и землетрясения

§ 20. Внешние процессы, преображающие поверхность Земли

§ 21. Минералы и горные породы

§ 22. Развитие земной коры

§ 23. Рельеф земного шара

§ 25. Общие сведения о воде

§ 26. Мировой океан

§ 27. Подземные воды

§ 31. Нагревание атмосферы

§ 32. Температура воздуха

§ 33. Вода в атмосфере

§ 34. Образование облаков, осадки

§ 35. Давление атмосферы

§ 36. Ветры, их виды

§ 37. Погода и ее прогнозирование

§ 39. Свойства биосферы

§ 40. Круговорот веществ и энергии в биосфере

§ 41. Географическая оболочка

§ 42. Природные зоны России

7. СТРОЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

§ 43. Основные критерии живого

§ 44. Строение клетки

§ 45. Особенности жизнедеятельности клетки

§ 46. Типы обмена веществ у организмов

§ 47. Раздражимость и движение организмов

§ 48. Жизненный цикл клетки

§ 50. Система классификации живых организмов

§ 70. Взаимоотношения организмов. Биотические факторы среды

§ 72. Поток энергии в экосистемах и пищевые цепи

§ 73. Свойства и структура биоценозов

§ 74. Разнообразие биоценозов

§ 75. Искусственные экосистемы. Агроценоз

§ 76. Эволюция экосистем

§ 77. Антропогенное воздействие на природные экосистемы

§ 78. Рациональное природопользование

Предисловие

Данное пособие представляет интегрированный курс естествознания для СПО педагогического профиля. При его написании авторы исходили из того, что будущему учителю начальных классов необходимы комплексные знания по основам астрономии, физической географии, биологии и экологии для преподавания предметов «Природоведение» и «Окружающий мир». Задача книги – сообщить студентам основы этих знаний с акцентом на экологические проблемы. Мы постарались сделать учебник доступным и полезным, снабдили его максимально иллюстративным материалом.

Предлагаемое пособие будет интересно не только студентам СПО, но и учителям начальных классов, желающим пополнить свои знания в области естественных наук.

Первая глава посвящена астрономии. В ней рассматриваются вопросы строения и состава Солнечной системы, ее происхождения, кратко рассматривается строение нашей Галактики и эволюция Вселенной.

В главах II, III, IV, V представлены основы физической географии. Здесь освещены вопросы строения Земли, ее географических оболочек и процессы, которые в них происходят.

Значительное место отводится биологическим и экологическим знаниям, так как они составляют основу курса природоведения в начальной школе. Этим вопросам посвящены главы VI, VII, VIII и IX. В них представлен материал о биосфере и природных зонах Земли, даны характеристики клетки и процессов, протекающих на клеточном уровне, строение и систематика организмов всех царств живой природы. Наиболее подробно рассмотрены строение и многообразие растений и животных.

Введение

Наука представляет собой внутреннее единое целое. Ее разделение на отдельные области обусловлено не столько природой вещей, сколько ограниченностью способностей человеческого познания. В действительности существует непрерывная цепь от физики и химии через биологию и антропологию к социальным наукам, цепь, которая ни в одном месте не может быть разорвана, разве лишь по произволу.

М. Планк

На протяжении всей истории цивилизации человечество стремится познать окружающий мир и понять, какое место оно занимает во Вселенной. Многие идеи и мысли, которые впоследствии отразились в современных естественнонаучных представлениях о природе, зародились в Древней Греции еще за несколько веков до нашей эры. Именно там началось бурное развитие философии как науки о природе, когда вместо простого созерцания явлений и их наивного толкования древнегреческие философы стали делать попытки научного объяснения причин наблюдаемых явлений природы.

В древности было естественным считать окружающий мир таким, каким его человек непосредственно воспринимал своими органами чувств. В частности, было очевидно, что Земля является неподвижной, плоской и находится в центре мира, а Солнце и все другие небесные светила движутся вокруг нее. Казалось, что все наблюдения древних людей подтверждали это. Более того, со временем сложилось представление, что вообще весь мир создан ради человека. Подобные представления получили название антропоцентризм (от греческого слова антропос – человек).

Однако, как известно, «неумолимые факты свергли его (человека) с того трона, который он строил себе в центре Вселенной. Отныне он должен смириться с положением жителя – пылинки средь миров…». Эти слова были сказаны в начале XX в. одним из выдающихся ученых астрофизиком Джеймсом Джинсом.

«Он остановил Солнце и сдвинул Землю» – так гласит надпись на пьедестале памятника Николаю Копернику . Этот памятник был открыт в Варшаве лишь в 1830 г., много лет спустя после смерти ученого, совершившего выдающийся научный подвиг еще в XVI в. Действительно, учение Н. Коперника ознаменовало новый этап в развитии не только астрономии, но и всего естествознания. Оно совершило переворот в мировоззрении человечества. Для науки в целом и для естествознания в особенности важную роль сыграла идея Коперника о том, что за видимой картиной происходящих явлений, которая кажется нам истинной, надо искать и находить недоступную для непосредственного наблюдения сущность этих явлений.

Древняя вера в непосредственную видимость служила серьезным барьером на пути развития химии. Это проявилось, в частности, на примере понимания такого распространенного процесса, как горение. Долгое время оно считалось процессом распада тел. Лишь в конце XVIII в. французский химик А. л. Лавуазье, правильно обосновав эмпирическое открытие кислорода, показал, что горение – это не распад тел, а их соединение с кислородом. В результате была разработана кислородная теория целого ряда химических процессов – горения, окисления металлов и других элементов, а также процесса дыхания. Как и в случае с движением небесных тел, стало очевидно, что за внешней стороной (видимостью) химических процессов скрывается их сущность, недоступная нашему непосредственному восприятию.

Тем самым ломался привычный способ мышления людей, менялось восприятие ими объектов и явлений внешнего мира.

Наука представляет собой систему знаний, которая включает и методы познания мира, и способы, и стиль мышления, развивающиеся по мере развития самой науки и всей человеческой цивилизации.

Нередко можно услышать, что благодаря успешной работе ученых была раскрыта еще одна тайна природы. Разумеется, важнейшая задача любой науки – познать природу явлений и процессов, однако это вовсе не означает, что природа каким-то образом скрывает от нас свои тайны. Нетрудно убедиться, что никаких тайн у природы нет: она всегда перед нами во всем своем многообразии. Вовсе не природа и ее мифические тайны, а ограниченность мышления самого человека, зачастую не способного преодолеть сложившиеся стереотипы и предрассудки, мешает познанию окружающего нас мира. Наука и формируемый в процессе ее развития научный способ мышления создают человеку возможность правильно «задавать» природе вопросы и находить на них ответы.

Научные теории помогают нам увидеть и понять характер связи между явлениями, которые порой кажутся совершенно разными и не связанными друг с другом, предсказывать результаты опытов и экспериментов, прогнозировать последующие события. Наука старается проникнуть в суть происходящих событий, пытается их понять на основе аналогий между привычным миром повседневного опыта и необычным миром, который открывается перед человеком в процессе наблюдений и научных экспериментов.

Язык, который при этом используется, те слова, которые употребляются в научных рассуждениях, неизбежно оказываются сходными с привычными, повседневными. Однако слова эти в науке и в «обычной» жизни имеют порой разный смысл.

Одним из важнейших в любой науке о природе является понятие «закон». Это слово заимствовано из повседневной жизни, где оно понимается как свод правил, соблюдение которых в обществе признается обязательным, а несоблюдение влечет за собой то или иное наказание.

В науке закон – тоже своеобразный свод правил о характере протекания тех или иных явлений. Необходимо знать эти правила, чтобы понимать происходящие вокруг них явления. «Наказанием» за их незнание являются непонимание этих явлений, ошибки в рассуждениях, которые становятся тормозом на пути развития мышления, прогресса. Однако человек не может по своему желанию подчинить явление природы тому или иному закону, он может лишь понять закономерности протекания этого явления и выразить их в виде закона.

Обобщить все знания, которые к IV в. до н. э. были накоплены путем наблюдений и опыта, сумел выдающийся философ античного мира Аристотель (384–322 до н. э.). Его деятельность охватывала все естественные науки – сведения о небе и Земле, о закономерностях движения тел , о животных и растениях и т. д. Но главной заслугой Аристотеля как ученого-энциклопедиста стало именно создание единой системы научных знаний, которой до его трудов еще не существовало. Авторитет Аристотеля в научном мире был столь высок, что на протяжении почти двух тысячелетий его мнение по многим вопросам не подвергалось сомнению.

После расцвета античной культуры в Европе начался длительный период (более 1000 лет), в течение которого не было сделано ни одного существенного научного открытия. Поиски первоосновы окружающего мира и попытки понять его строение надолго прекратились.

Только в начале второго тысячелетия характер жизни в Европе, пережившей мрачную эпоху Средневековья, стал меняться. Развивались ремесла, торговля и мореплавание, появилась потребность в образованных людях. В различных городах Западной Европы стали основываться университеты. Первым из них стал университет в Болонье (1119), в котором впоследствии довелось учиться Николаю Копернику, затем открылись университеты в Равенне (1130), Париже (1200), Кембридже (1209), Оксфорде (1214) и т. д.

Но это было только началом возрождения наук. «В 1500 г. Европа знала меньше, чем Архимед, который умер в 212 г. до н. э.» – так заметил позднее наш современник, английский ученый Эдмунд Уайтекер. Примечательно, например, что в Париже в 1626 г. был принят указ, под страхом смертной казни запрещавший распространение учения об атомах.

Лишь в эпоху Возрождения началось победное шествие атомистических представлений.

Вера в качественную тождественность макро– и микромира была характерной чертой научных представлений вплоть до начала XX в. Открытия в физике, которые ликвидировали «перегородки» между такими, казалось бы, различными понятиями, как вещество и свет, пространство и время, масса и энергия, разрушили эту веру.

Как и прежде, то, что в современных научных теориях кажется странным и непривычным с обыденной точки зрения, становится серьезным препятствием на пути их понимания. Однако вся история развития естественнонаучных представлений говорит о том, что подобные барьеры преодолимы. Надеемся, что вам, как и человечеству в целом, удастся успешно преодолевать этот барьер.

Естествознание и основы экологии. Петросова Р.А. и др.

М.: Дрофа, 200 7. - 303 с.

Пособие написано в соответствии с государственным образовательным стандартом и программой по естествознанию для педагогических училищ и колледжей. В него включены основные сведения по астрономии, физической географии, биологии. Особое внимание уделено основам экологии, выявлению закономерностей взаимоотношения организмов со средой обитания, вопросам охраны природы.

Формат: doc / zip

Размер: 4,3 Мб

Скачать:

Народ.Диск (Примечание )

Onlinedisk (Примечание )

RGhost

Оглавление
Предисловие
Введение
1. ЗЕМЛЯ – ПЛАНЕТА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
§ 1. Строение и состав Солнечной системы. Две группы планет
§ 2. Планеты земной группы. Система Земля – Луна
§ 3. Наши соседи – Меркурий, Венера и Марс
§ 4. Малые тела Солнечной системы
§ 5. Происхождение Солнечной системы
§ 6. Солнце
§ 7. Звезды
§ 8. Наша Галактика
§ 9. Строение и эволюция Вселенной
2. ФОРМА И ДВИЖЕНИЕ ЗЕМЛИ. ПЛАН И КАРТА
§ 10. Шарообразность и вращение Земли
§ 11. Измерение времени
§ 12. Ориентирование и измерение расстояний на местности
§ 13. Глобус и градусная сеть
§ 14. Географические карты
3. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И РЕЛЬЕФ ЗЕМЛИ
§ 15. Методы изучения внутреннего строения Земли
§ 16. Внутреннее строение Земли
§ 17. Физические свойства и химический состав Земли
§ 18. Движение земной коры
§ 19. Вулканы и землетрясения
§ 20. Внешние процессы, преображающие поверхность Земли
§ 21. Минералы и горные породы
§ 22. Развитие земной коры
§ 23. Рельеф земного шара
§ 24. Почва
4. ВОДНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ
§ 25. Общие сведения о воде
§ 26. Мировой океан
§ 27. Подземные воды
§ 28. Реки
§ 29. Озера и болота
5. ВОЗДУШНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ
§ 30. Состав и строение атмосферы
§ 31. Нагревание атмосферы
§ 32. Температура воздуха
§ 33. Вода в атмосфере
§ 34. Образование облаков, осадки
§ 35. Давление атмосферы
§ 36. Ветры, их виды
§ 37. Погода и ее прогнозирование
§ 38. Понятие о климате
6. БИОСФЕРА. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА
§ 39. Свойства биосферы
§ 40. Круговорот веществ и энергии в биосфере
§ 41. Географическая оболочка
§ 42. Природные зоны России
7. СТРОЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
§ 43. Основные критерии живого
§ 44. Строение клетки
§ 45. Особенности жизнедеятельности клетки
§ 46. Типы обмена веществ у организмов
§ 47. Раздражимость и движение организмов
§ 48. Жизненный цикл клетки
§ 49. Формы размножения организмов
8. МНОГООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА
§ 50. Система классификации живых организмов
§ 51. Бактерии. Грибы. Лишайники
§ 52. Растения, их строение. Вегетативные органы
§ 53. Генеративные органы растений
§ 54. Систематика растений. Низшие растения
§ 55. Высшие споровые растения
§ 56. Семенные растения
§ 57. Царство животных. Простейшие
§ 58. Царство животных. Многоклеточные: губки и кишечнополостные
§ 59. Плоские, круглые и кольчатые черви
§ 60. Членистоногие
§ 61. Моллюски и иглокожие
§ 62. Хордовые. Рыбы
§ 63. Земноводные и пресмыкающиеся
§ 64. Птицы
§ 65. Млекопитающие, или звери
9. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ
§ 66. Экология как наука. Экологические факторы
§ 67. Воздействие на организмы некоторых экологических факторов
§ 68. Взаимодействие факторов. Ограничивающий фактор
§ 69. Основные свойства популяций
§ 70. Взаимоотношения организмов. Биотические факторы среды
§ 71. Экологические системы
§ 72. Поток энергии в экосистемах и пищевые цепи
§ 73. Свойства и структура биоценозов
§ 74. Разнообразие биоценозов
§ 75. Искусственные экосистемы. Агроценоз
§ 76. Эволюция экосистем
§ 77. Антропогенное воздействие на природные экосистемы
§ 78. Рациональное природопользование
§ 79. Человек и биосфера

М.: Дрофа, 200 7. - 303 с.

Пособие написано в соответствии с государственным образовательным стандартом и программой по естествознанию для педагогических училищ и колледжей. В него включены основные сведения по астрономии, физической географии, биологии. Особое внимание уделено основам экологии, выявлению закономерностей взаимоотношения организмов со средой обитания, вопросам охраны природы.

Формат: doc / zip

Размер: 4,3 Мб

Скачать:

Народ.Диск (Примечание )

Onlinedisk (Примечание )

RGhost

…Науке можно учить как увлекательнейшей части человеческой истории – как быстро развивающемуся росту смелых гипотез, контролируемых экспериментом и критикой. Преподаваемая таким образом, т. е. как часть истории «естественной философии» и истории проблем и идей, она могла бы стать основой нового свободного университетского образования, целью которого (там, где оно не может готовить специалистов) было бы готовить, по крайней мере, людей, которые могли бы отличить шарлатана от специалиста.

Карл Поппер, социолог и философ науки

Дорогие старшеклассники!

Естествознание представляет собой систему наук о природе. Всё, что окружает нас, обеспечивает, облегчает, а иногда, к сожалению, и усложняет наше существование, мы называем природой. Объекты, которые составляют природу, могут быть мельчайшими, как атомы, или огромными, как звёзды; они могут быть неживыми, живыми и даже разумными; могут быть устроены относительно просто, как кристаллы соли, или невероятно сложно, как живой организм, но в любом случае их поведение подчиняется строгим законам – законам Природы, которым подчиняются все явления, происходящие во Вселенной. Знание этих законов позволяет не только объяснить происходящие вокруг нас явления, но и предсказывать их, создавать технические устройства, предупреждать и излечивать многие опасные болезни – одним словом, облегчать жизнь людей, делать её гораздо более комфортной и безопасной.

Существует мнение, что все науки можно разделить на естественные и гуманитарные, представители которых часто не понимают друг друга. На самом деле, естествознание и гуманитарное знание являются двумя сторонами единой культуры, и между ними нет чёткой границы раздела. Естествознание влияет на мышление человека, на его деятельность в общественной, литературной и художественной сферах, а гуманитарная культура воздействует на стиль и характер мышления естествоиспытателей, придавая им определённое направление.

В этом году вы узнаете, что в основе всего многообразия природных процессов лежит всего несколько закономерностей, которые являются очень логичными и сравнительно простыми для понимания.

Работая с учебником, постоянно оценивайте свои достижения. Довольны ли вы ими? Что нового вы узнаёте при изучении новой темы? Как могут пригодится вам эти знания в повседневной жизни? Если какой-то материал покажется вам сложным, обратитесь за помощью к учителю или воспользуйтесь справочной литературой и ресурсами Интернета. Список рекомендуемых интернет-сайтов вы найдёте в конце учебника.

Возникновение и развитие естествознания

§ 1 Возникновение познания

В оный день, когда над миром новым

Бог склонял лицо своё, тогда

Солнце останавливали словом,

Словом разрушали города.

А для низкой жизни были числа,

Как домашний, подъярёмный скот,

Потому что все оттенки смысла

Умное число передаёт.

Н. Гумилёв

Способность ориентироваться в окружающей обстановке необходима для выживания каждому живому существу. Умение вовремя распознать опасность и постараться её избежать, найти, достать или поймать пищу, правильно отыскать партнёра для размножения – всё это необходимые условия существования каждого животного. У низших видов нормы правильного поведения заложены генетически, т. е. являются врождёнными. Такое поведение называют рефлекторным или инстинктивным. Чем выше на эволюционной лестнице стоит животное, тем большее значение в его поведении имеют приобретённые в течение жизни знания, т. е. научение. У животных, заботящихся о потомстве (птиц и млекопитающих) важную роль на начальном этапе обучения играют старшие особи, в первую очередь родители. У детёнышей хорошо обучающихся видов животных сильно развит инстинкт подражания, благодаря которому они копируют и запоминают поведение взрослых, а те в свою очередь часто воспроизводят перед потомством наиболее важные действия («делай как я»). В дальнейшем взрослое животное в течение своей жизни приобретает свой личный опыт, используя так называемый «метод проб и ошибок». Поэтому теми животными, которые живут стаями, часто руководит достаточно старый и опытный вожак, подражая которому молодые совершенствуют своё поведение.

Однако ни одно животное по возможностям обучения не может даже отдалённо сравниться с человеком. От всех остальных животных человека отличает способность к речи, которая служит средством не только общения, но и познания окружающего мира. Конечно, у многих видов животных для общения между собой существуют элементарные «языки» с использованием звуков, движений или жестов. Иногда эти «языки» используют достаточно богатый и разнообразный набор знаков, помогающий их обладателям выбрать в данных условиях правильный тип поведения. Однако «язык» животных отличает от языка человека одна принципиальная особенность – его знаки выражают только описание ситуации: опасность, еда, выражение угрозы или, наоборот, приглашение к сотрудничеству (рис. 1).

Рис. 1. Животные для общения используют звуки, жесты, движения

Только человек в своём языке умеет обозначать конкретные предметы. Он может сказать «дерево», «река», «камень», имея в виду эти предметы вообще, а не те, которые он реально в данный момент наблюдает. Для владения таким языком требуется умение выделять абстрактные признаки, по которым одну группу предметов можно отличить от другой группы. Любой камень можно назвать камнем независимо от его размеров, формы и местоположения, т. е. любой конкретный предмет можно отнести к определённой категории. Для различения предметов внутри какой-то категории человек использует определения: камень может быть большим или маленьким, круглым или длинным, дерево – высоким или низким, зелёным или сухим. При этом слово, допустим, «большой» может относиться к разным категориям: большим может быть и дерево, и камень, и животное, и река. То же относится и к словам, обозначающим действие, – глаголам. Лететь может и птица, и камень, и облака. Так люди выработали абстрактные понятия, с помощью которых можно описывать не только то, что реально сейчас наблюдается, но и то, что было раньше, возможно, будет потом, или то, что вообще может когда-нибудь быть или, наоборот, не быть.

С возникновением языка человек получил возможность использовать принципиально новые способы обучения потомства. Теперь стало возможным обучать не только по принципу «делай как я», но и рассказывать о том, что в принципе может случиться, как вести себя в таких предполагаемых условиях. Можно описывать признаки, позволяющие отнести новый, ещё незнакомый предмет к определённой категории или, напротив, позволяющие отличать одну категорию предметов от другой. Для того чтобы иметь возможность планировать свои действия, возникла потребность в установлении связей между причинами и следствиями, а также связей, существующих в пространстве и во времени между различными категориями предметов. Это было началом объяснения человеком происходящих вокруг него явлений. Так появилось то, что впоследствии было названо познанием окружающего мира.

Василий Пантелеевич Голов, Владислав Иванович Сивоглазов, Рената Арменаковна Петросова, Евгений Карлович Страут

Естествознание и основы экологии

Предисловие

Введение

«Он остановил Солнце и сдвинул Землю» – так гласит надпись на пьедестале памятника Николаю Копернику. Этот памятник был открыт в Варшаве лишь в 1830 г., много лет спустя после смерти ученого, совершившего выдающийся научный подвиг еще в XVI в. Действительно, учение Н. Коперника ознаменовало новый этап в развитии не только астрономии, но и всего естествознания. Оно совершило переворот в мировоззрении человечества. Для науки в целом и для естествознания в особенности важную роль сыграла идея Коперника о том, что за видимой картиной происходящих явлений, которая кажется нам истинной, надо искать и находить недоступную для непосредственного наблюдения сущность этих явлений.

Тем самым ломался привычный способ мышления людей, менялось восприятие ими объектов и явлений внешнего мира.

Обобщить все знания, которые к IV в. до н. э. были накоплены путем наблюдений и опыта, сумел выдающийся философ античного мира Аристотель (384–322 до н. э.). Его деятельность охватывала все естественные науки – сведения о небе и Земле, о закономерностях движения тел, о животных и растениях и т. д. Но главной заслугой Аристотеля как ученого-энциклопедиста стало именно создание единой системы научных знаний, которой до его трудов еще не существовало. Авторитет Аристотеля в научном мире был столь высок, что на протяжении почти двух тысячелетий его мнение по многим вопросам не подвергалось сомнению.