Естествознание и основы экологии - Евгений Страут

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

Естествознание и основы экологии

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.

Авторы благодарят всех рецензентов за ценные пожелания и высказанные замечания.

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.

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.