Периодические процессы в биологии доклад физика 9 класс

Обновлено: 30.06.2024

Важное свойство, которым обладает географическая оболочка нашей планеты — ритмичность. Что такое ритмичность в биологии?

Понятие адаптивных биологических ритмов

Ритмичность в биологии — это процесс повторения явлений в определенное время.

Будучи одной из составляющих географической оболочки, биосфера также подвержена ритмичности. Жизнедеятельность организмов на планете во многом зависит от движения тел Солнечной системы, изменений температуры, влажности и освещенности. На все эти изменения живые организмы реагируют.

На случай периодических изменений интенсивности экологических факторов у организмов есть специальные приспособленческие реакции — это адаптивные биологические ритмы.

Адаптивные биологические ритмы в зависимости от длительности причин возникновения делятся на:

суточные;
приливно-отливные;
сезонные;
годовые;
многолетние.

Биологические часы — способность живых организмов выдавать реакцию на течение времени.

С помощью этого явления живые организмы могут согласовывать свои физиологические ритмы с изменениями, происходящими в окружающей среде.

Характеристика биологических ритмов

Рассмотрим подробнее каждый из вариантов биологических ритмов.

Суточные ритмы

Планета Земля вращается вокруг своей оси — полный оборот она совершает за 24 часа. В результате, в течение суток два раза меняется освещенность, которая становится причиной температурных колебаний, изменения влажности и атмосферного давления. Все это непосредственно влияет на активность живых организмов.

Солнечный свет очень важен для жизнедеятельности: он задает периодичность процессов фотосинтеза, транспирации, времени, когда будут раскрываться и закрываться цветки у растений. Животных изменения освещенности тоже затрагивают: смена дня и ночи влияет на особенности их физиологических процессов. Отсюда условное деление всех животных на ночных и дневных.

Однако в случае изменения условий среды, меняется и суточная активность живых организмов.

В жарких пустынях, когда температура днем достигает максимума, а влажность — минимума, дневные животные проявляют свою активность ночью.

Суточные ритмы связаны и с человеком, который также является частью природы. Интенсивность более ста его жизненных функций определяется временем суток.

Приливно-отливные ритмы

Приливно-отливные ритмы — результат взаимодействий Земли и Луны. Наиболее полно и явно они наблюдаются у обитателей прибрежных участков Мирового океана (такие участки называются литорали).

В течение лунных суток — они длятся 24 часа и 50 минут — прилив и отлив происходят по два раза. Такая смена природных условий заставляет организмы к ней приспосабливаться. Каждый организм приспосабливается по-своему:

отдельные животные, такие как моллюски, зарываются в ил;
некоторые меняют окраску тела;
есть животные, которые уходят дальше в океан.

Приливно-отливные ритмы определяют размножение рыб атерин-грунион. Нерест осуществляется только тогда, когда Луна находится в определенной фазе.

Сезонные ритмы

Сезонные ритмы — результат вращения Земли вокруг Солнца. Это вращение приводит к изменению климата на планете. Сезонные ритмы определяют такие процессы как размножение, развитие, жизненные циклы, линька, спячка, миграция, состояние покоя и период вегетации у растений, а также многое другое.

Многолетние циклы

Многолетние циклы — результат изменения солнечной активности и взаимодействия небесных тел Солнечной системы.

Массовое размножение перелетной саранчи в отдельные годы — яркий пример многолетних циклов.

Также пример многолетних циклов — периодическое отклонение холодного перуанского течения у берегов Южной Америки. Это явление называется Эль-Ниньо, и происходит оно раз в 11-12 лет.

Фотопериодизм

Длительность светового дня — важное условие существования и жизни всех организмов, а также самый стабильный экологический фактор.

Фотопериодизм — комплекс наследственных реакций живого организма на то, как изменяется световой период суток.

Это свойство встречается у всех организмов. Однако наиболее ярко проявляется у тех, что живут в условиях, когда сезонные изменения среды происходят резко.

Изменение длительности светового дня у растений проявляется тем, что они меняют интенсивность синтеза фитогормонов. За счет этого регулируется рост и развитие растения.

Фотопериодизм очень ярко проявляется у перелетных птиц: сокращение светового дня является сигналом для миграции.

В рамках естествознания периодические процессы, свойственные как живой, так и неживой природе, обеспечивают внутреннюю целостность сложных систем и их динамичное функционирование.

Периодические процессы, когда состояние того или иного объекта полностью повторяется через определённые промежутки времени: движение космических тел вокруг центра Галактики, движение планет вокруг Солнца, колебание векторов магнитной индукции и электрической напряжённости в электромагнитной волне, распределение электронной плотности вокруг ядра атома и др., широко распространены в природе.

Особенно многочисленны примеры периодических процессов в живой природе, потому что ритм является формой существования всего живого. В любом организме органы, ткани, клетки работают ритмично. Даже мембраны клеток пропускают ионы в определённом ритме. Нарушение какого-то ритма - признак нарушения жизнедеятельности организма.

Система ритмов в живом организме многоярусна: ритмы клеточные и субклеточные, более сложные ритмы - тканевые, основа для ритмичной деятельности органов. Ритмично работают органы кровообращения, дыхания, эндокринные железы, нервная система и другие органы.

Ритмичная работа органов обусловливает ритмичную деятельность всего организма, его суточный ритм, определяемый в свою очередь периодическим движением Земли вокруг своей оси. Каждому организму свойственна также сезонная периодичность, связанная с движением Земли вокруг Солнца и наклоном оси вращения Земли к плоскости земной орбиты. Протяжённость дня и ночи, зависящая от положения Земли относительно Солнца; весна, лето, осень и зима, наступающие в связи с периодическим движением Земли вокруг Солнца, обусловливают различия в жизнедеятельности представителей флоры и фауны в течение суток и на протяжении года.

И хотя положение Земли по отношению к Солнцу повторяется через каждые 24 часа, в природе никогда не наблюдается полного повторения. Изменяется и вся Земля, повторив свой дневной оборот вокруг Солнца. Новое повторение вместе с тем всегда является и изменением. Однако периодические процессы, происходящие в природе, это повторение не по кругу, а по восходящей спирали.

Д.И.Менделеев обнаружил, что постепенно с изменением атомного веса изменяются свойства элементов, а затем наблюдается периодическое повторение этих свойств у других элементов. Конечно, каждый новый элемент, повторяя предыдущий, в то же время имеет свои собственные, отличающие его свойства. Природа функций, которые выражают зависимость свойств от атомного веса, имеет для разных свойств один общий признак -периодичность. В знаменитой работе "Периодическая законность для химических элементов" Д.И. Менделеев пишет: " . . . соотношения между свойствами и атомными весами элементов я называю законом периодичности, потому что существующая здесь зависимость представляет форму периодической функции" [Менделеев Д.И. Сочинения в 25 т. Т. XXV. Л.-М.: Изд-во АН СССР, 1952. С. 243]. И далее Д.И. Менделеев формулирует закон периодичности: " Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости (то есть правильно повторяются) от их атомного веса"[там же, с.247]. Позднее в "Основах химии" Д.И. Менделеев вновь приведёт формулировку закона периодичности: "Свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости (или, выражаясь алгебраически, образуют периодическую функцию) от величины атомных весов элементов" [Д.И. Менделеев. Основы химии. 3-е издание. С.-Петербург. Тип. В. Демакова, 1877. С.847]. Тут же в "Основах химии" в выводах главы ХХVII "Сходство элементов и их система" [там же, с. 861] Д.И. Менделеев впервые назовёт закон периодичности периодическим законом. Именно это название закона является исторически устоявшимся.

Открытый Д.И. Менделеевым закон периодичности, оставаясь неизменным в своей сущности, по мере расширения и обновления знаний о природе вещества претерпевает развитие и усовершенствование. Учитывая, что индивидуальность химических элементов определяет заряд ядра, а атомная масса является величиной, зависящей от заряда ядра, изменилась и формулировка закона периодичности: физические и химические свойства простых веществ, а также формы и свойства сложных соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер атомов.

Периодически изменяющимися свойствами атома являются первая энергия ионизации атомов химических элементов, радиусы атомов и ионов, температуры плавления и кипения и другие свойства элементов. Периодическое изменение химических свойств элементов обусловлено периодическим изменением строения электронных оболочек атомов.

Д.И. Менделеев совершил великое открытие закона периодичности в то время, когда сколько-нибудь определённые представления о строении атома ещё отсутствовали. Надо было обладать поистине титанической силой предвидения, интуицией гения для того, чтобы в те времена сформулировать закон периодичности. Д.И. Менделеев понимал громадную научную значимость сделанного им открытия, по праву гордился своей причастностью к этому и приоритетом русской науки.

Среди многообразия периодических процессов выделяют следующие классы: физические (периодическая кристаллизация, периодическая диффузия, периодические структуры при образовании льда, периодичность при застывании металла, периодические процессы при седиментации (от лат. sedimentum - оседание); физико-химические (периодическая адсорбция, периодическое высаливание, периодическая каогуляция), химические (периодическое выделение осадка, периодические электрохимические процессы, периодические фотохимические реакции, периодические окислительно-восстановительные реакции, в том числе колебательные) и др.

Наиболее представительным классом является класс периодических химических реакций. Периодическое выделение осадка (кольца Лизеганга) наблюдается при протекании реакций осаждения в среде желатины, агара, кремниевой кислоты и других гелей. Схема процесса для самых разнообразных веществ единая: диффузия и реакция обмена, сопровождающаяся выделением осадка в геле. Удивительные по морфологии периодические структуры образуются в организме человека (камни в жёлчном пузыре, мочевом пузыре) и могут быть получены в лабораторных условиях (древовидные образования или так называемый силикатный сад) при сочетании реакций химического взаимодействия с явлениями диффузии и осмоса.

Всеобщий характер периодических процессов в природе открывает безграничные возможности использования их для эффективного решения задачи интеграции естественнонаучных знаний. В рамках педагогического процесса это приведёт к изменению педагогического идеала от социально ориентированной цели образования и воспитания, когда параметры формирования личности задаются конкретными интересами общества к индивидуально ориентированной, конструирование человека для самого себя и только опосредованно для общества.

\u041f\u0435\u0440\u0438\u043e\u0434\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u043f\u0440\u043e\u0446\u0435\u0441\u0441\u044b \u043d\u0430 \u0417\u0435\u043c\u043b\u0435 - \u0441\u043c\u0435\u043d\u0430 \u0434\u043d\u044f \u0438 \u043d\u043e\u0447\u0438\n(\u043f\u0435\u0440\u0438\u043e\u0434 - 86400 \u0441\u0435\u043a\u0443\u043d\u0434), \u0432\u0440\u0435\u043c\u0435\u043d \u0433\u043e\u0434\u0430 (\u0433\u043e\u0434\u043e\u0432\u043e\u0439 \u0446\u0438\u043a\u043b. \n\n

\u041f\u0435\u0440\u0438\u043e\u0434\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u043f\u0440\u043e\u0446\u0435\u0441\u0441\u044b \u0432 \u043e\u0440\u0433\u0430\u043d\u0438\u0437\u043c\u0435 \u0436\u0438\u0432\u043e\u0442\u043d\u044b\u0445 \u0438 \u0447\u0435\u043b\u043e\u0432\u0435\u043a\u0430\n\u0442\u0430\u043a\u0438\u0435 \u043a\u0430\u043a \u0441\u0435\u0440\u0434\u0446\u0435\u0431\u0438\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0438 \u0446\u0438\u043a\u043b \u0434\u044b\u0445\u0430\u043d\u0438\u044f ( \u043f\u0435\u0440\u0438\u043e\u0434 ~ 1 \u0441\u0435\u043a\u0443\u043d\u0434\u0430 ). \n\n

\u0421\u043e\u0432\u0435\u0440\u0448\u0430\u044e\u0442 \u043f\u0435\u0440\u0438\u043e\u0434\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u0434\u0432\u0438\u0436\u0435\u043d\u0438\u044f \n\n

\u00a0\u043a\u0440\u044b\u043b\u044c\u044f \u043d\u0430\u0441\u0435\u043a\u043e\u043c\u044b\u0445 \u0438 \u043f\u0442\u0438\u0446 \u0432 \u043f\u043e\u043b\u0435\u0442\u0435, \n\n

\u00a0\u0432\u044b\u0441\u043e\u0442\u043d\u044b\u0435 \u0437\u0434\u0430\u043d\u0438\u044f \u0438 \u0432\u044b\u0441\u043e\u043a\u043e\u0432\u043e\u043b\u044c\u0442\u043d\u044b\u0435 \u043f\u0440\u043e\u0432\u043e\u0434\u0430 \u043f\u043e\u0434\n\u0434\u0435\u0439\u0441\u0442\u0432\u0438\u0435\u043c \u0432\u0435\u0442\u0440\u0430, \n\n

\u043c\u0430\u044f\u0442\u043d\u0438\u043a\n\u0437\u0430\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u043d\u044b\u0445 \u0447\u0430\u0441\u043e\u0432 \u0438 \u0430\u0432\u0442\u043e\u043c\u043e\u0431\u0438\u043b\u044c \u043d\u0430 \u0440\u0435\u0441\u0441\u043e\u0440\u0430\u0445 \u0432\u043e \u0432\u0440\u0435\u043c\u044f \u0434\u0432\u0438\u0436\u0435\u043d\u0438\u044f, \n\n

\u00a0\u0443\u0440\u043e\u0432\u0435\u043d\u044c \u0440\u0435\u043a\u0438 \u0432 \u0442\u0435\u0447\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0433\u043e\u0434\u0430 \u0438 \u0442\u0435\u043c\u043f\u0435\u0440\u0430\u0442\u0443\u0440\u0430\n\u0447\u0435\u043b\u043e\u0432\u0435\u0447\u0435\u0441\u043a\u043e\u0433\u043e \u0442\u0435\u043b\u0430 \u043f\u0440\u0438 \u0431\u043e\u043b\u0435\u0437\u043d\u0438. \n\n

\u0417\u0432\u0443\u043a\u00a0\u2013 \u044d\u0442\u043e \u043a\u043e\u043b\u0435\u0431\u0430\u043d\u0438\u044f\n\u043f\u043b\u043e\u0442\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u0438 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f \u0432\u043e\u0437\u0434\u0443\u0445\u0430,\u00a0\u0440\u0430\u0434\u0438\u043e\u0432\u043e\u043b\u043d\u044b\u00a0\u2013 \u043f\u0435\u0440\u0438\u043e\u0434\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435 \u0438\u0437\u043c\u0435\u043d\u0435\u043d\u0438\u044f\n\u043d\u0430\u043f\u0440\u044f\u0436\u0435\u043d\u043d\u043e\u0441\u0442\u0435\u0439 \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u043e\u0433\u043e \u0438 \u043c\u0430\u0433\u043d\u0438\u0442\u043d\u043e\u0433\u043e \u043f\u043e\u043b\u0435\u0439,\u00a0\u0432\u0438\u0434\u0438\u043c\u044b\u0439 \u0441\u0432\u0435\u0442\u00a0\u2013 \u0442\u043e\u0436\u0435 \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u043e\u043c\u0430\u0433\u043d\u0438\u0442\u043d\u044b\u0435\n\u043a\u043e\u043b\u0435\u0431\u0430\u043d\u0438\u044f, \u0442\u043e\u043b\u044c\u043a\u043e \u0441 \u043d\u0435\u0441\u043a\u043e\u043b\u044c\u043a\u043e \u0438\u043d\u044b\u043c\u0438 \u0434\u043b\u0438\u043d\u043e\u0439 \u0432\u043e\u043b\u043d\u044b \u0438 \u0447\u0430\u0441\u0442\u043e\u0442\u043e\u0439.
\u0417\u0435\u043c\u043b\u0435\u0442\u0440\u044f\u0441\u0435\u043d\u0438\u044f\u00a0\u2013 \u043a\u043e\u043b\u0435\u0431\u0430\u043d\u0438\u044f \u043f\u043e\u0447\u0432\u044b,\u00a0 \n\n

\u043f\u0440\u0438\u043b\u0438\u0432\u044b \u0438 \u043e\u0442\u043b\u0438\u0432\u044b\u00a0\u2013 \u0438\u0437\u043c\u0435\u043d\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0443\u0440\u043e\u0432\u043d\u044f \u043c\u043e\u0440\u0435\u0439 \u0438 \u043e\u043a\u0435\u0430\u043d\u043e\u0432,\n\u0432\u044b\u0437\u044b\u0432\u0430\u0435\u043c\u043e\u0435 \u043f\u0440\u0438\u0442\u044f\u0436\u0435\u043d\u0438\u0435\u043c \u041b\u0443\u043d\u044b \u0438 \u0434\u043e\u0441\u0442\u0438\u0433\u0430\u044e\u0449\u0435\u0435 \u0432 \u043d\u0435\u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0445 \u043c\u0435\u0441\u0442\u043d\u043e\u0441\u0442\u044f\u0445 18 \u043c\u0435\u0442\u0440\u043e\u0432,\u00a0\u0431\u0438\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043f\u0443\u043b\u044c\u0441\u0430\u00a0\u2013 \u043f\u0435\u0440\u0438\u043e\u0434\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438\u0435\n\u0441\u043e\u043a\u0440\u0430\u0449\u0435\u043d\u0438\u044f \u0441\u0435\u0440\u0434\u0435\u0447\u043d\u043e\u0439 \u043c\u044b\u0448\u0446\u044b \u0447\u0435\u043b\u043e\u0432\u0435\u043a\u0430 \u0438 \u0442.\u0434.
\u0421\u043c\u0435\u043d\u0430 \u0431\u043e\u0434\u0440\u0441\u0442\u0432\u043e\u0432\u0430\u043d\u0438\u044f \u0438 \u0441\u043d\u0430, \u0442\u0440\u0443\u0434\u0430 \u0438 \u043e\u0442\u0434\u044b\u0445\u0430, \u0437\u0438\u043c\u044b\n\u0438 \u043b\u0435\u0442\u0430. \u0414\u0430\u0436\u0435 \u043d\u0430\u0448\u0435 \u043a\u0430\u0436\u0434\u043e\u0434\u043d\u0435\u0432\u043d\u043e\u0435 \u0445\u043e\u0436\u0434\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043d\u0430 \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u0443 \u0438 \u0432\u043e\u0437\u0432\u0440\u0430\u0449\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0434\u043e\u043c\u043e\u0439\n\u043f\u043e\u043f\u0430\u0434\u0430\u0435\u0442 \u043f\u043e\u0434 \u043e\u043f\u0440\u0435\u0434\u0435\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043a\u043e\u043b\u0435\u0431\u0430\u043d\u0438\u0439, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0435 \u0442\u0440\u0430\u043a\u0442\u0443\u044e\u0442\u0441\u044f \u043a\u0430\u043a \u043f\u0440\u043e\u0446\u0435\u0441\u0441\u044b, \u0442\u043e\u0447\u043d\u043e \u0438\u043b\u0438\n\u043f\u0440\u0438\u0431\u043b\u0438\u0436\u0435\u043d\u043d\u043e \u043f\u043e\u0432\u0442\u043e\u0440\u044f\u044e\u0449\u0438\u0435\u0441\u044f \u0447\u0435\u0440\u0435\u0437 \u0440\u0430\u0432\u043d\u044b\u0435 \u043f\u0440\u043e\u043c\u0435\u0436\u0443\u0442\u043a\u0438 \u0432\u0440\u0435\u043c\u0435\u043d\u0438. ">]" data-testid="answer_box_list">

Периодические процессы на Земле, такие как смена дня и ночи (период - 86400 секунд), времен года (годовой цикл) ответственны за самоподобную форму берегов морей, рек, форму гор. Механизм периодических процессов и разница в структуре земли и воздуха привели к самоподобной (фрактальной) форме деревьев и дыхательных путей в организме человека. Везде, где требуется эффективный обмен между твердой и жидкой либо газообразной средой при наличии периодических процессов, постепенно в ходе эволюции формируются самоподобные структуры. Периодические процессы в организме животных и человека такие как сердцебиение и цикл дыхания ( период ~ 1 секунда ) сформировали в теле, и в частности, в мозгу самоподобные структуры ответственные за эффективный обмен веществом, энергией, и в конечном счете (на более тонком уровне) - информацией. Гениальная догадка древних искателей истины состояла в осознании важности периодических процессов в природе. Периодический процесс медитации* на мантре или молитве, имеющий период близкий к периодам серцебиения и дыхания, является организующим принципом внутреннего колеса времени в Калачакра тантре и приводит к гармонизации, согласованию психики, тела и природы.

Периодические процессы в природе или внешнее колесо времени в Калачакра тантре.

Бассейн реки Амазонки, связывает Анды и джунгли Амазонии с Атлантическим океаном и имеет самоподобную фрактальную структуру.

Самоподобная форма дерева, оптимальна при взаимодействии земли и воздуха.

сутки 86400 сек

Медитация на дыхании

* - Meditation - размышление (англ.)

Размышление. Размышление на определенную тему. В размышлении на определенную тему мы отталкиваемся от некой исходной мысли. Будем называть ее начальной мыслью. Тогда процесс мышления будет заключаться в том, что мы вновь и вновь отталкиваясь от исходной мысли думая на определенную тему будем приходить к некой новой мысли. Далее мы будем думать на ту же тему отталкиваясь от этой (новой) мысли. Результатом этого размышления будет (сверх) новая мысль. И так далее.

Что можно считать окончанием размышления на определенную тему?

1. Удовлетворительное окончание размышления - достижение устойчивого состояния, результата, аттрактора (англ. attract - привлекать, притягивать) в пространстве смысла.

2. Неудовлетворительное окончание размышления - это когда мы в своем размышлении все больше и больше удаляемся от темы, переключаемся на другую тему под действием каких-то неконтролируемых внешних или внутренних причин. Если мы чувствуем, что недостаточно подумали на заданную тему (не достигли аттрактора в той или иной форме - точки притяжения или траектории в простейшем случае), то тогда говорим "мы отошли от темы" и "на чем мы остановились?".

Суть модели заключается в том, что мы сопоставляем процесс мышления - итерационному процессу:

z[1] = F( z[0] ),
z[2] = F( z[1] ),
. . .
z[i+1] = F( z[i] ),
. . .
где z[0] - исходная или начальная мысль, F( z ) - функция преобразования.

** - медитация - сознательный процесс, в отличие от дыхания и серцебиения, подробнее смотрите обзорную статью ↓ о видах медитации.

Читайте также: