Явления живой и неживой природы

Содержание

1. Явления природы осенью
2. Неживая природа
3. Живая природа
4. Явления природы зимой
5. Неживая природа
6. Живая природа
7. Явления природы весной
8. Неживая природа
9. Живая природа
10. Явления природы летом
11. Неживая природа
12. Живая природа
13. Другие удивительные явления природы
14. Шаровая молния
15. Северное сияние
16. Снежная гроза
17. Смерч
18. Цветущая пустыня Атакама в Чили

Окружающий нас мир находится в постоянном движении и все время изменяется: после зимы наступает весна, после дождя появляется радуга, с наступлением холодов птицы улетают на юг и т. д. Все эти хорошо знакомые нам изменения, которые мы воспринимаем как самые обычные и естественные, называются явлениями природы. Рассмотрим явления неживой и живой природы в зависимости от сезона года, а также познакомимся с некоторыми удивительными явлениями, которые случаются довольно редко.

Явления природы осенью

Неживая природа

В неживой природе в это время года происходят следующие изменения: после летнего зноя приходит прохлада, а ближе к концу осени начинаются заморозки, нередко выпадает первый снег. Световой день становится заметно короче, все чаще наблюдает пасмурная и дождливая погода.

Живая природа

Представители живой природы воспринимают осень как время для подготовки к зиме. Деревья меняют окраску листвы, а затем и вовсе сбрасывают её. Некоторые животные занимаются поисками убежища, где можно будет пережить зимние холода, многие из них активно готовят съестные припасы впрок. Перелетные птицы сбиваются в стаи и отправляются в тёплые края. Многие лесные животные, в том числе зайцы, лисы и белки линяют, меняют свои шкурки на более тёплые.

Явления природы зимой

Неживая природа

С приходом самого холодного времени года явления неживой природы дают о себе знать очень ощутимо. Температура воздуха существенно понижается, увеличивается количество морозных дней. Землю покрывает снег, и он продолжает падать весь сезон. Нередко случаются снежные бури, вьюги и метели. На водоёмах устанавливается сплошной ледяной покров. Всё чаще возникают гололед и гололедица, на многих зданиях образуются опасные сосульки. На земле, деревьях и различных уличных предметах появляется иней, на окнах можно увидеть необычные узоры.

Живая природа

Живой мир на время зимы также изменяется. Растения погружаются в состояние покоя, отдыхают, чтобы набраться сил к следующему вегетационному периоду. У кустарников и деревьев замедляется обмен веществ и прекращается видимый рост. Некоторые животные впадают в спячку, например, медведи и ежи, другие – продолжают вести активный образ жизни, но добывать пищу им становится все сложнее. Многие оседлые птицы, не улетающие зимовать в тёплые страны, в поисках корма временно перебираются в города, среди них сороки, снегири и синицы.

Явления природы весной

Неживая природа

С приходом весны преображается всё, даже неживой мир. День становится значительно длиннее, все сильнее греет Солнце. Наступает долгожданное потепление, температура атмосферы повышается до положительных значений. Такое явление называется оттепель. Снег начинает активно таять, становится рыхлым, а к концу весны от него не остаётся и следа. На реках начинается ледоход, вызывая половодье. В некоторых населенных пунктах, расположенных на берегах рек, сильное повышение уровня воды, может привести к наводнениям. Также весной начинают лить дожди, возникают первые грозы.

Живая природа

Явления живой природы, происходящие весной, можно охарактеризовать одним словом – оживление. Всё вокруг начинает просыпаться и наполняться жизнью. У деревьев и кустарников возобновляется движение соков, набухают почки, чуть позднее происходит активное цветение и появляются первые листья. Повсюду расцветает мать-и-мачеха, в лесах зацветают и другие многолетние травянистые растения. Появляются летающие насекомые, возвращаются птицы, пробуждаются те, кто впадал в зимнюю спячку. Пушистые животные снова линяют, меняя зимний мех на летний. У многих зверей в это время года проявляется потомство.

Явления природы летом

Неживая природа

Неживая природа в это время года радует жаркой, сухой погодой. Сильно греет Солнце, температура воздуха повышается до максимальных значений. Дожди и грозы также случаются, иногда возникает град. После выпадения осадков на небе часто можно наблюдать радугу. Ближе к утру в тихую погоду на земле, растениях и различных предметах, находящихся на улице, образуется роса.

Живая природа

В живой природе летом также происходят изменения. У растений наступает время активного цветения и плодоношения. В конце лета приходит пора грибов и ягод, в лесах созревают орехи. Животные в это время года растят свое потомство, учат детенышей добывать себе пропитание и защищаться в случае опасности. Насекомые летом очень активны, некоторые из них (комары, мухи, мошки и другие) начинают досаждать людям. Также активизируются и опасные паукообразные, в том числе ядовитые пауки и энцефалитные клещи.

Другие удивительные явления природы

В мире иногда происходят необычные и порой загадочные явления природы. Приведем примеры некоторых из них.

Шаровая молния

По свидетельствам очевидцев, это редкое явление представляет собой некий светящийся шар, перемещающийся в воздухе по непредсказуемой траектории. В научном мире до сих пор нет единого мнения, что такое шаровая молния и каким образом она возникает.

Северное сияние

Это явление характерно не только для Земли, оно происходит и на других планетах Солнечной системы, обладающих магнитосферой. Люди воспринимают его как быстро изменяющееся разноцветное свечение в небе в темное время суток. Образуется оно в результате взаимодействия верхних слоёв атмосферы с заряженными частицами солнечного ветра.

Снежная гроза

Это необычное явление происходит в холодное время года. Чаще наблюдается у морского побережья или над крупным озером, изредка случается в городе. Для него характерно выпадение осадков в виде сильного снега или ледяного дождя, при этом процесс сопровождается громом и молниями.

Смерч

Данное разрушительное природное явление возникает в грозовом облаке. Столб воздуха, совершая вихревые движения и образуя воронку, спускается к земле. Его диаметр может составлять десятки и даже сотни метров. В нижней части смерча всегда наблюдается облако из пыли, грязи и предметов, поднятых с земли, либо водяные брызги, если торнадо образовался над водой.

Цветущая пустыня Атакама в Чили

Это место считается одним из самых засушливых на Земле. Но раз в несколько лет на эту территорию обрушиваются ливневые дожди, благодаря которым пустыня покрывается цветущими травами. Учёные насчитали здесь примерно 200 видов растений, немалая часть которых – эндемики. В период бурного цветения пустыни наблюдается также активное размножение ящериц, птиц и насекомых.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Не все нашли? Используйте поиск по сайту

Search for:

Осенние изменения в неживой природе

— Здравствуйте, ребята. Я маленькая лесная фея Полина.

Я живу здесь, на окраине леса. Мой дом — природа. Вы уже давно знаете азбуку и умеете читать. Хорошая вещь, азбука. В ней всего только 33 буквы. Но, зная их, можно прочитать самую толстую книгу, узнать обо всём на свете. Но есть и другая азбука. Это азбука природы. В ней тысячи букв. Каждая звезда на небе — это буква, каждый камешек под ногами — это буква, облака — тоже буквы небесной книги. Они могут рассказать не только о том, что есть, но и том, что будет.

Поэтому, сегодня я приглашаю вас на урок изучения азбуки природы.

— Вы уже догадались, что говорить мы будем об осени. Осень — моё любимое время года. Она состоит из трёх месяцев.

Их названия: сентябрь, октябрь и ноябрь. Никогда природа не выглядит так восхитительно и трогательно, как осенью. Уж очень быстро и ярко перекрашивает она всё вокруг, выбирая самые впечатляющие цвета и тона из одной палитры.

Многие художники тоже восхищаются осенью, а композиторы посвящают ей свои произведения.

— Я приглашаю вас зайти ко мне в гости. Моё волшебное зеркало хочет показать вам  замечательные картины русских художников, посвящённые осени. А прозвучит отрывок пьесы  П.И. Чайковского «Октябрь. Осенняя песня» из цикла «Времена года».

— Замечательно, не правда ли? Давайте же поближе познакомимся  с  красавицей-осенью и разберёмся,  какие изменения происходят в природе в это время года.

— Но сначала вспомним: на какие 2 большие части мы условно разделяем природу или природные объекты.

— Человек условно разделил природу на 2 части: живая природа и неживая.

 К живой природе относятся

человек,  растения, животные, грибы, бактерии, а к неживой — солнце, луна, звёзды, облака, дождь, горы, вода, радуга, почва, и другие.

Объекты живой природы отличаются от неживой тем, что они дышат, питаются, растут, размножаются, умирают. Объекты неживой природы не дышат, не нуждаются в пище, не растут, не размножаются,  не умирают.

Неживая природа способствует жизни живой природы. Так, например:

—Вода – это неживая природа, рыбка – живая. Если бы не было воды, рыбки бы не смогли жить.

—Солнце – это неживая природа, растения — живая. Но растения живут благодаря солнечному свету.

Таким образом, между живой и неживой природой существует тесная взаимосвязь. Можно точно сказать, что изменения в неживой природе влекут за собой изменения в живой.

Ну, а сейчас, я приглашаю вас на небольшую прогулку.

— На рассвете я просыпаюсь, поднимаюсь на высокий холм и вижу, как туман окутывает лес.

Кажется, будто облака опустились и укрыли землю густым и пушистым покрывалом. Туман шуршит в парке, над озером, рекой. Гуще всего туман бывает по утрам, когда земля сильно остывает.

 Но стоит солнцу взойти, пригреть землю – и туман исчезает.

— Осеннее солнце. Оно поднимается над горизонтом ниже, чем летом.

И греет всё слабее и слабее.

— А теперь давайте посмотрим на осеннее небо. Оно гораздо бледнее, чем было летом в жаркие дни. Тогда казалось, что всё небо залито густой лазурью, а вот теперь оно светло-голубое или светло-серое.

Иногда оно затягивается серыми мрачными тучами.

Воздух становится прохладным. Ощущается острый запах влаги, пахнет дождём…

— Осенние дожди совсем не похожи на летние. Дождь осенний — моросящий.

Как зарядит сыпать маленькими каплями на землю, так и будет идти день два, три, не переставая.

Под ногами слякоть, а небо грустное, свинцовое. И тогда становится очень скучно…

— В такие дни я часто навещаю своих друзей гномов.

— Погостив у гномов, спешу домой. Уже заметно, что дни становятся всё короче, а ночи — всё длиннее и длиннее.

— А однажды утром вдруг видишь, что стала белой трава и земля. Это иней.

Появился иней, значит, — на улице легкий морозец — заморозки. Заморозки бывают и в начале осени, но частыми они становятся поздней осенью.

— Поздней осенью выпадает первый снег.

— А в самом конце осени происходит ледостав — реки, озера, пруды покрываются льдом.

Вскоре вся земля оденется в белый снеговой наряд.

Вот она какая, осень.

— А сейчас давайте вернемся к волшебному зеркалу и повторим, какие изменения происходят в неживой природе осенью.

· Солнце поднимается над горизонтом ниже, чем летом. Греет слабее.

·  Дни становятся короче, а ночи — длиннее.

· Воздух становится холоднее.

· Небо покрывается низкими серыми облаками.

· Идут моросящие дожди.

· Часто бывают туманы.

· Иногда по утрам бывают заморозки, иней.

· В конце осени выпадает первый снег.

· Наступает ледостав.

— Вот и всё. Надеюсь, прогулка была для вас познавательной. До скорой встречи.

Живая природа соответствует неживой природе. Объекты живой природы

Природа – это окружающий нас мир со всеми его обитателями и явлениями. Именно она всегда выступала главным объектом для исследований и научных экспериментов, благодаря чему сегодня многие школьники изучают естественные науки.

Однако с раннего возраста каждому ребенку нужно доносить, что такое предметы. неживую природу, чтобы он мог правильно воспринимать окружающую действительность. О способах, описаниях и примерах такого толкования мы поговорим в этой статье.

Что такое неживая и живая природа?

В обычном понимании человека природа – это цветы, солнце, животные, растения и окаменелости. В целом это природный мир, созданный без вмешательства человека и инновационных технологий. Однако в научном смысле этот термин объясняется гораздо шире: под природой понимаются все явления и предметы, которые нас окружают. А для того, чтобы разграничить понятия, следует детально проанализировать каждое из них.

Составными частями природы являются атмосферный воздух, околоземное космическое пространство, земля, поверхностные воды, почва, растительный мир, недра, животный мир, Подземные воды, озоновый слой атмосферы и другие организмы, которые в совокупности создают благоприятные условия для обеспечения постоянная жизнь на планете Земля.

При этом к объектам живой природы относится вся флора и фауна: все животные планеты, растения всех классов и видов, бактерии, грибы. Также в это понятие входит человек. В то же время природа без человека может существовать в первозданном виде, примерами чего являются необитаемые острова со своей экосистемой, а также астрономические объекты (планеты, спутники и т. д.).

Что такое неживая природа?

Неживой мир – это различные вещества, а также поля, обладающие энергией. Она представлена ​​несколькими уровнями организации: от элементарных частиц, химических элементов и атомов до небесных тел и Вселенной. Под этим термином понимаются все объекты, образованные без вмешательства человека и состоящие из материи или поля. Важным отличием является то, что объекты неживой природы устойчивы, статичны и малоизменчивы. Камни, горы, вода, атмосфера — все это существует миллиарды лет и меняется очень медленно.

Как объяснить разницу ребенку во 2 классе?

Для того чтобы наглядно рассказать и показать учащимся примеры и предметы живой и неживой природы, можно опираться на следующие факты:

1. Для поддержания жизненных процессов представителям живого мира необходимо получать энергию извне — например, растениям и животным для правильного развития необходим солнечный свет.
2. Живые организмы сложны, их биологическая система поддерживает жизнь посредством важных процессов. Они могут развиваться, дышать, размножаться, стареть и умирать. Несмотря на то, что сложно заметить, как дышит растение, этот процесс все же присутствует на молекулярном уровне.
3. Объекты живого мира могут двигаться, проявлять реакции на внешние раздражители. Например, если вы прикоснетесь к животному, оно убежит или нападет, в отличие от камней, которые не сдвинутся с места.
4. В конце концов, многие представители живого мира могут думать и обладают рефлексами, помогающими им выжить.

Итак, мы рассмотрели, что такое мир живой и неживой природы. Главное помнить, что обе сферы тесно взаимосвязаны. Материя, вещества, энергия – все это позволяет всем организмам на Земле развиваться и жить, создавая единую экосистему.

Правила этикета в обществе. Как вести себя в магазине, на улице, в транспорте

стр. 24-25

1. Природа – это то, что нас окружает, но не создано руками человека.
2. Для жизни растениям и животным нужны солнечный свет, тепло, вода и пища.
— живая и неживая природа.
— Живые — дерево, человек, бабочка, медведь.
— Неодушевленное — солнце, камень, облако, сосулька.
Живые существа рождаются, растут, питаются, умирают.

— Живая природа не может существовать без неживой природы, так как живым существам для жизни необходимы воздух, вода, тепло.

С. 27
Животные и растения не могут обходиться без воды, воздуха, солнечного света и тепла.
1. Неживая природа — Солнце, Земля, звезды, воздух, вода, камни.
Живая природа — человек, животные, растения, грибы.
2.

Живые существа рождаются, дышат, двигаются, едят, размножаются, умирают.
3. Живые существа не могут обходиться без воды, воздуха, солнечного тепла и света.

Явления природы

С. 28

1. К неживой природе относятся солнце, Земля, звезды, камни…
К живым — деревья, животные, цветы…
2. Солнце является источником света и тепла для всего живого на Земле.
— Сосулька может растаять, туча может дождем упасть на землю, одуванчик может увянуть, гусеница может превратиться в бабочку…

— Явления в неживой природе — ледоход, снегопад, отлив, отлив. Явления в живой природе — рождение детенышей у животных, медвежья спячка…

— 1) весна — таяние снега, 2) лето — все зелено, цветет, 3) осень — желтеют листья, 4) зима — голые деревья, кроме елей и сосен.
— Осень — листопад, весна — оттепель.
— Осенью все листья на дереве пожелтели и облетели, зимой его ветки были голые. Весной на нем появились почки, а потом и листья распустились. Летом на нем появились сережки с семенами.

О температуре говорят, когда сообщают о погоде или когда люди беспокоятся о своем здоровье. Термометр – это прибор, который измеряет температуру. Термометр может измерять температуру тела человека (1), воды (2), воздуха (3).

1. Природные явления – это все изменения, происходящие в природе. Например, листопад, таяние снега, цветение деревьев, спячка животных.
2. Термометр — прибор для измерения температуры.

3. Число градусов тепла записывается со знаком «+», а мороза — «-«. Вместо слова градус поставить знак °, например +15°, — 15°.

Какая погода

С. 32

1. Летом было жарко, ярко светило солнце. Осенью похолодало, часто шел сильный дождь. Зима самое холодное время года, идет снег. Весной снова греет солнце, становится теплее.
— Одеваться по погоде. Узнать о погоде можно из прогнозов по ТВ, радио, из интернета.
«Погода – температура воздуха, осадки.

1. Погода – это сочетание температуры воздуха, облачности, осадков и ветра.
2. Основные погодные условия — это перепады температуры воздуха, облачность, дождь, снегопад, ветер. Есть и другие, например: гроза, метель.
3. Наука о погоде называется метеорологией.
4. Научные прогнозы помогают предсказывать погоду с помощью специального оборудования — это метеоспутники, метеорологические самолеты, корабли, которые собирают необходимую информацию и обрабатывают ее с помощью компьютеров.

В гостях у осени

С. 36

1. Летом было жарко. Осенью похолодало. С приходом осени чаще стали идти дожди.
2. Перелетными птицами называют птиц, улетающих осенью на зимовку в теплые края и возвращающихся с приходом весны. Например: скворцы, грачи, гуси, лебеди, журавли.

1. Осенью солнце поднимается в небе не так высоко, как летом. Дни становятся короче. Это приводит к снижению температуры воздуха и похолоданию.
2. Осенние явления в неживой природе — похолодание, затяжные дожди, густые туманы, первый снег, заморозки.
3. Осенние явления в живой природе — увядают травянистые растения, исчезают насекомые, многие птицы улетают в теплые края.

В древности люди почти все, что их окружало, считали представителями живого мира. К одним предметам они просто относились как к части своей жизни и быта, а другие обожествляли, потому что не могли понять природу их существования.

Типы объектов мира

В настоящее время большинство из нас, уже взглянув на какой-либо предмет, сразу могут сказать, к какому типу природы он относится: живой или неживой. Но иногда наличие тех или иных признаков, присущих живым организмам, может поставить человека в тупик — к какому типу предметов можно отнести тот или иной предмет?

И камень, и гриб не обладают способностью перемещаться в пространстве, но если первый однозначно классифицируется как неживой организм, то гриб безусловно относится к типу живых существ. Потому что есть и другие признаки, позволяющие отличить один вид от другого.

Мышь живет с непрерывным процессом дыхания на протяжении всей жизни, поглощая кислород из окружающей атмосферы и выделяя углекислый газ, а вот свеча своим горящим пламенем поглощает кислород, но не выделяет углекислый газ, как продукт переработки. Таким образом, процесс метаболизма, как единственный признак, может быть присущ различным объектам и не может быть основополагающим классификационным фактором в окружающей среде.

Поэтому в современной науке существует набор признаков, позволяющий понять, чем живой объект отличается от неживого. И если при исследовании обнаруживается, что не все признаки класса живых организмов присутствуют, то такой объект можно смело отнести к представителям неживого мира.

Особенности живых видов природы и их основные признаки отличия

На первый взгляд всю окружающую нас природу можно назвать живой.

Так чем он отличается от неживого мира? Чтобы найти правильный ответ на этот вопрос, необходимо внимательно изучить общие свойства обоих видов.

Одним из признаков различия является непрерывный процесс обмена энергией и веществами между ними — представителями определенного класса живой природы и окружающей ее средой. Также явные признаки такого организма определяются уже на молекулярном уровне по наличию белка и нуклеиновых кислот внутри каждой молекулы.

Кроме того, существует еще несколько признаков, которые прямо указывают, чем живая природа отличается от неживой, и дают ответ на этот сложный вопрос.

Только наличие или отсутствие совокупности перечисленных признаков позволит дать однозначный ответ о принадлежности исследуемого объекта к тому или иному классу природы.

Признаки неживых видов природы

Учитывая приведенный выше набор признаков, которыми могут обладать только живые организмы, отсутствие хотя бы одного из них может свидетельствовать о принадлежности объекта к неживой природе.

Вот основные признаки неживых организмов:

Различать неживую и живую природу детей учат в начальной школе, но наиболее подробно эта тема рассматривается в 3 классе. Зная основные нюансы, дети научатся правильно воспринимать окружающую среду и бережно относиться к объектам планеты.

Чтобы дети научились легко относить любые предметы к нужной области, следует объяснить им различия между разными предметами. Чаще всего проблема в определении сущности возникает при рассмотрении неодушевленных предметов, которые часто путают с искусственными предметами, созданными человеком.

Понятия живой и неживой природы

Под природой понимается среда обитания человека, среда которая возникла и развивается без участия человека. Это взаимное сосуществование живых и неживых объектов. Живые существа могут дышать, расти, питаться и размножаться, в то время как неодушевленные предметы такими особенностями не обладают и практически не изменяются.

Природные компоненты – это объекты, созданные природой, а не человеком. Живая природа включает в себя людей, животных, птиц, насекомых, растения, микробы и все, что растет, движется, питается, развивается, дышит и живет. А все остальное принадлежит неживой природе.

Если выйти за город и оказаться в месте, где нет построек и изобретений человека, каждый может заметить, что его окружает множество объектов неживой природы . В стороне виднеется струящийся ручей, а вдалеке — пики высоких гор. Подняв глаза, можно увидеть облака, плывущие по небу, и ласково пригревающее солнце.

Эта природа первична, так как именно в ней произошло зарождение жизни на Земле. Все живое пользуется дарами неживой среды и существует за ее счет, а после смерти становится ее частью. Поваленные стволы деревьев, опавшие листья, мертвое животное — все это объекты неживой природы.

При рассмотрении темы часто возникают вопросы о том, к чему относятся такие предметы, как, например, кирпичи, стекла, автомобили, телефоны, дома. Все созданное руками человека составляет искусственных объектов .

Признаки и признаки предметов

При сравнении неживых организмов с живыми сразу можно сказать, что они не способны дышать, питаться, расти, размножаться и умирать. Например, однажды возникшие горы всегда будут устремлены вершинами к небу. Или планеты со звездами, возникшими миллиарды лет назад и выстроившимися в определенные системы, и существующими по сей день.

Объекты этой сферы можно узнать по следующим признакам:

Классификация

Во всем мире насчитывается большое количество неодушевленных предметов . Огромное разнообразие объектов изучают специалисты в области химии, физики, геологии, гидрографии, астрологии и других наук.

Основная классификация объектов включает три основные группы:

Объекты всех трех групп не нуждаются в дыхании, питании и размножении, однако многие из них жизненно необходимы людям, животным и растениям.

Связь с живыми организмами

Большинство неодушевленных предметов играет важную роль в жизни живых организмов. Живая природа не может существовать без неживой, так как они полностью взаимосвязаны. Важнейшими объектами неживой среды являются:

Объекты неживой и живой природы имеют тесную связь друг с другом. Люди, животные и растения нуждаются в воздухе и солнце. Растения могут жить только с почвой, водой, солнечным теплом и светом. А наличие в воде живых объектов – рыб, животных и микроорганизмов – способствует ее поддержанию. химический состав. Узнав все эти нюансы, дети поймут, что необходимо беречь и беречь окружающую их среду, чтобы жить в гармонии с миром.

Определение неживой природы

Все, что нас окружает, если, конечно, это не техника или любой другой элемент, созданный руками человечества, является природной составляющей, которую принято делить на живую и неживую. Первый подразумевает растения, животных, а также непосредственно самого человека. То есть это все, что движется, развивается, для его жизни требуются определенные ресурсы. Неживая природа, в свою очередь, это все элементы, которые не дышат, не растут и не развиваются. В отличие от всех живых организмов, они имеют более простое строение. Им не нужен воздух, пища или любой другой жизненно важный ресурс. Другими словами, они не живут. При этом в течение нескольких сотен, тысяч и даже миллионов лет вся неживая природа остается неизменной.

Он действительно безжизненный?

В течение многих лет ни один философ не мог дать точного определения понятию жизни. Более того, современные и устаревшие словари очень расплывчато описывают это слово. Таким образом, жизнь представляет собой ряд определенных явлений, следующих друг за другом в одном организме или предмете и прекращающихся по истечении времени. Стоит отметить, что неживая природа тоже существует по этим законам. Точнее, не противоречит им. Это уже не раз было доказано на примере кристаллов. Многие ученые, работавшие с ними, перестали воспринимать их как компоненты природы неживого типа. Дело в том, что у кристаллов есть определенный набор чувств. Они могут стареть, издавать звуки (в основном недовольные), отдыхать, развиваться или уставать. Для многих металлов или сплавов характерна память. При различных воздействиях они могут деформироваться, но затем постепенно возвращаться в исходное состояние. Однако среди прочего опыт с ионами серебра наиболее точно показывает, насколько схожи компоненты живой и неживой природы. Они начинают регенерировать при контакте с активными металлами. Когда наблюдаешь за процессом через микроскоп, а не на примерах уравнений или химических формул, можно заметить сходство между ними и растениями — и те, и другие развиваются одинаково. Таким образом, о «бездушности» неживой природы можно еще поспорить. Однако эта гипотеза остается только предположением, пока нет конкретных доказательств.

Смена неживой природы по временам года

Каждое время года дарит нам новые природные элементы. Некоторые из них взаимозаменяемы, остальные характерны лишь на определенное время. Например, неживая природа зимой дополняется снегом, сосульками, льдом. Они охватывают живые природные элементы, а также творения человечества. Затем сезон меняется на весну, а зимние составляющие природы превращаются в воду. Когда наступает лето, он испаряется, превращается в маленькие капельки, поднимающиеся в воздух. После этого осенью вода снова возвращается на землю в виде осадков. Зима, в свою очередь, снова превращает его в кристаллы льда.

Неживая, но важная

Бессмысленно спорить о том, такова ли неживая природа на самом деле, или она развивается точно так же, как и ее живая сестра, только гораздо медленнее. Одно можно сказать точно, она играет важную роль в жизни планеты.

На границе живого и неживого

• Список журналов
• Открытый выбор Спрингера
• PMC4398879

Журнал системной химии

J Сист. хим. 2015 г.; 6 (1): 2.

Опубликовано онлайн 2015 г. 19 февраля. DOI: 10.1186/S13322-015-0008-8

^и

Авторская информация Примечания и лицензионная информация. уже давно заброшены, но впечатление, что одушевленные существа чем-то фундаментальным образом отличаются от неодушевленных предметов, продолжает процветать. Здесь мы утверждаем, что паттерны без масштабов, встречающиеся повсюду в природе, представляют собой убедительные доказательства того, что это разграничение является лишь воображаемым. Поэтому все системы следует рассматривать одинаково, т. е. все они потребляют свободную энергию за наименьшее время. Таким образом, эволюционные процессы можно понимать как серию переходов из одного состояния в другое, так что потоки энергии сами естественным образом выбирают те пути и средства, такие как виды и общества или гаджеты и галактики, для потребления свободной энергии в наименьшее время в поисках. достижения термодинамического баланса в соответствующей среде. Это целостное мировоззрение, хотя и точное описание природы, было отложено вскоре после его появления на рубеже 18–19 веков.0286-го -го века, потому что общее положение не соответствовало тогдашним ожиданиям детерминистического закона, но теперь пришло время пересмотреть старый универсальный императив против наблюдений, а не ожиданий.

Ключевые слова: Свободная энергия, Жизнь, Недетерминизм, Принцип наименьшего действия, Второй закон термодинамики, Масштабный инвариант. Роберта Паскаля и Адди Просса развивает концептуальные загадки, которые мешают нам соотносить живое с неживым [1]. Авторы резюмируют эти теоретические проблемы в извечном вопросе, как жизнь могла возникнуть из неживой материи. Более того, Паскаль и Просс встревожены тем, что биология как дисциплина к сегодняшнему дню отошла от физических наук, хотя химия стала биологией на этой планете примерно 3,5–4 миллиарда лет назад. Отсюда логический вывод, что все ученики должны иметь общую концептуальную основу.

Нам почти нечего добавить к этому резкому анализу статус-кво. Тем не менее, мы хотим подчеркнуть, что только условно мы называем одни системы живыми, а другие — неживыми, но сама природа не делает различий: безмасштабные модели встречаются повсеместно [2-10]. В природе встречаются асимметричные, почти логарифмически нормальные распределения, которые накапливаются вдоль сигмовидных кривых и, следовательно, проявляются в логарифмических масштабах в основном в виде прямых линий, т. е. подчиняются степенным законам [11,12]. Эти шаблоны имеют одну и ту же математическую форму, только параметры отличаются от одной системы к другой.

Например, длины генов распределяются таким же асимметричным образом, как и длины слов. Популяции животных и растений, независимо от вида, распространяются в наземной и морской среде точно так же, как экономическое богатство, независимо от активов, распространяется в различных обществах. Точно так же химические реакции и экономические операции протекают по сигмовидным кривым в сторону стационарных циклов, таких как цикл лимонной кислоты в клетке и годовые циклы производства. Также циклон вращается в температурном градиенте так же, как галактика вращается во вселенской плотности. Эти логарифмические спирали появляются также во многих других известных формах, таких как раковины, конусы и соцветия.

Кроме того, экологическая преемственность развивается так же, как и технический прогресс, т. е. путем акцентирования от одной инновации к другой по сигмовидной кривой. Производство товаров разветвляется точно так же, как разветвляется филогенетическое древо видов. Так же распространяется и электрический разряд в среде, например молния в воздухе. Кроме того, нейронная активность, зарегистрированная в коре, подчиняется степенному закону, как и сейсмическая активность, зарегистрированная в мантии Земли. Метаболическая сеть в ячейке отображает то же степенное распределение пересечений, что и узлы транспортной сети в городе или коммуникационной сети World Wide Web в масштабе земного шара, а также сеть галактик во Вселенной. Эти универсальные закономерности являются убедительным доказательством того, что существует естественный закон, который охватывает все.

Закон природы

Основной закон природы — это не тайна. В нем говорится, что разность энергий любого вида, т. е. свободная энергия любого вида, будет потребляться за наименьшее время при переходе системы любого вида из одного состояния в другое [12-15]. Вступительные слова Principia касаются того же отношения между силами и движением: Рациональная механика будет наукой о движениях, являющихся результатом каких бы то ни было сил, и о силах, необходимых для создания любых движений, точно предложенных и продемонстрированных 9. 0305 [16]. Затем Ньютон выводит известное равенство F  = d _t p между силой F и изменением количества движения p , т. е. изменением курса. Ни у одной системы нет другого выбора, кроме как двигаться по равнодействующей силе, т. е. по пути, при котором свободная энергия расходуется за наименьшее время.

Также Карно признает безраздельную универсальность между живым и неживым [17]: Все вещества в природе могут быть использованы для производства движущей силы . Мощность P равна потреблению свободной энергии. Since P  =  F  ·  v  = d p _t  ·  v  = d _t 2 K , no energy in motion with velocity v , i.e., кинетическая энергия 2 K , имеет любой вариант, кроме как направить по самому крутому градиенту на энергетическом ландшафте, т. е. по пути с наименьшим временем.

Например, ручеек будет менять свое русло, и этот поток энергии сам собой, т.е. естественно, выберет самый крутой спуск, чтобы как можно скорее сбежать по склону холма. И наоборот, любая речушка не может не высохнуть, когда поток находит более быстрый способ поглотить гравитационный потенциал. В соответствии с этим принципом популяция животных также будет изменять свои способы существования, и связанные с ними потоки энергии сами будут естественным образом выбирать среди альтернатив, например, генетических, эпигенетических, поведенческих механизмов или любой другой функции, которая способствует наименьшему времени свободной энергии. потребление. И наоборот, ни один вид не имеет никакой свободы, кроме как адаптироваться или погибнуть, когда появятся более эффективные потребители общего резервуара свободной энергии. Эти пути к термодинамическому равновесию с превосходным окружением не являются маловероятными процессами, они естественны для всех систем. Это всего лишь тривиальное математическое упражнение, чтобы показать, что императив наименьшего времени в форме уравнения движения порождает модели без масштаба [12]. Конечно, эти паттерны были распознаны и смоделированы с помощью различных математических функций уже давно, однако понимание того, что безмасштабные паттерны являются результатом наименьшего времени бесплатного потребления энергии, упускалось из виду.

Как отмечают Просс и Паскаль, принцип Дарвина — всего лишь цепляющее повествование без твердой математической формы. В отличие от универсального императива минимального потребления свободной энергии, заданного вторым законом движения Ньютона, принцип наименьшего действия Мопертюи или второй закон термодинамики Карно можно строго проанализировать [18,19]. Эти три формы фактически эквивалентны друг другу. В частности, можно доказать, что второй закон движения Ньютона идентичен второму закону термодинамики Карно. напоминая, что V = D _T x и 2 K = P · V = TS , FIRCH F = D _{903 x} 2 K = T D _x S = D _x Q . пути d x , что, в свою очередь, обусловлено изменением энергии d Q вдоль d x . Математическая эквивалентность не оставляет нам иного выбора, кроме как заключить, что ход эволюции движется в направлении равнодействующей силы. Этот путь наименьшего времени потребления свободной энергии, в свою очередь, эквивалентен пути максимальной скорости роста энтропии. Однако математический формализм не предполагает детерминизма. Наоборот, эволюционные пути по своей сути неуправляемы, потому что движущие силы поглощаются движениями [20]. Другими словами, результирующая сила продолжает меняться рука об руку с изменениями в движении, т. е. с эволюцией.

Стоит подчеркнуть, что стандартный способ опустить изменение массы d m , равное энергии d E  = d mc ² диссипируемой в вакуум характеризуется 7 c 2 complete form F  = d _t p  =  m a  +  v d _t m , where a  = d _t v , лишает нас понимания всякого перехода от одного состояния к другому, т. е. эволюции. Без диссипации невозможно понять даже простую химическую реакцию, и поэтому термодинамика и кинетика из учебника кажутся несовместимыми. На самом деле никакая кинетика не управляет реакцией, но кинетика есть проявление наименьшего по времени потребления свободной энергии. Точно так же возникнут концептуальные загадки, когда энтропию ошибочно принимают за меру беспорядка, т. е. некогерентности, вместо того, чтобы рассматривать ее как сумму как связанных, так и свободных форм энергии. В состоянии максимальной энтропии термодинамического баланса вся энергия связана, так как вся свободная энергия израсходована.

Сворачивание белка, например, очевидно, определяется не только аминокислотной последовательностью, но также зависит от диссипации в окружающую среду, свойства которой, температура, pH, ионная сила, шапероны и т. д. влияют на результат [21] . Поэтому многие биологи справедливо считают стандартные детерминистические, статистические или вероятностные формы физики недостаточными для объяснения жизни. И наоборот, многие физики избегают старого, но точного диссипативного уравнения движения, потому что его невозможно решить. Проблема не в сложности; беда в том, что само движение влияет на его движущие силы. Следовательно, эволюционные пути неразрешимы, но не произвольны [20]. Но не является ли эта недетерминированность, сопровождаемая чувством направленности, именно внешней характеристикой природы? Таким образом, то, чего нельзя избежать, должно быть принято.

Понимание Ньютоном, Мопертюи и Карно природных процессов во всех масштабах когда-то было такой же захватывающей дух теорией, как и сегодня. То, что рассуждали первопроходцы, соответствует реальности и, следовательно, здравому смыслу, но не ожиданиям детерминированного закона. Позже, когда расхождение между искомым заводным идеализмом и реальностью стало бесспорным, несовершенные детерминистические интерпретации оригинальных гравюр первооткрывателей не были пересмотрены, но наука продолжила свою дисциплинарную специализацию. В результате сегодня мы находим множество приблизительных математических моделей природы, имитирующих многие данные, но дающих лишь небольшое понимание глубинных причин. Следовательно, мы должны вернуться к точному, хотя и неразрешимому эволюционному уравнению, чтобы обрести полное понимание природы.

Каждый раз в прошлом, когда наши иллюзии относительно уникальности и особенности сужались, наше мировоззрение расширялось в сторону целостности. Точно так же мы не должны больше воображать, что одушевленное качественно отличается от неодушевленного. Удивительное разнообразие и устрашающая сложность механических деталей, которые накапливались веками, больше не должны отвлекать нас от того, чтобы увидеть, что как простые, так и сложные системы следуют универсальному принципу наименьшего времени бесплатного потребления энергии.

Арто Аннила, электронная почта: [email protected].

Эркки Колехмайнен, электронная почта: [email protected].

1. Паскаль Р. , Просс П. Природа и математические основы устойчивости материалов в химическом и биологическом мирах. Дж. Сист. хим. 2014;5:3. дои: 10.1186/1759-2208-5-3. [CrossRef] [Google Scholar]

2. Каптейн Ю.С. Кривые частоты перекоса в биологии и статистике. Астрономическая лаборатория, Нордхофф: Гронинген; 1903. [Google Scholar]

3. Парето В. Manuale di economia politica ( Руководство по политической экономии ) Milano: Società Editrice Libraria; 1906. [Google Scholar]

4. Gaddum JH. Логнормальные распределения. Природа. 1945; 156: 463–466. дои: 10.1038/156463a0. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Zipf GK. Поведение человека и принцип наименьшего усилия. Рединг, Массачусетс: Аддисон-Уэсли; 1949. [Google Scholar]

6. Барабаши А.-Л., Альберт Р. Возникновение масштабирования в случайных сетях. Наука. 1999;286:509–512. doi: 10.1126/science.286.5439.509. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

7. Бежан А. Форма и структура, от техники до природы. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета; 2000. [Google Scholar]

8. Сорнетт Д. Критические явления в естественных науках. Берлин: Спрингер; 2006. [Google Scholar]

9. Clauset A, Shalizi CR, Newman MEJ. Степенные распределения в эмпирических данных. SIAM Ред. 2009; 51: 661–703. дои: 10.1137/070710111. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

10. Лимперт Э., Стахел В.А., Аббт М. Логарифмически нормальное распределение в науках: ключи и подсказки. Биология. 2001; 51: 341–352. doi: 10.1641/0006-3568(2001)051[0341:LNDATS]2.0.CO;2. [CrossRef] [Google Scholar]

11. Newman MEJ. Степенные законы, распределения Парето и закон Ципфа. Контемп. физ. 2005; 46: 323–351. doi: 10.1080/00107510500052444. [CrossRef] [Google Scholar]

12. Мякеля Т., Аннила А. Естественные закономерности рассеивания энергии. Phys Life Rev. 2010; 7: 477–498. doi: 10.1016/j.plrev.2010.10.001. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

13. Де Мопертюи П-ЛМ.