Mica mutații pozitive mici selecție naturală. Caracteristicile adaptative ale organismelor vii
"…Cel mai rodnic o abordare la unificarea transdisciplinară a ştiinţelor poate consta în acceptarea evoluţiei ca concept de bază. O teorie unificată va descrie diferitele faze și fațete ale procesului evolutiv cu legi generale invariante. Aceste legi vor permite cercetătorilor să descrie comportamentul și evoluția cuantelor, atomilor, moleculelor, celulelor, organismelor și sistemelor organismelor conform schema unificata consistenta…".
Erwin Laszlo. Fundamentele transdisciplinare
teorie unificată. ↓
Bazat pe soluții la probleme inventive cunoscute în Teorie ↓ (TRIZ) legi de dezvoltare a sistemelor tehnice și cu ajutorul analizei evoluției sistemelor de natură foarte diferită, a fost creată o astfel de Schemă de Evoluție universală.
I. Descrierea Schemei Universale de Evoluţie
1. Viabilitatea redusă a sistemului
Identificarea unei probleme care amenință supraviețuirea sistemului. Întreaga istorie a naturii, a lumii animale și vegetale, a civilizației umane, a tehnologiei și a științei este istoria refuzului (moartea, eliberarea etc.) de organismele imperfecte, obiceiuri și fundamente, mecanisme, idei și teorii. Dacă te îndrepți către arta populară orală, îți amintești imediat: „Vai de învinși!”, „Lăsați învinsul să plângă...” sau ceva asemănător.
Blocul 1 corespunde formulării contradicției administrative după Altshuller: „Trebuie făcut ceva!”
2. Idealitatea redusă a Sistemului
Motivul care amenință supraviețuirea sistemului este idealitatea scăzută, exprimată într-un raport redus între funcțiile utile ale sistemului și funcțiile celor costisitoare, dăunătoare. În viață, această situație apare foarte des. Evaluăm în mod constant sistemele și tragem concluzii: „Jocul nu merită lumânarea”, „Jocul nu merită lumânarea”, „Peste mare, o junincă este o jumătate de bucată, dar se transportă o rublă”, „Nu este hrana unui cal”, „Nu este o pălărie pentru Senka...” etc.
După evaluarea idealității Sistemului, există 2 moduri:
3. Crearea unui sistem nou (dacă un sistem cu funcțiile necesare fie nu există, fie sistemul existent nu are resurse)
Crearea unui nou Sistem pentru care problema emergentă a supraviețuirii în funcție de factori identificați fie dispare cu totul, fie nu contează, fie nu este atât de acută.
Atunci când se creează un sistem nou, este necesar să se satisfacă cerințele Legea completității pieselor vehiculului: asigurați setul necesar de elemente de sistem și conexiuni între ele, performanța minimă a acestora.
4. Îmbunătățirea sistemului existent (dacă sistemul are resurse)
O astfel de schimbare în sistemul existent în care problema emergentă a supraviețuirii în funcție de factorii identificați fie dispare cu totul, fie nu contează, fie nu este atât de acută.
5. Consolidarea Sistemelor existente
De regulă, folosim această cale atunci când cel puțin unul dintre sisteme nu are resursele (capacitățile) pentru a se schimba. Sistemele fuzionate (fuzionarea) pot fi:
Număr de sisteme combinate (fuzionare): 2→bi-sistem; mai mult de 2→poli-sistem.
După fuziune, trecerea de la blocul 5 „Combinarea unui vehicul” la blocul 3 „Crearea unui vehicul nou” are loc destul de firesc. La urma urmei, a fost primit nou sistem ↓ , cu nou sistemică calitate. Nou sistemul, după ce a îndeplinit Legea completității părților, începe un nou ciclu de dezvoltare ca existent, care este arătat de trecerea ulterioară de la blocul 3 la blocul 4.
După analizarea sistemului pentru gradul de viabilitate, idealitate și alegerea unei căi ulterioare pentru dezvoltarea acestuia, începe munca specifică pentru îmbunătățirea sistemului.
6. Identificarea factorilor nocivi (efecte nedorite - AE) ai interactiunii dintre Sistem si Supersistem ↓
Căutați NE-uri externe între componentele (elemente și/conexiuni) ale sistemului și ale supersistemului.
7. Identificarea factorilor nocivi (efecte nedorite) de interacțiune în cadrul Sistemului însuși
Căutați NE interne, de ex. nepotriviri între elemente și/sau conexiuni din cadrul sistemului.
Odată identificat în sistem prin analiză ↓ numărul maxim posibil de NE, trecem la o astfel de modificare a componentelor încât NE-urile dispar cu totul, sau nu contează, sau efectul lor nu este atât de acut (dăunător).
8. Schimbarea componentelor (elementelor și/sau conexiunilor) ale Sistemului
Blocul 8 corespunde Legea creșterii dinamismului unui vehicul, care este implementat:
Schimbarea poate fi implementată fără apariția oricăror obstacole (deteriorări, probleme, NE nou) din sistem sau supersistem. Dar adesea schimbarea necesară într-o componentă (îmbunătățirea acesteia) duce la apariția unui nou NE. În acest caz, este necesar să se rezolve contradicția folosind instrumentele TRIZ.
Blocurile 6 - 8 prezintă mecanismul de îmbunătățire a sistemului.
9. Eliminarea factorilor nocivi (HE) de interacțiune dintre Sistem și Supersistem
Stabilirea faptului că factorii nocivi externi (HE) ca urmare a modificărilor (dinamizării) componentelor Sistemului fie au dispărut, fie și-au pierdut semnificația, fie efectul lor a devenit mai puțin acut.
10. Eliminarea factorilor nocivi (HF) de interacțiune în cadrul Sistemului însuși
Stabilirea faptului că factorii nocivi interni (HH) ca urmare a modificărilor (dinamizării) componentelor Sistemului fie au dispărut, fie nu sunt importanți, fie efectul lor a devenit mai puțin acut.
Blocurile 9 și 10 arată rezultatul îmbunătățirii sistemului. Blocurile de la 6 la 10 pot fi „ascunse” în blocul 4.
11. Sistemul existent îmbunătățit
Stabilirea faptului de îmbunătățire a întregului Sistem în ansamblu.
12. Sistem cu idealitate crescută
Stabilirea faptului de creștere a idealității Sistemului (creșterea raportului dintre funcțiile utile ale sistemului și cele costisitoare, dăunătoare).
13. Sistem cu vitalitate crescută
Stabilirea faptului de creștere a viabilității Sistemului: sistemul primește avantaje în raport cu alte sisteme care nu s-au schimbat (nu s-au schimbat) în bine.
Este clar că diagrama arată unu ciclu de dezvoltare unu sistemele pornite a ei nivelul ierarhiei, de fapt – un caz ideal de dezvoltare. În realitate, totul este mult mai complicat - este necesar să se ia în considerare dezvoltarea a cel puțin 3 „etaje” ale ierarhiei - dezvoltarea sistemului în sine, dezvoltarea subsistemelor sale și dezvoltarea supersistemului său. Dar acest lucru nu reduce importanța utilizării cazului ideal - cum ar fi conceptul de „gaz ideal” sau „corp negru absolut”, ajută să faceți primul pas corect în înțelegerea evoluției.
Este clar că sistemul, după ce a trecut prin primul ciclu de creștere a capacității sale de supraviețuire, începe imediat să „moară” din nou! Sistemele tehnice, chiar înainte de a părăsi planșa proiectantului (acum monitor), sunt deja depășite - au apărut noi soluții de circuite, noi materiale, noi tehnologii... Prin urmare, se cere ciclul 2 de creștere a capacității de supraviețuire,... , Nth, etc., atâta timp cât societatea are nevoie de sistem. Și apoi vine moartea adevărată - nevoia de sistem, sau mai bine zis, funcția sistemului, a dispărut.
Între timp, un nou ciclu, „...sistemul doar visează la pace...”:
Inițial, schema de evoluție a fost propusă pentru structurarea legilor de dezvoltare a sistemelor tehnice identificate în TRIZ. Dar schema s-a dovedit a fi invariantă - procese similare apar în natura neînsuflețită și vie, în sistemele dotate cu conștiință sau fără niciun semn al acesteia.
Natura neînsuflețită, cu legile ei de conservare, reprezintă un caz extrem de evoluție, când obiectele care încalcă legile pur și simplu nu pot apărea. Obiectele intruse nu pot „începe să trăiască și să supraviețuiască” în principiu.
Dotarea tuturor sistemelor, fără excepție, cu capacitatea de a evolua conform schemei propuse duce la acceptarea universalității principiului selecției naturale cu toate mecanismele sale de implementare - mutație, recombinare, competiție etc. Rezultatul selecției sub formă de stabilitate crescută, ↓ sau, atunci când este aplicat sistemelor vii – sub formă de supraviețuire, indiferent – conștient sau la nivel de instinct, este și universal în natură.
II. Sisteme, a căror dezvoltare poate fi reprezentată folosind Schema Universală a Evoluției
Natură
Luând ideile lui Bertalanffy și lucrând cu Ilya Prigogene, pionierul teoriei haosului Erwin Laszlo a dezvoltat o viziune amplă a evoluției, rezuminând-o în Evolution: Grand Unification (1987).
Una dintre cele mai importante științe de astăzi este teoria generală a evoluției. Acest evoluția TUTUROR lucrurilor - de la materie la viața societăților, la spațiu în general. E. Laszlo susține că un viitor cu adevărat durabil necesită mai mult decât soluții tehnice de ultimă oră. Civilizația noastră pământească necesită o schimbare a conștiinței pentru a supraviețui. Ceea ce se cere este o schimbare de la o mentalitate pe termen scurt, centrată pe oameni, orientată spre management, la o viziune pe termen lung, sistemică, evolutivă, în care oamenii sunt doar o parte a întregului. ↓
De-a lungul istoriei planetei, complexitatea biosferei ca sistem a crescut continuu. Rețineți că nu toate componentele biosferei se dezvoltă continuu, unele ecosisteme (biocenoze) încetează să se dezvolte, apoi se degradează și mor, incapabile să reziste concurenței. În schimb, se dezvoltă alte forme de viață... ↓
Rezultatele unui studiu au fost publicate recent, care explică pentru prima dată originea și prevalența în natură a legii „dimensiunii la putere?” Cercetătorii Brown și Enquist încercau să rezolve misterul de ce ratele metabolice ale plantelor prezintă aceleași relații putere-lege ca cele observate la animale. Legea, cunoscută sub numele de Legea lui Kleiber, era cunoscută de zeci de ani, dar nimeni nu putea înțelege motivul ei.
Cercetătorii au construit modelul pe baza următoarelor ipoteze:
Pentru a minimiza energia necesară transportului resurselor prin sistem, rețeaua trebuie să aibă o structură de ramificare fractală. Când vine vorba de sistemele de transport de energie, sistemul adoptă o structură arborescentă. ↓
Legea idealității crescânde în forma sa cea mai pură: energia pentru transportul nutrienților prin rețea trebuie să fie minimă. Și apoi animalele sau plantele care au costuri minime pentru furnizarea de nutriție celulelor corpului vor avea avantaje și vor supraviețui ↓ .
Sistemele cu o rețea fractală de transport și distribuție a energiei sunt mai susceptibile de a supraviețui, deoarece astfel de structuri reduc la minimum cantitatea de energie necesară pentru transportul acesteia.
Să subliniem un punct important: evoluția este selecția de organisme cu costuri minime de transfer și distribuție a energiei (adică, mai ideală), care este realizată prin sisteme numite fractal. Nu fractalitatea face un sistem mai ideal, ci dezvoltarea unui sistem în direcția idealității îl face să devină fractal.
Astfel, USE oferă o explicație a motivului (de ce?) și mecanismului (cum?) al fractalității naturii: cu competiție la toate nivelurile ierarhiei Naturii, selecția este efectuată (adică supraviețuirea este realizată) dintre cele mai multe. sisteme eficiente (adică, ideale). Manifestarea externă a rezultatului evoluţia sistemelor, rezultatul selecţiei în timpul competiţiei şi este un fractal.
Univers
Lee Smolin, profesor la Centrul pentru Fizică și Geometrie Gravitațională de la Universitatea de Stat din Pennsylvania, a propus o nouă teorie a universului care este în același timp elegantă, cuprinzătoare și radical diferită de orice a propus anterior. Smolin a tăiat nodul gordian al cosmologiei cu o idee simplă, dar puternică: „Structurile de bază ale lumii noastre trebuie privite prin logica evoluției”.
Legile naturii pe care le observăm ar putea fi rezultatul proces de selecție naturală. Universul nostru este atât de perfect potrivit vieții pentru că a evoluat în acest fel. Acesta este doar unul dintre miile de universuri care sunt blocate într-o bătălie cosmică de supraviețuire a celui mai apt. „O nouă viziune asupra universului este o rază de lumină, în toate sensurile, pentru că ceea ce ne-a dat Darwin și ceea ce ne putem strădui în generalizarea cosmosului în ansamblu, este un mod de a gândi despre lume...” ↓
Ideile lui Smolin se bazează pe cele mai recente progrese în cosmologie, teoria cuantică, relativitatea și teoria corzilor. Și, în același timp, oferă, de asemenea, o privire fără precedent asupra modului în care toate aceste progrese pot fi combinate împreună pentru a forma o nouă teorie cosmologică: teoria evoluționistă a structurilor galaxiilor.
Viața pe Pământ
În procesul evoluției vieții, masa totală a materiei vii crește și devine mai complexă în organizarea ei. Complexitatea organizării formelor biologice se realizează prin încercare și eroare. Formele existente sunt reproduse în mai multe copii, dar nu sunt identice cu formele originale. Dimpotrivă, copiile diferă de ele prin faptul că au mici variații aleatorii.
Aceste copii servesc apoi ca material pentru selecția naturală. Ele pot acționa ca organisme vii individuale, caz în care selecția duce la acumularea de modificări benefice, sau ca elemente de forme mai complexe, caz în care selecția vizează și formarea de noi forme (de exemplu, formarea de organisme pluricelulare). ). În ambele cazuri, selecția este rezultatul unei lupte pentru existență în care formele mai viabile le suprimă pe cele mai puțin viabile. Acest mecanism de îmbunătățire a vieții, descoperit de Charles Darwin, poate fi numit legea de bază a evoluției.
Întregul proces de dezvoltare al tuturor viețuitoarelor poate fi imaginat ca procesul de funcționare a unei anumite PIEȚE. Toate ființele vii inventează continuu noi forme de organizare, noi posibilități de asociere (cooperare sau interacțiune cooperativă), noi moduri de acțiune, creează și implementează conexiuni de feedback, de ex. ajustează regulile vieții sale atunci când condițiile externe se schimbă. Și astfel de inițiative sunt numeroase și variate și peste toată această diversitate domnesc mecanismele de selecţie.
În procesul de interacțiune competitivă, unele elemente ale sistemului mor inevitabil. Ele sunt înlocuite cu altele noi, care sunt mai potrivite condițiilor moderne. Astfel, PIAȚA acționează ca un sistem organizat ierarhic de respingere a structurilor vechi și de înlocuire a acestora cu structuri noi, în continuă dezvoltare. Natura nu a inventat niciun alt mecanism de autoorganizare în afară de acest mecanism – PIAȚA. PIAȚA este singurul mijloc natural de a compara calitatea diferitelor forme de organizare a materiei vii și respingerea lor. El este principalul factor care determină dezvoltarea nu numai a societății, ci și a întregii lumi vii. ↓
Schema Universală a Evoluției reflectă procesele acestei PIEȚE generalizate, arătând direcțiile schimbării fiecare sistemele pornite toata lumea nivelul ierarhic, procesele de selecție a sistemelor, de ex. supravieţuirea sau moartea acestora în funcţie de nivelul de idealitate al sistemelor.
Funcționarea sistemului endocrin al corpului uman ↓
Sistemul endocrin asigură o compoziție constantă de fluide care scaldă anumite celule ale corpului. Chiar și mici modificări ale compoziției acestor fluide și/sau ale procesului de circulație a acestora determină un răspuns corespunzător (feedback negativ) al sistemului endocrin care vizează restabilirea concentrației/circulației normale.
Întregul organism sau un anumit subsistem evoluează în mod deosebit vizibil într-un moment de pericol. Dacă „nivelul capacității corpului de a supraviețui scade”, de exemplu, dacă este detectat un nivel periculos de scăzut al zahărului din sânge, atunci glanda pituitară produce imediat un semnal pentru a schimba (scădea) productivitatea pancreasului, reducând astfel secreția de insulină. Astfel, prin dinamizarea sistemului - reducerea activității pancreasului și scăderea nivelului de insulină, concentrația zahărului din sânge devine normală. Aceasta înseamnă finalizarea cu succes a unui ciclu de control - vitalitatea organismului a revenit la nivelul său original, adică. a crescut.
Societatea si organizatiile
În societățile cu o ierarhie strictă și tradiții rigide, codul de conduită a fost, în principiu, întotdeauna același. Trebuie să fii sincer, curajos, fidel cuvântului tău, puternic, muncitor. S-a cultivat un comportament care a făcut posibil să reziste și să se ridice în lupta împotriva naturii și a dușmanilor. Ceea ce contribuie la supraviețuirea și prosperitatea societății, adică. majoritatea oamenilor, iar acest lucru este adevărat, altfel vom pieri cu toții. Aici criteriul adevărului este practica; totul este clarificat și stabilit prin experiența generațiilor. ↓
Teoria evoluționistă a organizării
Cercetătorii se îndreaptă din ce în ce mai mult către direcția evolutivă: străduința sunt fructuoase transfer analogii din sfera teoriei evolutive biologiceîn alte zone, în acest caz, în teoria organizării.
Abordarea populației se bazează pe un model dinamic stocastic, ale cărui componente sunt trei procese - modificarea, selectarea și păstrarea trăsăturilor utile. Obiectul studiului este populatia organizatiilor.
În strânsă analogie cu crearea speciilor în biologie, este luată în considerare separarea ramurilor, ceea ce duce la formarea unor organizații de un nou tip. Variația noilor tipuri organizaționale este etapa inițială a procesului de selecție într-o anumită populație. În acest caz, de exemplu, se studiază rata de mortalitate a tipurilor organizaționale. Aici apare din nou analogia cu conceptul biologic al teoriei selecției naturale.
Teoria evoluționistă pătrunde în alte discipline științifice și filozofice. Asa de, direcţia evolutivă se manifestă în analiza dezvoltării ştiinţei(teoria schimbării paradigmei). ↓
Lucrarea „ZRTS Scheme and the Development of a Knowledge System - Science, Theory, Paradigm” este dedicată tocmai acestei considerații. În mai 1999, termenul Schemă universală a evoluției nu a fost încă folosit în titlul lucrării.
Dacă ne întoarcem la conceptele sociobiologiei moderne, atunci este ușor să vedem dominația ideii de societate umană asemănătoare unui organism. În anii 30 Omul de știință american din secolul al XX-lea W. Cannon a scris despre asemănarea reglementării și controlului în organism cu orice tip de organizații create de oameni (sisteme complexe), inclusiv industriale, economice și sociale. În anii 50 al XX-lea N. Wiener a început să se dezvolte cibernetica, bazată pe asemănarea controlului și comunicării în orice sisteme organizate, mașini și organisme vii. ↓
Făcând cunoștință cu lucrările parlamentului englez în 1689, țarul Petru I a remarcat: „Este distractiv să auzi când subiecții spun în mod deschis suveranului lor adevărul: asta este ceea ce trebuie să învățăm de la englezi”. Cu toate acestea, țarul Petru nu a transferat acest lucru pe pământul rus. O comparație a căii istorice de dezvoltare a monarhiilor celor două țări arată de ce una a reușit, deși nu fără dificultate, se adaptează la condițiile interne și externe în schimbare, supraviețuiește și se încadrează în structura unei societăți care a suferit mari schimbări, în timp ce cealaltă s-a prăbușit din cauza necunoașterii realității, a aderenței oarbe la trecut.
Se pare ca Supraviețuirea monarhiei în Marea Britanie se explică și prin caracteristicile naționale ale poporului englez, „educația” acestuia în spiritul compromisului și al armoniei sociale dezvoltate în ultimele trei secole. ↓
Schema Universală a Evoluției în toate detaliile - sistemul de stat (tipul de stat nu contează) pentru supraviețuire este necesar să se schimbe, să se adapteze la schimbările condițiilor interne și externe!
Problemele actuale ale lumii- hrană, energie, controlul armelor, populație, sărăcie, resurse naturale, ecologie, climă, probleme ale vârstnicilor, destrămarea comunităților urbane, nevoia de muncă creativă care să aducă satisfacție, - nu își mai pot găsi soluția în cadrul societății industriale. ↓
Societatea industrială nu dispune de resurse de dezvoltare, așa că supraviețuirea ei este pusă sub semnul întrebării. Decizia privind UTILIZARE este trecerea la blocul 3 „Crearea unui nou sistem” - crearea unei societăți construite pe noi principii, pe utilizarea de noi resurse.
Afaceri
În numeroase exemple vedem afaceri ↓ ca un sistem viu. Cu un fundal solid în antropologie și economie, Dr. W. Frederick a petrecut ani și ani reducând afacerile la elementele sale de bază, nu la persoană, ci la procesul vieții în general. Toate ființele vii, așa cum a arătat în lucrarea sa din 1995, se străduiesc să economisească, să obțină mai mult pentru mai puțin. "Acest procesul de economisire este singura cale către supraviețuire, creștere, dezvoltare și prosperitate.”
„Piața nu este o invenție a capitalismului, așa cum a menționat cândva M. Gorbaciov. Este o invenție a civilizației.” Ar fi putut merge mai departe în definiția sa: civilizația este invenția afacerilor, iar afacerile sunt invenția vieții. ↓
Internetul este o ilustrare a faptului că afacerile sunt un organism viu. Biologii cunosc creșterea exponențială - așa descriu aceste curbe sistemele biologice. Acesta este un motiv pentru care Economia rețelei este adesea descrisă mai precis în termeni biologici. Este clar că Rețeaua este percepută ca o anumită graniță – până la urmă, pentru prima dată în istorie asistăm la creșterea biologică a unui sistem tehnic. ↓
La începutul secolului XX, în literatura economică și sociologică se pot găsi încercări de a extinde sfera conceptelor inițial pur economice de „optim” și „eficiență” și de a interpreta istoria și activitățile sociale ale oamenilor, De exemplu, bazat pe idei despre extremitate (adică maxim și minim).
În 1922, sociologul și economistul german F. Oppenheimer și-a publicat lucrarea „Sistemul sociologiei”, în care a formulat în esență un principiu sociologic și economic extrem este „principiul celor mai mici mijloace”. Oppenheimer l-a considerat cel mai important principiu al sociologiei și baza activității umane raționale. Se scurgea de la și mai general - din faimosul principiu energetic al lui W. Ostwald: „Nu pierdeți energie!” Datorită principiului lui Oppenheimer, putem deduce matematic toată activitatea economică din „dorința umană de a folosi cele mai puține mijloace”. Într-un sens generalizat, această formulare exprimă ideea de optim, al cărui criteriu este scopul uman, dorința de a salva și de a minimiza mijloacele de realizare a acestuia.
Cea mai veche lucrare pe filozofia optimitățiiîn SUA au existat studii metodologice ale lui G. Simon privind comportamentul optim al entităţilor economice în piaţă. ↓
Atunci când o întreprindere devine o companie independentă (firmă), i se aplică următoarele: condiţiile de existenţă (adică viața):"Atașament companiile către produse standard tradiționale, către aceleași piețe și metode de distribuție nu îi pot oferi succes comercial pe termen lung și, uneori, este principalul motiv al prăbușirii sale (adică non-supraviețuire). Firma trebuie să fie în stare de căutare constantă noi piețe, noi consumatori, noi tipuri de produse și noi domenii de aplicare pentru produsele lor tradiționale.” ↓
Dovezi din nou și din nou: afacerile se dezvoltă conform legilor vieții, supraviețuieșteîn sensul literal al cuvântului, încercând să economisești bani, a obține mai mult pentru mai puțin înseamnă o creștere exponențială.
Sisteme tehnice
Tehnicile tehnologice, sau mai precis, cunoașterea modului de producere a bunurilor sau serviciilor, sunt într-un fel analoge cu speciile biologice, iar schimbările în acestea sunt de natură evolutivă. O invenție, apariția unei noi tehnici tehnologice, este echivalentul apariției unei noi specii.
Să urmărim evoluția de secole a tehnologiei. La început, fiecare inovație întâmpină obstacole sporite, atât în incapacitatea ei, cât și în neîncrederea publicului; dar reclama își exagerează importanța, prevestind viața pentru el și moartea pentru cel vechi. Apoi, practica oferă fiecăruia locul lor. Și de aceea, în orice moment, vedem o masă concurând lucrări tehnice între ele.
Toate fenomenele de mai sus impun într-o asemenea măsură o analogie între evoluția unei invenții tehnice și evoluția lumii vii. Teoria evoluționistă modernă acoperă următoarele prevederi separate:
1. Din principii organice apărute prin generare spontană, întreaga lume vie de astăzi s-a format succesiv.
2. Fiecare organism moștenește unele dintre proprietățile sale de la strămoșul său.
3. Achizițiile noi fie sunt reținute și transmise descendenților, fie dispar, în funcție de utilitatea, indiferența sau vătămarea organismului în viața lui.
4. Toate organismele se luptă între ele pentru existență (și cu cât sunt mai înrudite, cu atât lupta este mai acerbă). Numai ceea ce este mai bine adaptat acestei lupte este reținut.
5. Așa cum un fermier alege să continue rasa ceea ce se potrivește cel mai bine obiectivelor sale și în asta constă selecția artificială, selecția naturală apare și în natură. Modificările, abia sesizabile la început, cresc și, în rezumat, produc specii diferite.
6. Formele noi fie rămân staționare, fie se schimbă în continuare și de aceea scara evolutivă se păstrează în orice moment dat.
Înlocuind peste tot cuvântul „organism” cu cuvântul „invenție”, transferăm în totalitate această formulă darwiniană evoluției tehnologiei, care, din acest punct de vedere, ar putea fi numită „darwinism tehnic”. ↓
În timpul civilizației Primului Val (civilizația agrară), canalele de comunicare și în 1628 în Europa, serviciul poștal expres „Casa Taxiurilor” număra 25 de mii de oameni, erau destinate numai celor bogați și puternici, oamenii obișnuiți nu aveau acces la ele.
Al doilea val (civilizația industrială), care implică țară după țară în sfera sa, a distrus complet acest monopol al comunicațiilor. Acest lucru s-a întâmplat pentru că tehnologie și producție de masă Al doilea val a cerut circulația în masă a informațiilor, cărora vechile canale de comunicare pur și simplu nu le puteau face față. ↓
Pe Schema Universală a Evoluției, mergeți la blocul 3 „Crearea unui nou sistem”, adică. în termeni TRIZ, tranziția S1→S2 când este imposibil să se dezvolte comunicații pe vechile principii, în vechiul cadru.
Se știe că pentru a îndeplini o funcție specifică, de regulă, se pot propune un număr mare de structuri TS, fiecare dintre acestea va implementa această funcție. Dar „eficient și viabil sunt sisteme a căror structură corespunde cel mai bine cu funcțiile implementate.” ↓
Vorbim direct despre idealitate (sinonim pentru eficienta) si viabilitate, i.e. supraviețuire!
Noua tehnologie ia naștere pe baza celei vechi, așa că trebuie să fiți capabil să vă identificați ceea ce este deja pe moarte, „învechit”, ce se poate dezvolta, care soluții tehnice sunt mai promițătoare și de ce și în ce condiții.
Cele mai importante aptitudini ale unui inginer, apreciate cel mai mult în lume, sunt considerate a fi proiectare și invenție. Acestea sunt două părți ale aceluiași proces de a crea lucruri. Constructie aduce experiență, cunoștințe, fundal al tehnologiei anterioare, se bazează pe ceea ce a fost stabilit în știință și practică. Invenția este o modalitate de a descoperi ceva nou, asigurarea dinamicii dezvoltării tehnologiei. ↓
Coincidență deplină cu Schema: blocul 3 „Crearea unui sistem nou”, i.e. invenție, idei noi,și blocul 4 „Îmbunătățirea Sistemului existent, i.e. proiecta folosind experiența, cunoștințele, fundalul tehnicii anterioare.
Windows 2000. Noul sistem de operare a introdus meniuri personalizate: unelte cele pe care le folosești mai des se mută în sus și nu au fost folosite de mult timp și dispar complet din vedere.
Aplicația Adăugare/Eliminare software a devenit mult mai bună. Nu oferă doar o listă alfabetică a programelor instalate, ci și raportează informații despre cât de des ați folosit programul și când l-ați accesat ultima dată, arată cantitatea de memorie care va fi eliberată după dezinstalarea programului. ↓
Un exemplu pentru Schema Evolution: în Windows 2000, pictogramele instrumentelor neutilizate, dar consumatoare de memorie „mor”, dispărând de pe ecran; Programul raportează și despre candidații cei mai preferați „pentru moarte”, adică. pentru a dezinstala programul.
Evoluția tehnologiei informatice construite pe siliciu
Material din recenzia „Viitorul computerelor – ce după siliciu?” Massachusetts Institute of Technology (MIT) este considerat conform primelor 5 secțiuni (blocuri) ale Schemei Universale de Evoluție.
1. Viabilitatea redusă a hardware-ului computerului construit pe siliciu
În ultimele patru decenii, computerele au prezentat o imagine remarcabilă. Cu o creștere bruscă a vitezei și puterii lor de calcul, există o scădere la fel de bruscă a prețului. Creșterea exponențială a capacităților tehnologiei informatice, pe care Gordon Moore a prezis-o în anii 60, descrie ascensiunea internetului și boom-ul economic.
Dar numărul special „MIT: Engineering Review” ↓ Deja pune întrebarea: ce se va întâmpla după ce tehnologiile computerizate moderne construite pe siliciu vor începe să atingă limitele creșterii vitezei lor? Astăzi există multe motive de a crede că „petrecerea s-ar putea să se încheie”.
Aceasta din urmă înseamnă identificarea problemei reducerii viabilității echipamentelor informatice construite pe siliciu. Acest lucru exprimă incertitudinea că această tehnologie informatică va supraviețui în viitor.
2. Idealitatea redusă a tehnologiei computerizate construite pe siliciu
Paul A. Packan, un cercetător proeminent la Intel, a susținut în Nature (septembrie 1999) că Legea lui Moore este în pericol grav. El a identificat trei probleme principale:
Toate acestea înseamnă identificarea idealității reduse a tehnologiei computerizate construite pe siliciu - identificarea unui raport scăzut de funcții utile și dăunătoare ale sistemului. Cât de nocive cresc funcțiile!
După evaluarea idealității tehnologiei informatice construite pe siliciu, conform Schemei, există 2 modalități de a depăși problemele notate: crearea unui nou sistem și/sau îmbunătățirea celui existent. Să le explorăm pe amândouă.
3. Crearea de noi echipamente informatice
Este necesar să se creeze un nou sistem dacă un sistem cu funcțiile necesare nu există deloc, sau sistemul existent, în cazul nostru, tehnologia informatică construită pe siliciu, nu are resurse de dezvoltare.
Plasarea tot mai multor dispozitive pe un cip înseamnă crearea de elemente din ce în ce mai mici. Cel mai recent cip produs are zone de gravare de aproximativ 180 de nanometri (un nanometru este de 10 -9 metri). Pentru a respecta legea lui Moore, zonele gravate trebuie să scadă la 150 nm în 2001 și la 100 nm în 2005.
Mulți oameni de știință din semiconductori pun la îndoială metodele viabile din punct de vedere comercial pentru fabricarea tranzistoarelor de siliciu mai mici de 100 nm. Și chiar dacă producătorii de cipuri le pot face, componentele din siliciu ultramicron probabil nu vor funcționa. Cu dimensiunile tranzistorului de ordinul a 50 nm, electronii încep să se supună legilor mecanicii cuantice, rătăcind acolo unde nu sunt așteptați deloc.
Există mai multe moduri alternative de a crea un nou sistem:
Principalul avantaj al unui computer molecular este capacitatea de a plasa mult mai multe circuite pe un microcip decât se poate face pe siliciu și de a o face mult mai ieftin.
Moleculele au o dimensiune de câțiva nanometri, ceea ce face posibilă crearea unui cip cu miliarde, chiar trilioane de elemente. Dacă ar fi posibil să se conecteze un număr mic de molecule cu conductori, la fel cum componentele electronice individuale sunt conectate pentru a forma circuite, un astfel de rezultat ar schimba complet designul computerului. Memoria moleculară ar putea fi de un milion de ori mai densă decât cea mai bună memorie semiconductoare de astăzi, permițând ca întreaga experiență de viață să fie stocată într-un dispozitiv de mărimea unui ceas de mână. Un supercomputer ar putea fi suficient de mic și de ieftin pentru a fi încorporat în îmbrăcăminte. Îngrijorările că tehnologia informatică ar lovi în curând un perete ar dispărea.
Lumea subatomică este plină de elemente care au 2 stări de „da – nu”, ceea ce o face ușor de utilizat. Majoritatea particulelor - electroni, protoni și chiar fotoni efemeri - au mișcare de rotație, spin. Odată ce informația este codificată, lumea subatomică oferă un număr mare de modalități de procesare. Prin manipularea proprietăților magnetice ale mediului din jurul electronilor sau prin trecerea fotonilor prin polarizatoare, oglinzi și prisme, biții cuantici pot fi supuși tuturor operațiunilor necesare procesării computerizate.
3.3. Calculator biologic ↓
Oamenii de știință caută modalități de a crea celule care să poată calcula, să aibă gene inteligente, să adauge numere, să stocheze rezultate într-o anumită formă, să spună ora și poate chiar să ruleze programe simple.
Biocomputer:
Printre abordările promițătoare se numără „mozaic inteligent de ADN” inventat de Eric Winfree. Acestea sunt blocuri microscopice ale ADN-ului care nu numai că pot stoca date, dar sunt construite, cu alte cuvinte programate, pentru a efectua operații matematice combinându-le într-un mod special.
4. Îmbunătățirea sistemului existent
Este posibil să se îmbunătățească un sistem existent - hardware de calculator construit pe siliciu - dacă are resurse. Dar, după cum sa menționat, „nu există soluții cunoscute” pentru a depăși problemele fundamentale care apar.
5. Integrarea sistemelor
Cercetătorii MIT au fost de mult interesați de tehnicile de procesare computerizată care folosesc multe microcalculatoare în loc de unul super-rapid. Atunci când procesorul nu mai poate fi redus, singura modalitate, cred cercetătorii, de a realiza calcule rapide este utilizarea mai multor computere împreună. Această abordare poate ajuta la depășirea barierei pe care o poate atinge în curând evoluția microprocesoarelor cu siliciu.
Mulți cercetători în inteligența artificială cred, de asemenea, că singura modalitate posibilă de a crea o inteligență cu adevărat automată este utilizarea milioanelor de microprocesoare legate între ele pentru a modela îndeaproape conexiunile neuronilor din creierul uman.
Este clar că aceasta este o tranziție naturală de la blocul 5 (combinația multor microprocesoare) la blocul 3 al Schemei (crearea unui nou sistem de microprocesoare) - la urma urmei, odată cu unificarea, s-a obținut o nouă calitate a sistemului, un nou microprocesor. sistem a fost obținut. După ce a îndeplinit Legea completității sistemului, acest nou sistem cu microprocesor începe un nou ciclu de dezvoltare ca unul existent. Acest lucru este arătat de trecerea de la blocul 3 la blocul 4.
Deci, avem 5 direcții posibile de dezvoltare - în funcție de numărul de tipuri de computere. Care dintre aceste direcții va câștiga va fi decis la nivelurile ierarhiei Pieței generalizate. Selecția se va efectua:
Un alt exemplu de evoluție a tehnologiei este lansarea unui set de CD-uri Antologia Beatles. Pentru a menține un sunet autentic din anii '60 pentru primul CD dublu din serie, a trebuit să reconstruiască celebrul Studio nr. 2 de pe Abbey Road și să achiziționeze console de mixaj vechi de 30 de ani. ↓
Tehnologia de înregistrare se dezvoltă foarte repede, studioul numarul 2în forma sa originală şi console de mixare mijlocul anilor 60 „a murit” o moarte naturală.Și dacă nu ar fi fost nevoie să se reproducă sunetul anilor 60, așa ar fi rămas doar în memorie, în fotografii, în înregistrările acelor ani...
Teoria controlului
Din punct de vedere științific, teoria modernă a controlului ar trebui considerată ca o ramură a teoriei sistemelor asociată cu schimbarea comportamentului unui anumit sistem complex sub influența influențelor externe. Managementul trebuie considerat ca o știință a transformării... în sens fizic, biologic sau chiar social.
Controlul adaptiv este capacitatea unui sistem de a-și modifica comportamentul pentru a obține cele mai bune rezultate comportamentale posibile. Conform definiției generale a controlului adaptiv, un sistem adaptiv trebuie să fie capabil să implementeze următoarele funcții:
Aceste trei principii - identificarea unei stări, luarea unei decizii de schimbare și schimbarea în sine - sunt esența oricărui sistem adaptativ. Să ne amintim cel puțin activitatea sistemului endocrin al corpului uman. Și după cum puteți vedea, aceste trei principii sunt ideile principale ale Schemei Universale de Evoluție. Toate metodele care sunt utilizate pentru a crește funcționalitatea lui ∑F și/sau a reduce costul lui ∑C au aceeași structură.
Unul dintre primele regulatoare automate din istoria tehnologiei, în care principiul general de funcționare al oricărui regulator automat cu acțiune directă- regulator de nivel al apei în cazan (Polzunov, 1765).
Un regulator automat utilizat pe scară largă este regulatorul de viteză centrifugal al arborelui motorului cu abur (Watt, 1784). Acest regulator are un design diferit - un mecanism centrifugal și o natură diferită a variabilei controlate - viteza unghiulară, dar exact același principiu general de funcționare al unui regulator cu acțiune directă. ↓
Unitatea algoritmului de control: senzorul este declanșat dacă parametrul - numărul de rotații ale arborelui de ieșire al motorului cu abur - depășește limitele de siguranță. Dacă există o nepotrivire foarte mare, se emite un semnal de corecție - un semnal este trimis la actuator, care schimbă (dinamica) sistemul astfel încât acesta să revină la o stare sigură. De aici Schema de control automat (algoritmul) coincide cu Schema de evoluție universală (USE). La urma urmei, dispozitivele de control oferă viabilitate sisteme.
Se dovedește că în momente deosebit de importante din viața sistemelor (în momentul unei creșteri puternice a numărului de rotații ale arborelui) sau pentru sisteme deosebit de importante (cazan cu abur, avion), a fost posibilă automatizarea tranziției de la unul. starea sistemului, periculoasă dintr-un punct de vedere pentru altul, sigură. Acestea. A fost posibilă automatizarea evoluției unui vehicul important într-un moment (perioadă) importantă al vieții sale.Și în toate celelalte momente (perioade) ale vieții, inginerul (inventatorul) forțează sistemul să evolueze.
Dar legile evoluției sunt aceleași, atât pentru regulatorul automat, cât și pentru inventator: găsiți o nepotrivire, existentă sau potențial posibilă, care este periculoasă pentru viabilitatea sistemului, și reduceți-o la zero (armonizați sistemul). Regulatorul și inventatorul acționează după același algoritm!
ÎN auto-organizare sistem de control este doar așezat unul sau altul specific criteriu pentru calitatea funcționării sistemului sau o combinație de criterii pentru diferite condiții externe ale sistemului. Sistemul în sine prin căutare automată folosind operații de calcul sau logice alege o astfel de structură(dintre cele posibile la dispozitia ei), la care este îndeplinit criteriul specificat pentru calitatea funcţionării întregului sistem. Acest lucru se face prin conectarea și deconectarea diferitelor legături într-o secvență logică cu fixarea (memorizarea) structurilor mai reușite.
Sistemul de control însuși își caută structura, ceea ce îl face și mai mult ca unul viu. Și când apare un mecanism de moștenire a structurilor utile și cu atât mai mult...
Cu cât se dezvoltă în continuare automatizarea în tehnologie și cunoștințele în biologie, cu atât mai mult analogii ale funcționării sistemelor automate și a organismelor vii, inclusiv sistemele de activitate nervoasă superioară și creierul uman.
Ei bine, autorii au dezvoltat analogii biologice directe și paralele cu tehnologia, ceea ce este destul de natural. La urma urmei, legile evoluției sunt aceleași!
Sarcinile de proiectare automată a sistemelor automate de control includ determinarea factori structurali.În acest scop se construiește procesul de căutare a structurii optime.
Dacă structura W a sistemului proiectat poate fi modificată astfel încât să se respecte restricțiile S impuse structurii, atunci sinteza unei astfel de structuri poate fi realizată prin așa-numita metoda evolutivă. Procesul de evoluție a structurii W are loc în etape:
De asemenea fel evolutia structurii voi se străduiesc să selecteze structuri cu o valoare scăzută a criteriului de calitate, printre care se numără structura optimă. Aleatoritatea variațiilor și selecția W asigură scopul procesului evolutiv la soluţia optimă W op. Direcţie optimizare evolutivă se dezvoltă în prezent intens și se numește modelare evolutivă. ↓
UTILIZAȚI „creștere completă”: aplicarea mecanismului selecției naturale pentru a gestiona optimizarea structurală.
După cum a arătat cibernetica, pentru sistemele complexe - fie că este vorba de o persoană însuși, de o întreprindere sau de economia în ansamblu - managementul bazat pe principiul mecanismelor de autoreglare și autodezvoltare este singura șansă de supraviețuire. ↓
Supraviețuirea este scopul tuturor! Și mecanismul este același pentru orice sistem.
Procesul de luare a deciziilor ↓
Cel mai complet proces de luare a deciziilor este prezentat aici.
1. Formularea problemei
2. Formularea criteriilor (evaluării) soluției
3. Determinarea ponderilor criteriilor
4. Dezvoltarea alternativelor
5. Analiza alternativelor
6. Selectarea unei alternative
7. Introducerea unei alternative
8. Evaluarea eficacității soluției ↓
Factorul de decizie o alege pe cea dintre mai multe probleme. care nu poate fi ignorat acestea. cea care prezintă cel mai mare pericol pentru sistem. Este clar că criteriul universal de evaluare a unei soluții - beneficiu maxim la costuri minime - este idealitatea în sensul TRIZ. Deși pot exista și alte criterii, toate pot fi reduse în cele din urmă la valoarea raportului beneficiu/cost.
Dezvoltarea de soluții alternative nu este altceva decât crearea unei noi soluții, îmbunătățirea uneia existente sau combinarea soluțiilor. Iar analiza alternativelor presupune evaluarea lor pentru idealitate și alegerea celei mai ideale. Cea mai ideală soluție „supraviețuiește” prin implementare, restul sunt eliminate...
Metode de proiectare ↓
În ciuda numeroaselor nume și înfățișări diferite, este ușor de observat aceeași ordine în metodele de proiectare.
1. Identificarea problemei. Identificarea problemei sau nevoii reale, furnizarea de informații și încadrarea (problema) în termeni fundamentali.
2. Identificați și descrieți caracteristicile esențiale ale proiectării solicitate, precum și proprietățile și limitările dorite. (Luarea) unei decizii privind costurile monetare pe baza (mărimea) valorii - un preț fix sau cea mai ieftină soluție care îndeplinește o nevoie de bază.
3. Idei preliminare. Dezinhibarea memoriei, creșterea numărului de tehnici de căutare pentru a maximiza numărul de soluții posibile.
4. Raționalizarea. O scurtă listă cu o serie de soluții posibile. La fiecare soluție se adaugă schițe și note de inginerie inteligente detaliate.
5. Analiză. Aplicați legile științei pentru a determina forma, dimensiunea și alte caracteristici ale componentelor și pentru a testa validitatea globală a soluțiilor propuse.
6. Soluție. Alegerea celor mai bune soluții posibile dintre cele alternative.
În algoritmul dat de metode de proiectare, este ușor de observat toți pașii secvențiali conform Schemei Universale de Evoluție:
Acest lucru subliniază realitatea versatilitate Schema de evoluție propusă - include MP&E, metode non-algoritmice pentru activarea căutării de soluții și instrumente TRIZ. ↓ Și acest lucru nu este surprinzător - metodele de creare şi transformare a sistemelor trebuie să corespundă în mod necesar evoluţiei naturale a sistemelor.Și așa cum este subliniat în mod constant - orice. Este clar că ordinea studierii sistemelor ar trebui să coincidă cu evoluția lor naturală. Acum este momentul să trecem la metoda științifică (la proces) și la știință (la sistem).
Metodă științifică
1. Identificarea unei probleme în cunoaștere.
2. Formularea sau reformularea precisă a problemei.
3. Testarea (toate) cunoștințelor existente prin căutarea cunoștințelor care pot ajuta la rezolvarea problemei.
4. Selectarea sau inventarea unei ipoteze tentative care pare promițătoare.
5. Testarea ipotezei la nivel conceptual... ↓
Identificarea unei probleme în cunoaștere este un „apel” cu privire la problema cunoașterii, să zicem, a teoriei. Dacă există un fapt în cunoștințele existente care ajută la rezolvarea problemei problemelor fără a schimba teoria - grozav, teoria va continua să trăiască. Va exista un fapt, dar teoria va trebui să fie ușor reconstruită ținând cont de acest fapt - ei bine, asta va fi. Teoria trăiește din nou.
Dar se poate întâmpla să nu existe astfel de fapte justificative. Apoi, pe setul de fapte existent (și cu adăugarea de fapte ipotetice, presupuse), se construiește o nouă teorie, în care problema identificată pur și simplu nu există. O nouă teorie și-a început viața...
Exact așa au intrat în uz științific sistemul heliocentric al lui Copernic, Legea periodică a lui Mendeleev și, în general, toate cunoștințele recunoscute de comunitatea științifică. Și tocmai acest algoritm este propus sub forma Schemei Universale a Evoluției.
În centrul metodei științifice se află experimentul, adică. testarea unui model științific nou dezvoltat pentru a explica anomalia. De cele mai multe ori, rezultatul experimental este în conflict cu modelul. Prin urmare, este important să ne întoarcem la modelul teoretic, să facem un pas mai adânc pentru a pune naturii întrebări diferite, mai bune. ↓
Știința
Deschiderea începe cu identificarea anomaliilor, acestea. cu înțelegerea că natura a încălcat cumva paradigma – așteptarea insuflată care guvernează știința normală. ↓
O revoluție științifică are loc atunci când o paradigmă o înlocuiește pe alta după o perioadă de testare a ipotezelor. Procesul este similar cu selecția naturală: o teorie devine cea mai tenace dintre alternativele reale într-o anumită situație istorică. ↓
Rezultat un număr de astfel de selecții revoluționare - un set de instrumente perfect adaptat, pe care le numim cunoaștere științifică modernă. Si tot procesîn întregime, se pare face ceea ce credem că face evoluția biologică- fara a formula un scop - în mod constant (da naștere la) adevăr științific, la urma urmei, în fiecare etapă a dezvoltării cunoștințelor științifice există (întotdeauna) un exemplar mai bun.
Biologii, fizicienii, cosmologii etc apelează direct la modele, principii și legile optimității preluate direct din teoriile controlului optim, biologieși alte teorii și discipline, interpretând mărimile corespunzătoare în felul lor. La urma urmei, comunitatea este importantă unitatea legilor sistemelor dinamice complexe!
A apărut sinergetica generală - o sinteză de idei din biologie, sociologie, termodinamică de neechilibru, sinergetică fizică, teoria generală a sistemelor, cibernetică, informatică și alte discipline și teorii. Este prea devreme să vorbim despre aspect teoria unificată a auto-organizării. Putem afirma doar existența unor concepte diferite de autoorganizare în diferite discipline și la intersecțiile acestora. ↓
De ce să nu presupunem că Schema Universală a Evoluției poate ajuta la generalizarea cunoștințelor și experienței din atâtea ramuri ale cunoașterii?
Cea mai înaltă formă de autoorganizare este caracteristică sistemelor care se auto-îmbunătăţesc pe baza inovaţiei şi evoluează în timp. Se poate lua în considerare optimizarea proprietății de adaptabilitate. ↓ Progresul (și regresia) în societate este o varietate, un tip specializat de evoluție adaptativă. Pentru sistemele inteligente, se poate identifica un tip mixt de auto-organizare. Sensul general forma de manifestare și scopul funcțional al unei astfel de autoorganizari este de a maximiza viabilitatea acestor sisteme minimizând în același timp energia, mijloacele, timpul de acțiune etc. ↓
Ei bine, de ce nu este aceasta o declarație a Legii de creștere a viabilității sistemului și o indicație a mecanismului de acțiune al acestuia sub forma unei cerințe de minimizare a consumului de resurse? Este clar, știm mai multe, pentru că TRIZ arată calea prin care se poate crește viabilitatea sistemului creșterea idealității sistemului, ceea ce se poate realiza nu numai prin reducerea numitorului (funcții costisitoare și nocive).
Cultura, arta
Fiecare cultură este gândită de Spengler ca un organism complet - complet analog cu biologicul. Fiecare cultură trece prin etape - origine (copilărie), formare (tinerețe), înflorire (maturitate), declin (bătrânețe) și, în final, moarte complet inevitabilă.
Spengler numește ultima etapă pe moarte a fiecărei culturi „civilizație”. Simptome ale civilizației: dominație și exces de tehnologie, înlocuirea artelor prin meșteșuguri și inginerie, a creativității prin design rațional, organic - artificial, subjugarea naturii, urbanism, război. Alternarea stadiilor de dezvoltare și, prin urmare, extincția finală, are loc exact cu același model care domină toate organismele vii, absolut obiectiv și dincolo de controlul naturii umane, ca orice lege a naturii. ↓
Ei bine, ce să mai spun pentru a confirma obiectivitatea legilor evoluției pentru întreaga ierarhie a nivelurilor „Natura – Societate – Producție – Tehnologie”?
Am descoperit că cel mai dificil lucru este practica zilnică a teatrului. De câteva ori pe lună stau cu actorii și trec în revistă munca lor. Spectacolul poate fi interpretat de o sută sau de o sută cincizeci de ori, o analizez în continuare. Pentru că teatrul este distrus în fiecare secundă!Și trebuie să colectezi totul din nou, să faci notițe, să notezi totul și să nu mori în timp ce faci asta. ↓
Teatru din punctul de vedere al Schemei Universale a Evoluției: teatrul moare în fiecare secundă! Prin urmare, pentru a supraviețui, trebuie să identifici neajunsurile și să schimbi, să schimbi, să schimbi.
Să ne întoarcem din nou la The Beatles Anthology. Acesta este un set de 3 CD-uri duble care conțin înregistrări nelansate anterior ale Beatles, incl. reluări respinse ale cântecelor celebre, versiuni brute, schițe... ↓
Exemplu pentru Schema de Evoluție: preluări respinse, schițe și schițe sunt exemple „moarte” de creativitate. S-au dovedit a fi mai puțin perfecte, mai puțin ideale, din punct de vedere poetic sau muzical, din punct de vedere al nivelului de înregistrare a sunetului.
Mituri, religie
După cum a remarcat antropologul Joseph Campbell, mitul servește la explicarea lumii exterioare, servește drept fir călăuzitor pentru individual dezvoltare, indică direcții către societateși dă țintire nevoilor spirituale. Miturile combină ceea ce știu oamenii și ceea ce speră și tânjesc într-un fel de foaie de parcurs care îi ghidează pe oameni ori de câte ori fac o alegere în viață.
Mitul este una dintre modalitățile de a crea încredere, individuală sau socială, pentru a ajuta la supraviețuire.
Dar când un mit nu oferă, chiar dacă unic, o explicație a mediului înconjurător și încetează să mai fie un ghid și să indice direcții, el devine inutil și, poate, chiar periculos. Miturile, devenind inutile sau înșelătoare, s-au retras imperceptibil în fundal și au dispărut.În America Centrală găsești acum zeci de temple abandonate ale indienilor mayași, în Peru - ruinele a mii de monumente ridicate de incași, în Țara Galilor există piramide construite din pietre de către celți, în Kampuchea - statui khmer, în Irak - Ziguratele sumeriene, pe Insula Paștelui - capete gigantice de piatră. Toate acestea sunt martori tăcuți la mituri cândva înfloritoare care a dispărut fie pentru că a început să inducă în eroare oamenii, sau pentru că în mediul lor au apărut mituri mai viabile si cultura. ↓
Sistemul, devenind inutil sau, cu atât mai mult, periculos, dispare! Acest lucru se aplică oricăror sisteme - tehnic, industrial, social, natural. Mitul ca sistem de idei, deși nu foarte reale, se supune de asemenea legilor inexorabile ale evoluției.
Arnold Toynbee a pus dezvoltarea pluralității lumilor culturale și a unității lor structurale interne pe o bază strict științifică, a completat ideea crizei fără îndoială a „civilizației creștinismului occidental” cu ideea că sfârșitul trist poate fi evitată, de exemplu, prin „unitatea în spirit” prin aderarea la religia ecumenica.
Chiar dacă aceasta este o iluzie, se pare că este una dintre cele vitale. Pentru creșterea și supraviețuirea umană, iluziile nu sunt mai puțin necesare decât o viziune clară şi nemiloasă. ↓
Mitul, ca și cunoașterea exactă, elimină o anumită incertitudine în înțelegerea lumii din jurul nostru. O persoană, o echipă sau o societate în ansamblu nu pot trăi într-o stare de incertitudine, de eufemizare, de ex. mitul ajută să nu vă faceți griji, ajutând astfel cu adevărat la supraviețuire!
Efectul miturilor poate fi atât salutar, cât și distructiv. Ei se unesc, dau putere pentru a supraviețui încercărilor, speră să atingă obiectivele, împlinirea dorințelor. Mitul este experiența originală a omului în lume. Scopul mitului este „elimină incertitudinea,închideți găurile în imaginea universului, explica- prin urmare să ne înfrânăm fricile, pe care mintea nu le poate înfrâna”. ↓
Acestea. mitul este un instrument de supraviețuire, durabilitate, stabilitate. Dar fiecare instrument se naște, se dezvoltă și într-o zi moare.
Formularea principiului etic principal necesar pentru asigurarea viitorului unei persoane, religiile spun aproape textual același lucru. Iată cum religiile majore ale lumii își formulează principiul etic central:
Budism: „Nu răni pe alții, așa cum nu vrei să fii rănit.”
Zoroastrismul: „Natura este bună numai atunci când nu face altora ceea ce nu este bine pentru ea.”
Hinduism: „Esența tuturor virtuților este să-i tratezi pe ceilalți așa cum ai vrea să fii tratat.”
Iudaismul: "Nu face aproapelui tău ceea ce este rău pentru tine. Aceasta este întreaga lege, orice altceva este comentariu la ea."
Confucianismul: „Bunătatea maximă este să nu faci altora ceea ce nu îți dorești pentru tine.”
Creștinismul: „Fă unui om așa cum ai vrea ca el să-ți facă ție.”
Vedem că nucleul tuturor religiilor lumii, și anume religiile, și nu cultele și sectele, este același. Acest aprobarea acelor principii etice care sunt necesare unei persoane pentru a-și asigura viitorul. Orice altceva este formarea unuia sau altuia mituri religioase, una sau alta filozofie: stratificarea istoriei, influența civilizațiilor venite din vremuri prereligioase. ↓
Totul vizează creșterea stabilității societății, supraviețuirea acesteia.
Declinul rolului (și prestigiului) religiei în viața aproape tuturor popoarelor creștine a devenit aproape o axiomă. Dar o încercare de a înțelege adevăratele motive pentru acest fenomen, necesitatea de a moderniza anumite doctrine și, cel mai important - natura activităților care satisfac nevoile lumii spirituale a omului modern este caracteristică doar anumitor grupuri de lideri ai Bisericii Catolice. , condusă de însuși Papa Ioan Paul al II-lea.
Biserică ortodoxă, din păcate, este foarte dogmatic și arhaic. Ea răspunde slab la schimbările în nevoile spirituale ale oamenilorși din acest motiv, deschide spațiu pentru activitățile diferitelor secte și indivizi care valorifică direct nevoile spirituale ale oamenilor. ↓
Schema evoluției și religiei: dinamism scăzut al doctrinelor → nepotrivire în creștere cu nevoile spirituale, scăderea idealității (creșterea activității sectelor) → scăderea vitalității (scăderea rolului religiei în viața oamenilor).
Metode creative de rezolvare a problemelor
Este interesant de comparat UTILIZAREA propusă și recomandările lui G. Mageramov ↓ conform principiilor generale de construire a unui algoritm pentru procesul creativ. La urma urmei, USE este abordarea cea mai generală și universală pentru transformarea sistemelor.
O mică digresiune eretică. Odată cu adoptarea USE, procesul de transformare a sistemelor încetează să fie creativ! Până la urmă, știm dinainte, chiar dacă nu în detaliu, ce așteaptă sistemul căruia ne adresăm.
Potrivit lui G. Mageramov, primul principiu al creării unui algoritm: colectarea cantității necesare de informații. Cu cât această matrice este mai mare și cu cât informațiile pe care le conține sunt mai diverse, cu atât cercetarea poate fi mai fundamentală și cu atât algoritmul rezultat va fi mai eficient.
Ei bine, aici este satisfacția deplină a principiului. Schema de evoluție se bazează pe:
Conform celui de-al doilea și al treilea principiu al lui G. Mageramov: diferențierea matricei de informații și determinarea factorului caracteristic exista o diferenta interesanta. De când a fost creat universal Apoi este produsă Schema de evoluție „integrarea” informațiilor, Au fost identificate cele mai generale caracteristici ale dezvoltării, inerente tuturor sistemelor fără excepție. Acesta nu este un contrast între cele două abordări, ci complementaritatea lor. Rezultatul este un job de operator de sistem:
Conform celui de-al patrulea principiu: identificarea şi formalizarea structurii procesului creativ- deplină coincidență. Schema Universală a Evoluției are:
Al cincilea și al șaselea principiu: furnizarea de informații instrumentale și exemple de aplicarede asemenea implementate. Este oferită o descriere detaliată a UTILIZĂRII (explicația semnificației și conținutului etapelor transformării sistemului), iar următoarele lucrări au fost realizate ca exemple de utilizare a UTILIZĂRII:
1. Schema universală și evoluția sistemelor de niveluri „Natura – Societate – Producție – Tehnologie”.
2. Schema universală de evoluție a sistemelor și a metodelor nealgoritmice de activare a gândirii creative.
3. Schema universală a evoluției sistemelor și instrumentele TRIZ:
4. Schema Universală de Evoluție și dezvoltare a sistemului de cunoștințe - știință, teorie, paradigmă.
5. Schema Universală a Evoluției și Legea Creșterii Conductivității în Vehicul.
6. Schema Universală de Evoluție ca instrument pentru îmbunătățirea existente și crearea de noi instrumente TRIZ.
Etapele de bază ale procesului creativ de rezolvare a problemelor . ↓
1. Analiza mediului. A fi capabil să recunoască o problemă și o oportunitate este vital pentru succes. Recunoașterea problemei.
2. Detectarea (identificarea) problemelor. Rezultatul acestei etape este un set de criterii de decizie pentru evaluarea diferitelor opțiuni. Făcând presupuneri.
3.Generarea de alternative. Generarea de alternative presupune enumerarea opțiunilor cunoscute (act rațional) și generarea de opțiuni suplimentare (acte raționale și intuitive).
4. Alegerea dintre alternative. Evaluarea sistematică a alternativelor în raport cu criteriile stabilite anterior.
5. Implementarea. Calculul detaliilor, prognoza și depășirea obstacolelor.
Vezi comentariul la secțiunea „Metode de proiectare”: conținutul punctelor de acolo și de aici coincide aproape textual. Aceasta include identificarea problemei, stabilirea criteriilor de acceptabilitate a unei soluții, generarea de soluții alternative și alegerea dintre alternative a celei mai potrivite soluții. Și să subliniem din nou - nu poate fi nimic altceva, aceasta este o reflecție universalitatea evoluției sistemelor!
Michael Leven, fostul președinte al lanțului hotelier Days Inn: „Creativitatea este esențială pentru a supraviețui în mediul actual. Inovația este cheia supraviețuirii”.
Evoluţie(din latină evolutio - „desfășurare”) - procesul de dezvoltare a tuturor organismelor vii, care este însoțit modificări genetice, adaptări, modificări și dispariții ale populațiilor și speciilor individuale, având ca rezultat schimbări în ecosistemelorȘi biosferăîn general.
Schema evoluției organismelor vii pe Pământ.
Astăzi există mai multe principale teorii ale evoluției. Cel mai comun este teoria sintetică a evoluției(STE) este sinteza Teoria evoluției lui Darwinși genetica populației. STE explică legătura dintre modul de evoluție (mutații genetice)Și mecanism de evoluție (selecție naturală după Darwin). STE definește evoluția ca un proces în timpul căruia frecvența alelelor genelor se modifică într-o perioadă de timp care depășește semnificativ durata de viață a unui membru al populației.
Esența teoriei evoluției a lui Charles Darwin, care a formulat-o în lucrarea sa „Originea speciilor”(1859), este că principalul „motor” al evoluției este selecția naturală, un proces format din trei factori:
1) În populații se nasc mai mulți descendenți decât pot supraviețui, ținând cont de condițiile de mediu (cantitatea de hrană, prezența unor viețuitoare care se hrănesc cu o anumită specie etc.);
2) Diferitele organisme au trăsături diferite care le afectează capacitatea de a supraviețui și de a procrea;
3) Trasaturile mentionate mai sus sunt mostenite.
Acești trei factori explică apariția competiției intraspecifice și extincția selectivă (eliminarea) acelor indivizi care sunt cel mai puțin adaptați la supraviețuire. Astfel, doar cei mai puternici lasă urmași, ceea ce duce la evoluția treptată a tuturor viețuitoarelor.
Selecția naturală este singurul factor care explică adaptarea tuturor viețuitoarelor, dar nu este singura cauză a evoluției. Alte motive la fel de importante sunt mutații, flux de gene și derivă genetică.
1. Indicați un fenomen - un exemplu de camuflaj.
colorarea gărgărițelor și a gândacilor de cartofi de Colorado
colorarea cerbului sika și a tigrului
pete de pe aripile fluturilor care seamănă cu ochii vertebratelor
asemănarea culorii fluturelui Pierida cu culoarea fluturelui heliconid necomestibil
2. O adaptare care facilitează transferul factorilor abiotici nefavorabili ai naturii -
modificarea frunzelor de arpaș în spini
rădăcină lungă de spin de cămilă
cântarea păsărilor masculi
penajul viu colorat al masculilor la fazani, rațe și găini
3. Organele omoloage la animale sunt
membre ale unui gândac și ale unei broaște
aripi de păsări și fluturi
labe de tigru și cârtiță
membrele anterioare ale cârtiței și ale greierului
4. Forma de tranziție între reptile și păsări au fost:
Archaeopteryx
hoatzins
străini
pterodactilii
5. Organele similare din plante sunt:
rădăcină și rizom
rădăcină și rădăcină pivotantă
frunză și sepal
stamine și pistil
6. Stabilirea formelor de tranziție între grupurile antice și moderne de organisme este... o dovadă a evoluției.
biogeografice
paleontologic
anatomică comparativă
embriologice
7. Relația filogenetică a organismelor este considerată a fi... dovadă a evoluției.
embriologice
anatomică comparativă
paleontologic
molecular
8. Asemănările și diferențele dintre faunele și florele diferitelor continente sunt considerate... dovezi ale evoluției.
embriologice
anatomică comparativă
paleontologic
biogeografice
9. Afirmația că „adaptabilitatea organismelor este o manifestare a scopului original, conform planului Creatorului”, aparține
K. Baer
C. Darwin
J.-B. Lamarck
K. Linné
10. Se caracterizează adaptabilitatea plantelor la polenizarea vântului
prezența filamentelor scurte
prezența polenului uscat
prezența corolelor strălucitoare de flori
înflorind noaptea
11. Un exemplu de adaptare a plantelor la schimbările sezoniere ale naturii este:
modificarea frunzelor la cactusi
căderea frunzelor
prezența unei corole strălucitoare și a unui nectar
formarea fructelor suculente
12. În procesul de evoluție, amfibienii din climele temperate au dezvoltat o adaptare pentru a suporta condiții de mediu nefavorabile - aceasta este
1) animație suspendată
depozitarea alimentelor
decolorare
migrarea către zone calde
13. Un exemplu de mimetism este
asemănarea formei corpului dintre un rechin și un delfin
colorarea albinelor și a bondarilor
asemănarea între forma corpului și culoarea muschiului și viespei
culoarea verde a varzei omida albă
14. Moliile colectează nectarul din florile deschise la culoare, care se văd clar noaptea, dar adesea zboară spre foc și mor. Aceasta este dovada... adaptărilor.
absolutitatea
ineficienta
relativitatea
versatilitate
serie filogenetică
16. Un rudiment la om este:
1) apendice
păr gros
multi-mamelon
coadă
17. Educația nu este aromorfoză
două cercuri de circulație a sângelui la amfibieni
coloana vertebrală în cordate
inima cu trei camere la amfibieni
trompa de elefant
18. Idioadaptarea este pierdere
rădăcini de dodder
frunze de cactus
tulpină și frunze de rafflesia
crorofilă în rapiţă
19. Prezența diferitelor tipuri de semnale luminoase la diferite tipuri de licurici este un exemplu de... izolare.
geografice
Mecanic
de mediu
4) etologic
20. Hibrizii de cal și măgar (catâr), măgar și armăsar (hinnie), beluga și sterlet (bester) sunt infertili - acesta este un exemplu de... izolare.
genetic
geografice
mecanic
de mediu
Exemplu
Calea evoluției
1) aromorfoza
B) formarea unei cozi prensile la maimute
2) idioadaptare
B) aspectul unui acord
3) degenerare
D) aspectul clorofilei
D) transformarea frunzelor în tepi într-un cactus
E) pierderea frunzelor și a rădăcinilor lintei de rață
Stabiliți o corespondență între criteriile speciei și caracteristicile wagtail-ului alb
Criteriul de tip
A) mănâncă insecte și viermi
1) morfologic
B) aripile sunt ascuțite
2) de mediu
B) penele cozii 12
D) se așează de obicei lângă apă
D) o pasăre mică și zveltă
E) coada este lungă
Stabiliți succesiunea de apariție a grupurilor de animale enumerate
fără craniu
peşte
reptile
păsări
amfibieni
crustacee
1) Ca urmare a acțiunii selecției naturale, se păstrează indivizii cu trăsături utile pentru prosperitatea lor. 2) Speciile care trăiesc în mod deschis și care pot fi accesibile inamicilor dezvoltă camuflaj, făcând organismele mai puțin vizibile pe fundalul zonei înconjurătoare, de exemplu, lăcusta, cocoșa neagră, cocoșa de alun, cocoșa de alun, lagoidenul etc. 3) Omizile unor fluturi după corp. forma și culoarea seamănă cu nodurile - acesta este un exemplu de colorare de avertizare. 4) Mimetism - imitarea organismelor neprotejate dintr-o specie de către altele mai protejate din altă specie, de exemplu, șerpii neotrăvitori și insectele imită pe cele otrăvitoare. 5) Toate adaptările sunt de natură absolută și ajută organismul să supraviețuiască în condiții specifice.
Ornitorincul este un animal acvatic bizar, de dimensiuni medii (până la 65 cm), cu o coadă asemănătoare castorului și un cioc asemănător unei rate. Există membrane între degetele de la picioare și „pinteni” cu glande otrăvitoare pe picioarele din spate. Ornitorincul se hrănește cu mici animale acvatice, în principal insecte. Pe malurile abrupte ale râurilor australiene sapă gropi lungi, de până la 6 m. Femela își construiește un cuib în această vizuină, în care depune 2-4 ouă într-o coajă moale ca un corn.
Care sunt principalele aromorfoze care au apărut la păsări în timpul procesului de evoluție? Explică-ți răspunsul.
TEST
În biologie pe tema: „Mecanisme de evoluție”
opțiune.
Selectați un răspuns:
1. Numiți un fenomen – un exemplu de mimetism.
culoarea verde a lăcustei
Hoverfly este asemănător ca formă și culoare cu o albină
culoarea spatelui unui hamster comun este similară cu culoarea ierbii ars
asemănări între ochii cefalopodelor și mamiferelor
2. Ce nu este o adaptare la condițiile de mediu?
natalitate ridicată
rata mare de mortalitate
mimetism
colorare de avertizare
3. Un organ omolog coccisului uman -
copita
aripă
flipper
coadă
4. Forma de tranziție între amfibieni și reptile au fost:
dinozauri
șopârle cu dinți de fiară
pește cu aripioare lobe
stegocefali
5. Organe similare la animale sunt membrele aluniței și
1) greieri alunițe
2) câini
3) rațe
4) șopârle
6. Prezența unor organe omoloage și similare în diverse grupuri de organisme este considerată... dovadă a evoluției.
embriologice
anatomică comparativă
paleontologic
molecular
7. Prezența rudimentelor și atavismelor în diverse grupuri de organisme este considerată... dovadă a evoluției.
embriologice
anatomică comparativă
paleontologic
molecular
8. Existența formelor de tranziție (de exemplu, pești cu aripioare lobe, ferigi de semințe) este considerată a fi... dovadă a evoluției.
embriologice
anatomică comparativă
paleontologic
molecular
9. Afirmația că organismele au o capacitate înnăscută de a varia sub influența mediului extern aparține
K. Baer
C. Darwin
J.-B. Lamarck
K. Linné
10. Un exemplu de adaptare a animalelor la schimbările sezoniere din natură este
animație suspendată a amfibienilor
mişcarea învelişurilor branhiale ale bibanului
activitatea de noapte a aricilor
4) lupii caută pradă
11. Peștii plămâni au dezvoltat o adaptare la
1) protecție împotriva prădătorilor
modificarea duratei zilei
modificarea temperaturii ambiante
suportând seceta sezonieră
12. Ce adaptare la condițiile de mediu s-a format la păsările de apă în timpul procesului de evoluție?
Gât lung
membrana de inot
acoperire cu pene
capacitatea de a zbura
13. Dovezile anatomice comparative ale evoluției includ
organe omoloage și similare
structura celulară a organismelor vii
asemănarea dintre embrionii de vertebrate
serie filogenetică
14. Culoarea verde a unei lăcuste și a omizilor fluture este un exemplu
camuflaj
mimetism
colorare patronatoare
colorare de avertizare
15. Dovezile paleontologice ale evoluției includ:
organe omoloage și similare
structura celulară a organismelor vii
asemănarea dintre embrionii de vertebrate
serie filogenetică
16. Șerpii otrăvitori sunt periculoși pentru multe animale, dar sunt mâncați de manguste și arici. Aceasta este dovada... adaptărilor.
absolutitatea
ineficienta
relativitatea
4) versatilitate
17. Degenerarea este pierdere
blană groasă de elefant
membrele de balenă
organele digestive ale teniei bovine
patru degete de la picioare pe un cal
18. Aromorfoza este formarea
flippers
trompa de elefant
acorduri
coada prensila a maimutei
19 Adaptarea idiomatică este
1) apariția procesului sexual
2) apariția unei coarde
3) formarea unei trunchi la un elefant
4) creșterea masei cerebrale
20. Separarea spațială a muștelor de fructe care trăiesc pe Insulele Hawaii este un exemplu de... izolare
etologic
geografice
mecanic
de mediu
Stabiliți o corespondență între cale și exemplele care o ilustrează.
Exemplu
Calea evoluției
A) apariţia multicelularităţii
1) aromorfoza
B) aspectul unei tulpini târâtoare
2) idioadaptare
C) pierderea rădăcinilor, frunzelor, clorofilei în dodder
3) degenerare
D) formarea de flipper în sigilii
D) apariţia fotosintezei
E) formarea unei trunchi la un elefant
G) formarea unei inimi cu trei camere
Stabiliți o corespondență între criteriile speciei și caracteristicile struțului african
Caracteristicile wagtail-ului alb
Criteriul de tip
A) hrana obișnuită sunt plantele, dar uneori mănâncă și animale mici
1) morfologic
B) picioarele sunt puternice, cu două degete; penaj lejer
2) de mediu
C) trăiește în savane deschise și semi-deșerturi
D) o pasăre mare cu o greutate de până la 90 kg, până la 3 metri înălțime
D) cioc drept, plat; ochi mari cu gene groase
E) poate rămâne mult timp fără apă, dar uneori bea de bunăvoie și îi place să înoate
Stabiliți o secvență care să reflecte evoluția plantelor
alge pluricelulare
alge unicelulare
ferigi
psilofite
înflorire
briofite
24. Găsiți erori în textul dat. Indicați numerele propozițiilor în care sunt făcute, corectați-le.
1) Păsările au evoluat din amfibieni antici în epoca mezozoică. 2) Forma de tranziție fosilă este stegocephalus, care a fost descoperită sub formă de resturi fosile. 3) Avea aripi, penaj, clavicule topite. 4) Apariția păsărilor a fost facilitată de următoarea alogeneză: o inimă cu patru camere, temperatura corpului constantă, diferențierea căilor respiratorii. 5) Descoperirile de forme de tranziție fosile sunt dovezi paleontologice ale evoluției lumii organice
25. Ce criterii de specie sunt descrise în textul de mai jos? Explică-ți răspunsul.
Pasărea kiwi locuiește în pădurile dese și umede din Noua Zeelandă. Dintre toate ratitele, kiwi este cel mai mic (înălțime 55 cm, greutate până la 3,5 kg). Aripile sunt practic absente, rămășițele lor sunt ascunse în penaj asemănător părului. Picioarele sunt scurte și distanțate larg, așa că kiwi-ul se mișcă ca o jucărie de vânt. Ciocul este lung, nările sunt deplasate spre capăt. Kiwii se hrănesc în principal cu râme, găsind prada folosind simțul mirosului. Femela depune de obicei un ou imens (până la 500 g) într-un cuib plat. Masculul incubează oul.
26. Care sunt principalele aromorfoze pe care amfibienii le-au dezvoltat în timpul procesului de evoluție? Precizați cel puțin patru aromorfoze.
Apariția adaptărilor ca urmare a selecției naturale
Adaptările sunt proprietățile și caracteristicile organismelor care asigură adaptarea la mediul în care trăiesc aceste organisme. Adaptarea se mai numește și procesul de apariție a adaptărilor. Mai sus ne-am uitat la modul în care apar unele adaptări ca urmare a selecției naturale. Populațiile de molii de mesteacăn s-au adaptat la condițiile externe schimbate datorită acumulării de mutații de culoare închisă. În populațiile umane care locuiesc în zonele cu malarie, adaptarea a apărut datorită răspândirii mutației anemiei falciforme. În ambele cazuri, adaptarea se realizează prin acțiunea selecției naturale.
În acest caz, materialul de selecție este variabilitatea ereditară acumulată în populații. Deoarece populații diferite diferă între ele în setul de mutații acumulate, ele se adaptează la aceiași factori de mediu în moduri diferite. Astfel, populațiile africane s-au adaptat la viața în zonele cu malarie datorită acumulării de mutații ale anemiei falciforme. Hb S, iar în populațiile care locuiesc în Asia de Sud-Est, rezistența la malarie s-a format pe baza acumulării unui număr de alte mutații, care în starea homozigotă provoacă și boli de sânge, iar în starea heterozigotă asigură protecție împotriva malariei.
Aceste exemple ilustrează rolul selecției naturale în modelarea adaptărilor. Este necesar, totuși, să înțelegem clar că acestea sunt cazuri speciale de adaptări relativ simple care apar din cauza reproducerii selective a purtătorilor de mutații unice „utile”. Este puțin probabil ca majoritatea adaptărilor să apară în acest fel.
Patronizare, avertizare și colorare imitativă. Luați în considerare, de exemplu, adaptări atât de răspândite, cum ar fi colorarea de protecție, de avertizare și imitație (mimetism).
Colorare protectoare permite animalelor să devină invizibile, contopindu-se cu substratul. Unele insecte sunt izbitor de asemănătoare cu frunzele copacilor pe care trăiesc, altele seamănă cu crengi uscate sau spini de pe trunchiurile copacilor. Aceste adaptări morfologice sunt completate de adaptări comportamentale. Insectele aleg să ascundă exact acele locuri unde sunt mai puțin vizibile.
Insectele necomestibile și animalele otrăvitoare - șerpi și broaște, au o lumină strălucitoare, colorare de avertizare. Un prădător, odată confruntat cu un astfel de animal, asociază mult timp acest tip de colorare cu pericolul. Acesta este folosit de unele animale neveninoase. Ele dobândesc o asemănare izbitoare cu cele otrăvitoare și reduc astfel pericolul de la prădători. Șarpele imită culoarea unei vipere, musca imită o albină. Acest fenomen se numește mimetism.
Cum au apărut toate aceste dispozitive uimitoare? Este puțin probabil ca o singură mutație să ofere o corespondență atât de exactă între o aripă de insectă și o frunză vie, sau între o muscă și o albină. Este incredibil că o singură mutație ar face ca o insectă colorată protector să se ascundă exact pe frunzele cu care seamănă. Este evident că astfel de adaptări precum culorile protectoare și de avertizare și mimica au apărut prin selectarea treptată a tuturor acelor mici abateri ale formei corpului, în distribuția anumitor pigmenți, în comportamentul înnăscut care a existat în populațiile strămoșilor acestor animale. Una dintre cele mai importante caracteristici ale selecției naturale este ea cumulativitatea– capacitatea sa de a acumula și întări aceste abateri pe parcursul unui număr de generații, compunând modificări ale genelor individuale și ale sistemelor organismelor controlate de acestea.
Cea mai interesantă și dificilă problemă o reprezintă etapele inițiale de adaptare. Este clar ce avantaje oferă asemănarea aproape perfectă a unei mantis rugătoare cu o crenguță uscată. Dar ce avantaje ar fi putut avea strămoșul său îndepărtat, care semăna doar vag cu o crenguță? Sunt prădătorii într-adevăr atât de proști încât pot fi înșelați atât de ușor? Nu, prădătorii nu sunt deloc proști, iar selecția naturală din generație în generație îi „învață” din ce în ce mai bine să recunoască trucurile prăzii lor. Chiar și asemănarea perfectă a unei mantis rugătoare moderne cu o crenguță nu îi oferă o garanție de 100% că nicio pasăre nu o va observa vreodată. Cu toate acestea, șansele sale de a evita un prădător sunt mai mari decât cele ale unei insecte cu o colorație protectoare mai puțin perfectă. La fel, strămoșul său îndepărtat, care semăna doar puțin cu o crenguță, avea șanse ceva mai mari de viață decât ruda lui care nu arăta deloc ca o crenguță. Desigur, o pasăre care stă lângă el îl va observa cu ușurință într-o zi senină. Dar dacă ziua este ceață, dacă pasărea nu stă în apropiere, ci zboară și decide să nu piardă timpul cu ceea ce poate fi o mantis rugătoare sau poate o crenguță, atunci chiar și o asemănare minimă salvează viața purtătorului acestui lucru. asemănare abia vizibilă. Descendenții săi care moștenesc această asemănare minimă vor fi mai numeroși. Ponderea lor în populație va crește. Acest lucru va îngreuna viața păsărilor. Printre ei, cei care vor recunoaște mai precis prada camuflata vor avea mai mult succes. Intră în joc același principiu Regina Roșie despre care am discutat în paragraful despre lupta pentru existență. Pentru a menține avantajul în lupta pentru viață, obținut printr-o asemănare minimă, specia pradă trebuie să se schimbe.
Selecția naturală preia toate acele modificări minuscule care cresc asemănarea de culoare și formă cu substratul, asemănarea dintre speciile comestibile și speciile necomestibile pe care le imită. Trebuie luat în considerare faptul că diferite tipuri de prădători folosesc metode diferite de căutare a prăzii. Unii sunt atenți la formă, alții la culoare, unii au viziunea culorilor, alții nu. Prin urmare, selecția naturală crește automat, pe cât posibil, asemănarea dintre imitator și model și duce la acele adaptări uimitoare pe care le observăm în natură.
Apariția unor adaptări complexe. Multe adaptări dau impresia că sunt atent gândite și planificate intenționat. Cum ar putea apărea o structură atât de complexă precum ochiul uman prin selecția naturală a mutațiilor care apar la întâmplare?
Oamenii de știință sugerează că evoluția ochiului a început cu grupuri mici de celule sensibile la lumină de pe suprafața corpului strămoșilor noștri foarte îndepărtați, care au trăit acum aproximativ 550 de milioane de ani. Capacitatea de a distinge între lumină și întuneric a fost cu siguranță utilă pentru ei, crescându-le șansele de viață în comparație cu rudele lor complet oarbe. Curbura aleatorie a suprafeței „vizuale” a îmbunătățit vederea, ceea ce a făcut posibilă determinarea direcției către sursa de lumină. A apărut un ochi. Mutațiile care apar recent ar putea duce la îngustarea și lărgirea deschiderii cupei optice. Îngustarea a îmbunătățit treptat vederea - lumina a început să treacă printr-o diafragmă îngustă. După cum puteți vedea, fiecare pas a crescut fitness-ul acelor indivizi care s-au schimbat în direcția „corectă”. Celulele sensibile la lumină au format retina. De-a lungul timpului, în partea din față a globului ocular s-a format o lentilă cristalină, acționând ca o lentilă. Părea să apară ca o structură transparentă cu două straturi umplută cu lichid.
Oamenii de știință au încercat să simuleze acest proces pe un computer. Ei au arătat că un ochi ca ochiul compus al unei moluște ar putea apărea dintr-un strat de celule fotosensibile sub o selecție relativ blândă în doar 364.000 de generații. Cu alte cuvinte, animalele care schimbă generațiile în fiecare an ar putea forma un ochi complet dezvoltat și perfect din punct de vedere optic în mai puțin de jumătate de milion de ani. Aceasta este o perioadă foarte scurtă de evoluție, având în vedere că vârsta medie a unei specii la moluște este de câteva milioane de ani.
Putem găsi toate presupusele stadii ale evoluției ochiului uman printre animalele vii. Evoluția ochiului a urmat căi diferite la diferite tipuri de animale. Datorită selecției naturale, multe forme diferite de ochi au apărut independent, iar ochiul uman este doar unul dintre ele, și nu cel mai perfect.
Dacă examinăm cu atenție designul ochiului oamenilor și al altor vertebrate, vom descoperi o serie de incongruențe ciudate. Când lumina pătrunde în ochiul uman, trece prin cristalin și lovește celulele sensibile la lumină din retină. Lumina este forțată să străpungă o rețea densă de capilare și neuroni pentru a ajunge la stratul fotoreceptor. În mod surprinzător, terminațiile nervoase se apropie de celulele sensibile la lumină nu din spate, ci din față! În plus, terminațiile nervoase sunt colectate în nervul optic, care se extinde din centrul retinei, creând astfel un punct orb. Pentru a compensa umbrirea fotoreceptorilor de către neuroni și capilare și pentru a scăpa de punctul oarbă, ochiul nostru se mișcă constant, trimițând o serie de proiecții diferite ale aceleiași imagini către creier. Creierul nostru efectuează operații complexe, adăugând aceste imagini, scăzând umbre și calculând imaginea reală. Toate aceste dificultăți ar putea fi evitate dacă terminațiile nervoase s-ar apropia de neuroni nu din față, ci din spate, ca, de exemplu, la o caracatiță.
Diagrama structurii ochiului de vertebrat. Terminațiile nervoase se apropie de fotoreceptorii din față și îi umbră. |
Însăși imperfecțiunea ochiului de vertebrate pune în lumină mecanismele evoluției prin selecție naturală. Am spus deja de mai multe ori că selecția acționează întotdeauna „aici și acum”. Sortează prin diferite versiuni ale structurilor deja existente, selectând și punând laolaltă cele mai bune dintre ele: cele mai bune „aici și acum”, fără a ține cont de ceea ce ar putea deveni aceste structuri în viitorul îndepărtat. Prin urmare, cheia pentru a explica atât perfecțiunile, cât și imperfecțiunile structurilor moderne ar trebui căutată în trecut. Oamenii de știință cred că toate vertebratele moderne descind din animale precum lanceta. În lancetă, neuronii sensibili la lumină sunt localizați la capătul anterior al tubului neural. În fața lor sunt situate celule nervoase și pigmentare care acoperă fotoreceptorii de lumina care vine din față. Lanceta primește semnale luminoase care vin de pe părțile laterale ale corpului său transparent. S-ar putea crede că strămoșul comun al vertebratelor avea ochi similari. Apoi această structură plată a început să se transforme în cupă optică. Partea din față a tubului neural s-a bombat spre interior, iar neuronii care se aflau în fața celulelor receptore erau deasupra lor. Procesul de dezvoltare a ochilor la embrionii vertebratelor moderne, într-un anumit sens, reproduce secvența evenimentelor care au avut loc în trecutul îndepărtat.
Evoluția nu creează noi modele de la zero, ci schimbă (de multe ori se schimbă de nerecunoscut) vechile modele, astfel încât fiecare etapă a acestor schimbări este adaptativă. Orice modificare ar trebui să crească fitness-ul operatorilor săi sau, cel puțin, să nu o reducă. Această caracteristică a evoluției duce la îmbunătățirea constantă a diferitelor structuri. Este și motivul imperfecțiunii multor adaptări, inconsecvențe ciudate în structura organismelor vii.
Trebuie reținut, însă, că toate adaptările, oricât de perfecte ar fi, sunt relative. Este clar că dezvoltarea capacității de a zbura nu se combină foarte bine cu capacitatea de a alerga rapid. Prin urmare, păsările cu cele mai bune abilități de zbor sunt alergători săraci. Dimpotrivă, struții, care nu pot zbura, sunt alergători excelenți. Adaptarea la anumite condiții poate fi inutilă sau chiar dăunătoare atunci când apar condiții noi. Cu toate acestea, condițiile de viață se schimbă constant și uneori foarte dramatic. În aceste cazuri, adaptările acumulate anterior pot îngreuna formarea altora noi, ceea ce poate duce la dispariția unor grupuri mari de organisme, așa cum s-a întâmplat cu mai bine de 60-70 de milioane de ani în urmă cu dinozaurii cândva foarte numeroși și diverși.
1. Definiți adaptarea.
2. Ce factor evolutiv joacă un rol decisiv în formarea adaptărilor?
3. Pot apărea adaptări complexe din mutații unice?
4. Poate deriva genetică să ducă la adaptări?
5. Dați exemple de diverse adaptări cunoscute de dvs. și încercați să reconstituiți istoria apariției lor.
6. Care este motivul imperfecțiunii unor adaptări?
Apariția adaptărilor ca urmare a selecției naturale
Adaptările sunt proprietățile și caracteristicile organismelor care asigură adaptarea la mediul în care trăiesc aceste organisme. Adaptarea se mai numește și procesul de apariție a adaptărilor. Mai sus ne-am uitat la modul în care apar unele adaptări ca urmare a selecției naturale. Populațiile de molii de mesteacăn s-au adaptat la condițiile externe schimbate datorită acumulării de mutații de culoare închisă. În populațiile umane care locuiesc în zonele cu malarie, adaptarea a apărut datorită răspândirii mutației anemiei falciforme. În ambele cazuri, adaptarea se realizează prin acțiunea selecției naturale.
În acest caz, materialul de selecție este variabilitatea ereditară acumulată în populații. Deoarece populații diferite diferă între ele în setul de mutații acumulate, ele se adaptează la aceiași factori de mediu în moduri diferite. Astfel, populațiile africane s-au adaptat la viața în zonele cu malarie datorită acumulării de mutații ale anemiei falciforme. Hb S, iar în populațiile care locuiesc în Asia de Sud-Est, rezistența la malarie s-a format pe baza acumulării unui număr de alte mutații, care în starea homozigotă provoacă și boli de sânge, iar în starea heterozigotă asigură protecție împotriva malariei.
Aceste exemple ilustrează rolul selecției naturale în modelarea adaptărilor. Trebuie totuși să se înțeleagă clar că acestea sunt cazuri speciale de adaptări relativ simple care apar din cauza reproducerii selective a purtătorilor de mutații unice „utile”. Este puțin probabil ca majoritatea adaptărilor să apară în acest fel.
Patronizare, avertizare și colorare imitativă. Luați în considerare, de exemplu, adaptări atât de răspândite, cum ar fi colorarea de protecție, de avertizare și imitație (mimetism).
Colorare protectoare permite animalelor să devină invizibile, contopindu-se cu substratul. Unele insecte sunt izbitor de asemănătoare cu frunzele copacilor pe care trăiesc, altele seamănă cu crengi uscate sau spini de pe trunchiurile copacilor. Aceste adaptări morfologice sunt completate de adaptări comportamentale. Insectele aleg să ascundă exact acele locuri unde sunt mai puțin vizibile.
Insectele necomestibile și animalele otrăvitoare - șerpi și broaște, au o lumină strălucitoare, colorare de avertizare. Un prădător, odată confruntat cu un astfel de animal, asociază mult timp acest tip de colorare cu pericolul. Acesta este folosit de unele animale neveninoase. Ele dobândesc o asemănare izbitoare cu cele otrăvitoare și reduc astfel pericolul de la prădători. Șarpele imită culoarea unei vipere, musca imită o albină. Acest fenomen se numește mimetism.
Cum au apărut toate aceste dispozitive uimitoare? Este puțin probabil ca o singură mutație să ofere o corespondență atât de exactă între o aripă de insectă și o frunză vie, sau între o muscă și o albină. Este incredibil că o singură mutație ar face ca o insectă colorată protector să se ascundă exact pe frunzele cu care seamănă. Este evident că astfel de adaptări precum culorile protectoare și de avertizare și mimica au apărut prin selectarea treptată a tuturor acelor mici abateri ale formei corpului, în distribuția anumitor pigmenți, în comportamentul înnăscut care a existat în populațiile strămoșilor acestor animale. Una dintre cele mai importante caracteristici ale selecției naturale este ea cumulativitatea- capacitatea sa de a acumula și întări aceste abateri pe parcursul unui număr de generații, compunând modificări ale genelor individuale și ale sistemelor organismelor controlate de acestea.
Cea mai interesantă și dificilă problemă o reprezintă etapele inițiale ale apariției adaptărilor. Este clar ce avantaje oferă asemănarea aproape perfectă a unei mantis rugătoare cu o crenguță uscată. Dar ce avantaje ar fi putut avea strămoșul său îndepărtat, care semăna doar vag cu o crenguță? Sunt prădătorii într-adevăr atât de proști încât pot fi înșelați atât de ușor? Nu, prădătorii nu sunt deloc proști, iar selecția naturală din generație în generație îi „învață” din ce în ce mai bine să recunoască trucurile prăzii lor. Chiar și asemănarea perfectă a unei mantis rugătoare moderne cu o crenguță nu îi oferă o garanție de 100% că nicio pasăre nu o va observa vreodată. Cu toate acestea, șansele sale de a evita un prădător sunt mai mari decât cele ale unei insecte cu o colorație protectoare mai puțin perfectă. La fel, strămoșul său îndepărtat, care semăna doar puțin cu o crenguță, avea șanse ceva mai mari de viață decât ruda lui care nu arăta deloc ca o crenguță. Desigur, o pasăre care stă lângă el îl va observa cu ușurință într-o zi senină. Dar dacă ziua este ceață, dacă pasărea nu stă în apropiere, ci zboară și decide să nu piardă timpul cu ceea ce poate fi o mantis rugătoare sau poate o crenguță, atunci chiar și o asemănare minimă salvează viața purtătorului acestui lucru. asemănare abia vizibilă. Descendenții săi care moștenesc această asemănare minimă vor fi mai numeroși. Ponderea lor în populație va crește. Acest lucru va îngreuna viața păsărilor. Printre ei, cei care vor recunoaște mai precis prada camuflata vor avea mai mult succes. Intră în joc același principiu Regina Roșie despre care am discutat în paragraful despre lupta pentru existență. Pentru a menține avantajul în lupta pentru viață, obținut printr-o asemănare minimă, specia pradă trebuie să se schimbe.
Selecția naturală preia toate acele modificări minuscule care cresc asemănarea de culoare și formă cu substratul, asemănarea dintre speciile comestibile și speciile necomestibile pe care le imită. Trebuie luat în considerare faptul că diferite tipuri de prădători folosesc metode diferite de căutare a prăzii. Unii sunt atenți la formă, alții la culoare, unii au viziunea culorilor, alții nu. Prin urmare, selecția naturală crește automat, pe cât posibil, asemănarea dintre imitator și model și duce la acele adaptări uimitoare pe care le observăm în natură.
Apariția unor adaptări complexe. Multe adaptări dau impresia că sunt atent gândite și planificate intenționat. Cum ar putea apărea o structură atât de complexă precum ochiul uman prin selecția naturală a mutațiilor care apar la întâmplare?
Oamenii de știință sugerează că evoluția ochiului a început cu grupuri mici de celule sensibile la lumină de pe suprafața corpului strămoșilor noștri foarte îndepărtați, care au trăit acum aproximativ 550 de milioane de ani. Capacitatea de a distinge între lumină și întuneric a fost cu siguranță utilă pentru ei, crescându-le șansele de viață în comparație cu rudele lor complet oarbe. Curbura aleatorie a suprafeței „vizuale” a îmbunătățit vederea, ceea ce a făcut posibilă determinarea direcției către sursa de lumină. A apărut un ochi. Mutațiile care apar recent ar putea duce la îngustarea și lărgirea deschiderii cupei optice. Îngustarea a îmbunătățit treptat vederea - lumina a început să treacă printr-o deschidere îngustă. După cum puteți vedea, fiecare pas a crescut fitness-ul acelor indivizi care s-au schimbat în direcția „corectă”. Celulele sensibile la lumină au format retina. De-a lungul timpului, în partea din față a globului ocular s-a format o lentilă cristalină, acționând ca o lentilă. Părea să apară ca o structură transparentă cu două straturi umplută cu lichid.
Oamenii de știință au încercat să simuleze acest proces pe un computer. Ei au arătat că un ochi ca ochiul compus al unei moluște ar putea apărea dintr-un strat de celule fotosensibile sub o selecție relativ blândă în doar 364.000 de generații. Cu alte cuvinte, animalele care schimbă generațiile în fiecare an ar putea forma un ochi complet dezvoltat și perfect din punct de vedere optic în mai puțin de jumătate de milion de ani. Aceasta este o perioadă foarte scurtă de evoluție, având în vedere că vârsta medie a unei specii la moluște este de câteva milioane de ani.
Putem găsi toate presupusele stadii ale evoluției ochiului uman printre animalele vii. Evoluția ochiului a urmat căi diferite la diferite tipuri de animale. Datorită selecției naturale, multe forme diferite de ochi au apărut independent, iar ochiul uman este doar unul dintre ele, și nu cel mai perfect.
Dacă examinăm cu atenție designul ochiului oamenilor și al altor vertebrate, vom descoperi o serie de incongruențe ciudate. Când lumina pătrunde în ochiul uman, trece prin cristalin și lovește celulele sensibile la lumină din retină. Lumina este forțată să străpungă o rețea densă de capilare și neuroni pentru a ajunge la stratul fotoreceptor. În mod surprinzător, terminațiile nervoase se apropie de celulele sensibile la lumină nu din spate, ci din față! În plus, terminațiile nervoase sunt colectate în nervul optic, care se extinde din centrul retinei, creând astfel un punct orb. Pentru a compensa umbrirea fotoreceptorilor de către neuroni și capilare și pentru a scăpa de punctul oarbă, ochiul nostru se mișcă constant, trimițând o serie de proiecții diferite ale aceleiași imagini către creier. Creierul nostru efectuează operații complexe, adăugând aceste imagini, scăzând umbre și calculând imaginea reală. Toate aceste dificultăți ar putea fi evitate dacă terminațiile nervoase s-ar apropia de neuroni nu din față, ci din spate, ca, de exemplu, la o caracatiță.
Însăși imperfecțiunea ochiului de vertebrate pune în lumină mecanismele evoluției prin selecție naturală. Am spus deja de mai multe ori că selecția acționează întotdeauna „aici și acum”. Sortează prin diferite versiuni ale structurilor deja existente, selectând și punând laolaltă cele mai bune dintre ele: cele mai bune „aici și acum”, fără a ține cont de ceea ce ar putea deveni aceste structuri în viitorul îndepărtat. Prin urmare, cheia pentru a explica atât perfecțiunile, cât și imperfecțiunile structurilor moderne ar trebui căutată în trecut. Oamenii de știință cred că toate vertebratele moderne descind din animale precum lanceta. În lancetă, neuronii sensibili la lumină sunt localizați la capătul anterior al tubului neural. În fața lor sunt situate celule nervoase și pigmentare care acoperă fotoreceptorii de lumina care vine din față. Lanceta primește semnale luminoase care vin de pe părțile laterale ale corpului său transparent. S-ar putea crede că strămoșul comun al vertebratelor avea ochi similari. Apoi această structură plată a început să se transforme în cupă optică. Partea din față a tubului neural s-a bombat spre interior, iar neuronii care se aflau în fața celulelor receptore erau deasupra lor. Procesul de dezvoltare a ochilor la embrionii vertebratelor moderne, într-un anumit sens, reproduce secvența evenimentelor care au avut loc în trecutul îndepărtat.
Evoluția nu creează noi modele de la zero, ci schimbă (de multe ori se schimbă de nerecunoscut) vechile modele, astfel încât fiecare etapă a acestor schimbări este adaptativă. Orice modificare ar trebui să crească fitness-ul operatorilor săi sau, cel puțin, să nu o reducă. Această caracteristică a evoluției duce la îmbunătățirea constantă a diferitelor structuri. Este și motivul imperfecțiunii multor adaptări, inconsecvențe ciudate în structura organismelor vii.
Trebuie reținut, însă, că toate adaptările, oricât de perfecte ar fi, sunt relative. Este clar că dezvoltarea capacității de a zbura nu se combină foarte bine cu capacitatea de a alerga rapid. Prin urmare, păsările care au cea mai bună capacitate de a zbura sunt alergători săraci. Dimpotrivă, struții, care nu pot zbura, sunt alergători excelenți. Adaptarea la anumite condiții poate fi inutilă sau chiar dăunătoare atunci când apar condiții noi. Cu toate acestea, condițiile de viață se schimbă constant și uneori foarte dramatic. În aceste cazuri, adaptările acumulate anterior pot îngreuna formarea altora noi, ceea ce poate duce la dispariția unor grupuri mari de organisme, așa cum s-a întâmplat cu mai bine de 60-70 de milioane de ani în urmă cu dinozaurii cândva foarte numeroși și diverși.