IT-Reviews    

БИОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ БИОНООСФЕРЫ

c78089d0 Источник:
Кутимская М.А. Бузунова М.Ю. Статья в формате PDF 164 KB

Биофизику следует рассматривать как физику явлений жизни, изучаемых на микро, макро и мегауровнях: от молекул (в частности ДНК), человека и бионоосферы в целом. Термин «бионоосфера» был введен нами в работе [1]. Под ним подразумевается существование биосферно-ноосферного комплекса. Применим к изучению этой сложной метасистемы теорию, описывающую диссипативные системы. В этих открытых, неравновесных системах возникают процессы самоорганизации.

Как мы знаем, современное научное мировоззрение формируется на основе процесса интеграции знаний [2]. Большую роль здесь сыграло математическое моделирование процессов с использованием нелинейных систем, позволяющих одинаково хорошо описывать явления самоорганизации и хаоса в любых природных и социальных системах. Согласно сказанному, будем считать информационную реальность, связанную с мыслительным и вычислительным экспериментами, одной из составляющих ноосферы.

В системе «бионоосфера» идет процесс непрерывного развития. Общим языком, описывающим процесс развития материи как единого целого, на наш взгляд, является синергетика, тесно связанная с информацией, мышлением. Сфера Разума - ноосфера является естественным этапом развития жизни на Земле
[3-6]. Мышление, особенно математическая манера мышления, дает возможность связать в единое целое результаты отдельных исследований, реализовать принцип системности, утвердить в междисциплинарных исследованиях единый язык, используемый, например, в информационно-синергетических моделях.

Подобная модель имеет вид [7]:

                                               (1)

где Ni - число носителей информации i-того типа, например, зайцев в модели Лотки-Вольтерра «хищник-жертва».

Модель описывает численность носителей Ni за счет источника (зайцы поедают траву и размножаются); внутривидовые взаимодействия αNi2 (заяц-зайчиха); межвидовые взаимодействия - (заяц-рысь) и ΔNi - дивергенция (расхождение), где Δ - оператор Лапласа, например побег одного из носителей информации (зайца) в другой лес по x, y или z координатам. Анализ показывает, что система (1) эволюционирует, и в процессе эволюции самопроизвольно повышается ценность информации. Данная модель является примером продуктивности синтеза термодинамического (синергетического) и информационного подходов, поскольку динамическая теория информации является одной из ветвей термодинамики неравновесных открытых систем, а член  уравнения (1) описывает поведение синергетической системы.

Модель (1) представляет собой поризм [8]. Она применяется для решения самых разных задач, таких как возникновение ценной биологической информации, формировании языка, эволюции Вселенной и т.д.

Модели типа (1) решались нами намного раньше [9].

Вычислительный эксперимент при этом играет особую роль, т.к. помогает решить многокомпонентные, многовариантные задачи. Для описания среды обитания, в частности, атмосферы, озонового слоя, ионосферы и т.д., нами используются нелинейные дифференциальные уравнения вида:

где q - скорость ионообразования, Ni, Nj - концентрации частиц, div(Njv) - диффузионный член, v - скорость вертикального дрейфа частиц.

Для построения информационно-синергетической модели среды, например, ионосферы, мы выбрали следующие выражения, основанные на уравнениях Навье-Стокса.

  (2)

(3)

 (4)

(5)

где u - меридиональная скорость нейтрального ветра, х - зональная скорость нейтрального ветра, направленная на восток.

Коэффициенты ионно-молекулярных реакций g (см3сек-1) и диссоциативной реакции a (см3сек-4) представлены в наших работах [10-11].

Дополним эти уравнения выражениями для температуры ионов

               (6)

 (7)

где Tn - температура нейтральных частиц, и для ионов магния.

        (8)

где VD1 - соответствует теории сдвига.

Для определения концентрации озона использовались два варианта. Один из них:

,           (9)

где  - шкала высот нейтральной атмосферы.

Несмотря на то, что озон (трехатомный газообразный кислород) составляет 4·10-7 от общего объема атмосферы, его называют щитом, предохраняющим все живое - растения, животных, человека от ультрафиолетовой радиации Солнца с длиной волны 308 нм, которая разрушает ДНК живых клеток. В атмосфере Земли находится ~ 3,27∙109 т озона. Толщина слоя в среднем составляет 0,279 см.

Модели, предлагаемые нами, носят характер информационно-синергетических, так как, во-первых, они человекомерны; мы выбираем параметры модели, благодаря которым результат становится более приближенным к эксперименту; придаем семантический смысл символам, употребляемым в ней и создаем определенный порядок, при этом решение само устанавливается до периодичности, т.е. происходит самоорганизация. Система делает выбор, она проходит точку бифуркации и информационно может давать результат, описывающий новое состояние системы.

В работе [1] мы рассматривали степенные функции Б. Мандельброта, необходимые для пошагового выращивания фракталов и автоволновые модели типа «хищник-жертва», показывающее становление численности популяций в заданном регионе, а также методику построения моделей с использованием системы уравнений типа (2 - 9), с учетом нашей модели магнитного поля Земли [12-14]. В этом случае представится возможность учитывать процессы влияния озонового слоя на живое, влияние геомагнитного поля на биосферу в целом и на круговорот веществ в ней, включая вещество биогенного происхождения.

Из сказанного следует, что информационно-синергетические модели описывают разные формы самодвижения материи - физическую и информационную, принадлежащие Единой реальности всей Вселенной и биосферно-ноосферному комплексу в частности.

В настоящее время, в связи с антропогенными нагрузками на биосферу, становится очевидной необходимость планируемого развития, опирающегося на глубокие знания взаимодействия человеческой деятельности и изменения природных факторов. Возникновение жизни, возникновение разума, познающего себя, возникновение ноосферы, когда настоящее и дальнейшее развитие планеты определяется действием разума - звенья единого эволюционного процесса. На данном этапе сферы Разума, человек берет на себя ответственность за последующий ход эволюции Земли и человечества. Этот процесс управляем, целенаправлен, представляет собой коэволюцию биосферы и человека, как естественный процесс совместного развития.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Кутимская М.А., Волянюк Е.Н. Бионоосфера: учеб. пособие. - Иркутск: Иркут. ун-т., 2005. - 212 с.
  2. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Синергетика как новое мировидение: диалог с И. Пригожиным. // Вопр. философии, 1992. - №12. - 4 с.
  3. Моисеев Н.Н. Человек, среда, общество. - М.: Наука, 1980.
  4. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. - М., 1989.
  5. Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление. - М.: Наука, 1991.
  6. Волянюк Е.Н., Кутимская М.А. Социальная экология и учение Вернадского о биосфере и ноосфере // Человек и биосфера на рубеже веков: пути развития цивилизации. - Иркутск: ИрГСХА, 1988. - С. 25-28.
  7. Chernavskay N.V., Chernavski D.S. Some Theoretical Aspects of the Problem of Life Origin. Theor. Biol., 1975. - T. 8. - N 53. - P. 13-20.
  8. Мелик-Гайказян И.В., Мелик-Гайказян М.В., Тарасенко В.Ф. Методология моделирования нелинейной динамики сложных систем. - М.: Физмалит, 2001. - 272 с.
  9. Кутимская М.А., Поляков В.М., Климов Н.Н., Кузнецова Г.М. Динамическая модель ионосферно-протоносферных взаимодействий с учетом температурных изменений. - Иркутск: ИГУ, 1969. - 15 с.
  10. Кутимская М.А., Поляков В.М., Климов Н.Н. и др. Динамическая модель взаимодействия области F ионосферы и плазмосферы. // Геомагнетизм и аэрономия. - М., 1973. - Т. 13. - № 1. - С. 41-47.
  11. Кутимская М.А., Волянюк Е.Н., Убрятова Л.В. Информационно-синергетическое моделирование объектов биосферно-ноосферного комплекса. / 8-я международная НПК (Сибресурс - 8 - 2002). - Томск: Томск. ун-т, 2002. - С. 137-140.
  12. Кутимская М.А., Кузьмин В.Н. Расчет силовых линий магнитного поля Земли. / Геомагнетизм и аэрономия. - М.: Наука, 1969. - Т. 9. - № 3. - С. 575.
  13. Кутимская М.А., Кузьмин В.Н. Модель замкнутой магнитосферы. / Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. - М.: Наука, 1971. - № 13. - 300 с.
  14. Кутимская М.А., Кузнецова П.М. Моделирование магнитного поля Земли. / Актуальные вопросы экологии и рационального природопользования. - Иркутск: ИГСХА, 1996. - С. 6.



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

НАРУШЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ И ОРГАНОВ ЧУВСТВ СРЕДИ ПОПУЛЯЦИИ ШИРВАНСКОЙ ЗОНЫ АЗЕРБАЙДЖАНА

Среди населения Ширванской зоны Азербайджана проведены медико-генетические исследования по выявлению нарушений Ц Н С и органов чувств, установлены типы наследования патологий. Среди 119 больных с 14 наследственными и врожденными заболеваниями 71,43 % приходится на моногенные патологии с аутосомно-рецессивным типом наследования, что объясняется кровнородственными браками среди родителей пробандов. ...

17 09 2020 16:23:54

ИЗМЕНЕНИЕ КАПСУЛЫ СЕЛЕЗЕНКИ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОЙ АЛКОГОЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ

Статья посвящена актуальной проблеме – влиянию хронической алкогольной интоксикации на изменение структуры капсулы селезенки в раннем постнатальном онтогенезе. Дана сравнительная гистологическая характеристика капсулы с учетом зависимости изменений от различной концентрации потребляемого алкоголя. ...

07 09 2020 12:38:50

МИКРОЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА (ЧАСТЬ II)

С экологических позиций излагается представление о человеке как метасистеме, состоящей из макроскопического (тело) и микроскопического (микробиота) компонентов. Последний определяется как биоценоз микроорганизмов — бактерий, простейших, микроскопических грибов и вирусов, встречающийся у здоровых людей. Приводятся некоторые количественные характеристики микробиоты человека: общее число микроорганизмов, суммарная биомасса, процентное содержание облигатной, факультативной и транзиторной составляющих, время, за которое происходит смена генерации микроорганизмов. Рассматриваются главные системоообразующие факторы, обеспечивающие целостность микробиоты: структурный, метаболический, генетический и информационный. Анализируются взаимоотношения микробиоты и макроорганизма в нормальных физиологических условиях и при патологии. Обсуждаются механизмы развития дисбиозов и патогенетически обоснованные подходы к их коррекции. ...

03 09 2020 9:43:22

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПРЕДПРИЯТИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ЕГО РАЗВИТИЕМ

На основе системного анализа функционирования экономической деятельности промышленного предприятия введена его теоретическая кривая прогнозирования бизнеса и разработан алгоритм выхода на данную кривую в процессе стратегического управления развитием предприятия. ...

31 08 2020 22:14:44

МАКРО-РЕЧЕВЫЕ АКТЫ КОРПОРАТИВНОГО ДИСКУРСА

Статья в формате PDF 224 KB...

25 08 2020 11:58:47

Кристаллографические методы исследования сперматозоидов крыс при воздействии несимметричного диметилгидразина (НДМГ)

Для определения возможности использования кристаллографического метода в оценке нарушений сперматогенеза при действии химических факторов были изучены кристаллограммы лизата сперматозоидов крыс после введения Н Д М Г в дозах 5, 25, 40 и 70 мг/кг. Экспериментальные исследования проводились на белых крысах-самцах. Анализ тезиограмм показал превалирование нарушений с увеличением введенной дозы Н Д М Г, начальные нарушения выявляются на ранних сроках, во всех диапазонах доз Н Д М Г. Максимальные нарушения прослеживаются при острой интоксикации в дозе 70 мг/кг и сроке 24 часа, о чем свидетельствует увеличение центров кристаллизации, формированием грубых монокристаллов и поликристаллов. Изменения кристаллоографической картины в тезиограммах лизата спермы крыс свидетельствуют о метаболических изменениях в сперматозоидах, развивающихся в ответ на действие Н Д М Г, что позволяет рекомендовать кристаллографические методы для оценки действия репродуктивных токсикантов и они могут служить индикаторами функционального состояния организма. ...

22 08 2020 6:41:58

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ГРАВИТАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНЫЕ ВОЛНЫ

Исследовано распространение нелинейных поверхностных гравитационных электрокапиллярных волн на поверхности жидкого проводника. Библиогр. 6 назв. ...

14 08 2020 6:45:54

ХОРУНЖИН ВЛАДИМИР СТЕПАНОВИЧ

Статья в формате PDF 174 KB...

13 08 2020 13:59:57

СТАНОВЛЕНИЕ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ НОВОРОЖДЕННЫХ

Статья в формате PDF 145 KB...

12 08 2020 16:15:40

ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 97 KB...

11 08 2020 11:51:32

ВЛИЯНИЕ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Статья в формате PDF 267 KB...

03 08 2020 19:59:55

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА

Статья в формате PDF 116 KB...

01 08 2020 3:30:50

АКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ

Статья в формате PDF 249 KB...

23 07 2020 23:51:55

РОЛЬ ВОДЫ В ОСНОВНЫХ СТРУКТУРАХ ЖИВОГО ОРГАНИЗМА

Статья в формате PDF 950 KB...

18 07 2020 23:16:40

МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПЕРЕНОСА КОЛИЧЕСТВА ЗАРЯДА – ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАСТВОРОВ ХЛОРОВОДОРОДА В Н-СПИРТАХ

Ранее авторами была показана применимость плазмоподобной теории растворов для расчетов эквивалентной электропроводности растворов различных электролитов в воде и этаноле. В данной статье были экспериментально измерены значения электропроводности хлороводорода в четырех н-спиртах (этаноле, пропаноле, бутаноле и пентаноле) при различных температурах (278-328 К), а также получены расчетные значения электропроводности. Сделан вывод о хорошем соответствии расчетных данных экспериментальным. ...

17 07 2020 18:12:56

ИНФОРМАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

Статья в формате PDF 309 KB...

14 07 2020 1:10:26

РАЗВИТИЕ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА В РОССИИ

Статья в формате PDF 314 KB...

12 07 2020 23:57:17

ОБ ОДНОЙ МОДЕЛИ РАВНОВЕСИЯ

Статья в формате PDF 137 KB...

09 07 2020 13:44:24

СТРУЙНОЕ ДЕМПФИРОВАНИЕ

Статья в формате PDF 125 KB...

04 07 2020 8:17:33

НОВЫЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭПИЛЕПСИИ

Статья в формате PDF 133 KB...

02 07 2020 13:25:19

ШЕРСТНЕВ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ

Статья в формате PDF 125 KB...

27 06 2020 2:13:25

ИММУНИТЕТ И РАЗЛИЧНЫЕ СТАДИИ СТРЕССОРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Изучение иммунитета при стрессе является правомерным в оценке адаптивных систем организма и его резервных возможностей. На основании анализа функциональных возможностей иммунитета можно воздействовать на адаптивные системы и прогнозировать течение стресс-реакции. ...

26 06 2020 20:40:34

ОБ ОНТОЛОГИЧЕСКОЙ СПЕЦИФИКЕ НАУКИ И ИСКУССТВА

Статья в формате PDF 129 KB...

19 06 2020 13:59:39

ОГНЕСТОЙКИЕ НЕНАСЫЩЕННЫЕ ПОЛИЭФИРЫ

Статья в формате PDF 109 KB...

16 06 2020 9:54:45

СОСТОЯНИЕ ЗВЕРОВОДСТВА В ЯКУТИИ

Обзор состояния кормления и причин падежа молодняка лисиц в  О О О « Покровское зверохозяйство» Республики Саха ( Якутия) в 2010 г. ...

15 06 2020 15:43:53

ИММУНОЛОГИЯ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 137 KB...

13 06 2020 8:20:49

ФАКТОРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ТОВАРОВ

Статья в формате PDF 93 KB...

09 06 2020 12:57:39

ТЕПЛОВОЙ РАЗГОН В ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРАХ

Статья в формате PDF 121 KB...

05 06 2020 12:22:51

МОТИВАЦИЯ ТРУДА В ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ

Статья в формате PDF 214 KB...

29 05 2020 5:28:52

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ПРОЕКТОВ В ЛИЦЕЕ ПРИ ВУЗЕ

Статья в формате PDF 97 KB...

23 05 2020 18:44:33

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НОВЫХ ОБЛАСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗВЕСТНЫХ ЛЕКАРСТВ

В Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам осуществлена государственная регистрация оригинального алгоритма и базы данных «Drug», позволяющих прогнозировать новые виды действия известных лекарственных средств. Программа основана на сравнении набора квантово-химических и геометрических дескрипторов молекул методами многомерной статистики. Результаты работы алгоритма получили практическое подтверждение для четырех препаратов. ...

18 05 2020 10:43:46

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УРОВНЯ ПСИХИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ЧЕЛОВЕКА И ЕЁ ИССЛЕДОВАНИЕ

В статье описывается математическая модель, связывающая уровень психической реакции с личностными характеристиками человека и с силой информационного воздействия на него. Исследуются условия устойчивости модели методами теории автоматического управления. ...

14 05 2020 19:24:54

CHYTRIDIOMYCOSIS У ЛИЧИНОК RANA ARVALIS NILSSON НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ

На основании диагностических признаков приводятся доказательства, указывающие на то, что Chytridiomycosis существует в популяциях Rana arvalis на Среднем Урале. Показана методика обнаружения заболевания по аномалиям ротового аппарата личинок и отслеживания динамики частоты встречаемости его в популяции. В экстремальных условиях инфекция поражает ослабленных и ведет к их выбраковке, что приводит к ускорению адаптации популяции в целом в быстро изменяемой среде. ...

09 05 2020 6:18:32

О природе времени

Понятие время является важнейшим понятием, как физики, так и философии. Актуальность этой проблемы обусловлена тем, что до сих пор, несмотря на широкий круг исследований, не сложилось твердо закрепленного представления о времени. В статье делается попытка раскрыть сущность понятия времени и связать меру времени с движением. За меру времени механического движения предлагается выбрать путь, пройденный, например, концом стрелки часов, участвующей не только в собственном движении относительно циферблата, как это принято, но и в сложном движении, включающем движение часов как целое относительно внешнего наблюдателя. Синхронизация хода часов производится по периодам их движений в соответствие с принятым эталоном времени. Рассматривается случай, когда часы движутся относительно внешнего наблюдателя с постоянной скоростью. Такой подход к проблеме времени позволяет понять его непрерывность и бесконечность. ...

08 05 2020 9:54:30

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ФЛАВОНОИДОВ ИЗ ПИЖМЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

Статья в формате PDF 193 KB...

06 05 2020 18:26:29

РЕЗУЛЬТАТЫ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НОВОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА «4-АММОНИЙ ПИРИДИН ТЕТРАХЛОРПАЛЛАДИТ»

Химиотерапевтические средства в комплексе с хирургическими операциями широко используются для лечения онкологических больных. Несмотря на то, что арсенал этих препаратов широко представлен, все эти препараты обладают высокой токсичностью. Результаты цитогенетических исследований, проводимых на семенах пшеницы безостая – 1 показали, что 0,01; 0,02 и 0,05 % растворы исследуемого вещества не обладают цитотоксичностью, и лишь в разведении 0,1 % обнаруживает слабое цитотоксическое действие. Методом биотеста было выявлено, что при внутрибрюшинном введении белым мышам 1 мл раствора 4-аммоний пиридин тетрахлорпалладита исследуемое вещество обнаруживает высокую токсичность, которая усиливается со времени, начиная с момента введения, и зависит от концентрации введенного раствора. ...

29 04 2020 20:16:43

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!