Loodusseadused (0)

     
Loodusseadused
rühmatööd
             
              Rait  Rehemets
                 2008
                                       Leonardo da Vinci  
“Inimese proportsioonid”
“Loodus ei riku kunagi oma seadusi”
Leonardo da Vinci
( 15.04.1452 -02.05.1519 )
Riigikogu ja Vabariigi Valitsus on kinnitanud
 hulgaliselt seaduseid ja määruseid , 
mis sätestavad meie toiminguid  looduses.
Nendest   seadustest  
ja  inimese tunnetusest sõltumatult 
toimivad aga looduses
 omad objektiivsed seadused. 
Sageli nimetatakse neid
 loodusseadusteks. 
Loodusteadused võimaldavad tunnetada loodusseaduseid.
Seadus on üldine, objektiivne, püsiv ja
 paratamatu seos 
nähtuste või nähtuste külgede vahel. 
Seadusi saab avastada ainult 
praktika ja eksperimendi kaudu. 
Seadused on dünaamilised ( Newtoni seadused ) 
ja statistilised ( kvantmehhaanika).
Loodusteaduste põhiharud on :
matemaatika
füüsika , bioloogia ,  keemia
ja  geoloogia
Fundamentaalteadused on sellised,
 mille  uurimine  võib olla 
nii  empiiriline  kui teoreetiline,
 nii teadusharusisene  ( üldrelatiivsusteooria ) 
kui ka teadusharudevaheline   ( ökoloogia ).
biofüüsika
looduskaitse
biokeemia
bioonika
BIOLOOGIA
biotehnoloogia
biomeetria
meditsiin
Sordi- ja tõuaretus
Teadusliku uurimismeetodi  põhietapid :
 Probleemi püstitamine
  Taustinfo  kogumine
 Hüpoteesi sõnastamine
 Hüpoteesi kontrollimine
 Tulemuste analüüs
 Järelduste tegemine
 Uued teaduslikud faktid
 Teadusliku teooria kujunemine /  paradigma
*Aljohhini reegel (ennetamisreegel) : 
taimkatte   liigiline koosseis oleneb mesoreljeefist 
– põhjapoolkera  pinnavormide  põhjanõlvadel leidub
 sellest kohast põhja pool asuvale taimkattevööndile
  omaseid koosluseid, lõunanõlvadel 
lõuna pool asuvale taimkattevööndile 
omaseid koosluseid;
* Allee  reegel (printsiip) : 
asunditena elavate  loomade iive alaneb nii väga 
väikese kui ka suure asustustiheduse korral. 
Ellujäävus on suurim keskmise asustustiheduse puhul.
 Alleni reegel :
   imetajate kehast eemale ulatuvad  kehaosad  
(kõrvad,saba,jäsemed) on külmas kliimas 
elavatel liikidel või alamliikidel suhteliselt 
lühemad kui  soojas  kliimas elavatel;
 Commoneri “seadused” (aforismidena 
sõnastatud ökoloogia põhimõtted) :
1.kõik on omavahel (biosfääris) seoses / kõik on 
kõigega seotud
2.kõik peab  kuhugi  minema / sattuma 
3.midagi ei saa võtta kaotuseta / kunagi ei saa 
tasuta lõunat
4.loodus teab paremini (st. looduse lahendused 
on parimad);
 Thienemanni reegel : 
   liigi säilimist ja  levimist  limiteerivad 
keskkonnatingimustele tundlikud elujärgud ja 
fenofaasid
*kõik- või – mittemidagi – seadus : 
neuroni
aktsioonipotentsiaal  on alati max amplituudiga
( seoses närvikoe talitlusega)
Ülesanded :
1.Too  eespool  loetletud  ökoloogia seaduste / reeglite 
kohta vähemalt üks näide.
2.Millised keemia ja füüsika üldised seaduspärasused 
sobiksid siia loetellu?
Lisa  selgitused ja too loodusega seotud näited.
3.Koosta mõistekaart vähemalt       
                        10 teadusharudevahelisest seosest.
     
      
Millised on nende sarnasused?
Millised on 
Millised on 
erinevused?
erinevused?
Mida ma teada sain?
Aga ehk  piisab  järgmisest :
Ehk on eluslooduse eksisteerimise ainsaks 
aluseks aga hoopiski
looduse ülim printsiip :
 nii palju kui vaja, nii vähe kui võimalik
                                        ( Fred Jüssi )
Ehk saab elusate asjade puhul elu mõtte 
kokku võtta järgnevalt :
„SÖÖMINE, SIGIMINE  ja nende nimel 
SEBIMINE“
Päris kindlasti kehtivad ka järgmised seadused :
Käepärane sissejuhatus tänapäeva teadusesse :
1.kui see on roheline või vingerdab, siis on see bioloogia
2.kui see haiseb,  on see keemia
3.kui see ei tööta, on see füüsika
Cerfi lisandused eelmisele
4.kui see on arusaamatu, siis on see matemaatika
5.kui see ei tundu mõistlik, 
siis on see kas psühholoogia või majandusteadus
usaldusväärsuse printsiip :
erinevus loodusseaduste ja Murphy seaduste 
vahel on selles , et 
loodusseaduste puhul
 lähevad asjad sassi 
iga kord 
sama moodi
Loodusseadused kehtivad kogu aeg
Fotosüntees 1
Süsivesinike moodustumist fotosünteesil 
kirjeldab järgmine põhivõrrand:
6 H2O + 6 CO2+ 4,66 ×10 -18 J ⇔ C6 H12 O6 + 6 O2    
Võrrand näitab, et  fotosünteesi protsessis 
footonitena  neelatud
 päikeseenergia salvestub
 tekkivates süsivesikute molekulides. 
          
Fotosüntees 2
Aine massi jäävuse seadus
( 1756 Lomonossov, 1777 Lavosier ) :
 reaktsioonist osa võtvate ainete mass võrdub 
reaktsioonisaaduste massiga 
Energia jäävuse seadus ( 1760 Lomonossov ) :
 energia ei teki ega kao, vaid võib ainult ühest 
liigist teiseks muunduda   
Aine massi ja energia jäävuse seos ( 1905  Einstein  ) 
 massi ja energia ekvivalentsus :  E= mc²          
Fotosüntees 3
 Fotosüntees on hea näide bioenergeetikast kui 
teadusest, kus energia tekkimise, muundumise ja –
vahetuse  uurimine lähtub TERMODÜNAAMIKA 
seadustest.
Termodünaamika I seaduse kohaselt siseenergia muut 
= süsteemi ja keskkonna vahel vahetunud 
soojushulk  + süsteemiga tehtud või süsteemi poolt 
tehtud töö
TD II seaduse kohaselt ükski perioodiliselt töötav 
soojusmasin  ei saa muuta kogu saadud energiat 
tööks andmata midagi ümbritsevale keskkonnale.
                                  .......................
Igiliikur ?
Recycling?
Perpetuum  mobile  -  igiliikur
on kujutletav masin, mis mingit protsessi korrates on 
võimeline tegema piiramatult tööd, saamata 
energiat väljaspoolt või masin, mis teeb piiramatult 
tööd, muutes kogu soojusallikalt saadava soojuse 
tööks. Paraku on see võimatu, sest mõlemad 
väited on  vastuolus  termodünaamika seadustega!
              1  kcal  / h  = 1,163 W
             1paskal = 1 Pa = 1 N mˉ²
*********************************************
1 atm = 760 mmHg = 101325 Pa 
1 bar = 100 x 10³ Pa 
1 mmHg =  133, 322  Pa
Töö sooritamiseks vajatakse energiat. Niisiis 
võimsus kujutab endast ka energia kulutust 
ajaühikus.
Inimene, kelle mass on 70 kg  kulutab  päevas 
umbes 10 MJ energiat.
Sellest tulenev keskmine võimsus 
( ainevahetuse võimsus ) on 
Pk = 10000000 J / (24x60x60) s ~  120 W
Maa kiirgusbilanss
69%  lahkub  
31% peegeldub 
soojuskiirgusena
tagasi 
100%
27% peegeldub õhust 
18% neeldub 
ja pilvedelt
atmosfääris
4% peegeldub 
3% neeldub 
maapinnalt
pilvedes
48% ki rgusest 
neeldub pinnases
SPEKTRIVÄRVID
Päikesevalgus on
li tvalgus
Läbi prisma langedes
laguneb ta spektri­
ehk vikerkaarevärvideks
SOOJAD  JA KÜLMAD VÄRVID
SOOJAD
KÜLMAD
Biokatalüsaatorid: ensüümid, 
hormoonid ja  vitamiinid
Bioindikaatorid
  Bioindikatsioon – meetodite ja menetluste 
kogum, mis lähtub organismide ökoloogilistest 
individuaalsustest . Kasutatakse floristilisi, 
faunistilisi, anatoomilis-morfoloogilisi ja 
populatsioonilisi näittunnuseid.
   Alaliigid : atmo - , lito- , hüdro- , biokeemiline
Otsene bioindikatsioon
Tuumafüüsika ja erinevad  kiirgused
 Radioaktiivse lagunemise seadusest tulenevalt on 
isotoobi      C – 14 poolestusaeg  : T = 5730 aastat
 Looduslikul kiirgustaustal on olnud väga suur 
tähtsus elu arengule Maal, sest ta tekitab 
mutatsioone .
    Ioniseerivat kiirgust ei saa kahjuks vältida. 30 aasta 
jooksul saab inimene järgmise doosi :
   kosmiline kiirgus                                     20-40 mSv
   Maa radioaktiivsus                                   10-15 mSv
   radioaktiivne  kaalium  (K-409 kehas             6 mSv
  radioaktiivne süsinik kehas (C-14)          0,5-1 mSv
   Sv( siivert) – ekvivalentne kiirgusdoos e.  biodoos .
Bioonika on teadus, mis uurib 
bioloogiliste objektide struktuuri ja 
protsesse, et kasutades 
modelleerimist luua uusi 
tehnoloogiaid  ja materjale.
Veealused rajatised : vesiämblik ja tuukrikell
Jääkaru kasukas on soojuspüüdja. Jääkaru kasukas 
näib valge, sest  karvad on seest õõnsad ja läbipaistvad.
Kui sellistes kanalites leidub 
õhku, paistavad nad valged. 
Kui karva sees olevase 
silindrisse kiirgub valgus 
( soojus ), siis ki red ei saa 
sealt enam väljuda. Tekib 
sisepeegeldumine  ja kiired 
jõuavad nahani. Aga nahk 
on jääkarul must! Ja must 
pind adsorbeerib soojuskiiri!
Närvisüsteem ja ultralühilainesaatja teisendab võnkumisi 
lühikesteks elektriimpulssideks ja edastab neid.
Sagedusmodullatsioonedastuse ( FM – frequency modulation) 
eeliseks  on häirekindlus.Närvisüsteemis : meelerakult 
saabunud aeglane elektripinge kõikumine kodeeritakse 
lühikeseks näeviimpulsiks.
norra lemming
Leena keskjooks
Biofüüsika tekkis vajadusest ühendada 
erinevate
teadusharude jõud eluslooduse mõistmisel.
Nii tekkis ridamisi teadusharusid ühendavaid
erialasid: küberneetika matemaatika ja 
inseneriteaduste
vallas, sotsioökonoomika sotsioloogia ja
majandusteaduste vahel ning biofüüsika 
bioloogia
ja füüsika siirdealal. Erandiks pole
ka biofüüsika, mis rakendab füüsikalistest 
teadustest
tuntud kvantitatiivseid meetodeid bioloogilisest
ainest  arusaamisel  molekulaarsel, raku ja 
tervete organismide tasandil.
Arvi Freiberg
Tartu Ülikooli Molekulaar- ja Rakubioloogia 
Instituut
             Kleiberi seaduse 
järgi inimese 
( M = 70 kg ) 
        põhienergiavahetuse 
võimsus 
             on umbes 100 – 120 W
Loodetavasti ei juhtu õpilastega nii

Document Outline

• Loodusseadused rühmatööd
• “Inimese proportsioonid”
• “Loodus ei riku kunagi oma seadusi”
• PowerPoint Presentation
• Slide 5
• Loodusteaduste põhiharud on : matemaatika füüsika , bioloogia,  keemia ja geoloogia
• Slide 7
• Teadusliku uurimismeetodi põhietapid :
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Ülesanded :
• Slide 14
• Slide 15
• Aga ehk piisab järgmisest :
• Päris kindlasti kehtivad ka järgmised seadused :
• Slide 18
• Loodusseadused kehtivad kogu aeg
• Slide 20
• Fotosüntees 1
• Fotosüntees 2
• Fotosüntees 3
• Perpetuum  mobile  -  igiliikur
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Maa kiirgusbilanss
• SPEKTRIVÄRVID
• SOOJAD JA KÜLMAD VÄRVID
• Biokatalüsaatorid: ensüümid, hormoonid ja vitamiinid
• Bioindikaatorid
• Slide 35
• Otsene bioindikatsioon
• Slide 37
• Slide 38
• Tuumafüüsika ja erinevad kiirgused
• Bioonika on teadus, mis uurib bioloogiliste objektide struktuuri ja protsesse, et kasutades modelleerimist luua uusi tehnoloogiaid ja materjale.
• Veealused rajatised : vesiämblik ja tuukrikell
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Jääkaru kasukas on soojuspüüdja. Jääkaru kasukas näib valge, sest karvad on seest õõnsad ja läbipaistvad.
• Slide 47
• Närvisüsteem ja ultralühilainesaatja teisendab võnkumisi lühikesteks elektriimpulssideks ja edastab neid. Sagedusmodullatsioonedastuse ( FM –frequency modulation) eeliseks on häirekindlus.Närvisüsteemis : meelerakult saabunud aeglane elektripinge kõikumine kodeeritakse lühikeseks näeviimpulsiks.
• Slide 49
• norra lemming
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Leena keskjooks
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65
• Slide 66
• Slide 67
• Slide 68
• Slide 69
• Loodetavasti ei juhtu õpilastega nii