Transcript Document

第一章 孕育生命的世界
1‧1 生命的起源
這是我們的家園---地球
現今地球
宇宙的形成
太陽
大霹靂證據1：
膨脹中的宇宙

我們觀察到的所有星星均離我們而去的現象，並不表示我們是宇宙中心。

在這膨脹中的宇宙裡，每顆星星都會發現其他星星正在遠離自己而去。

一團正在發酵的葡萄麵包是宇宙擴張一個最適當的具象模型：當麵包膨脹
時，每一顆葡萄乾會發現其他葡萄乾都正在遠離自己而去。
太陽系的起源-星雲假說
氣體塵雲慢慢旋轉
重力引起收縮
旋轉速度增加
塵埃環上的物質被濃縮而成微行星，然
後成為行星（吸積作用）。
哪一個是我們居住的星球？
46億年前的地球-地球初形成時的景象
46億年前,由原始太陽星雲形成
地球環境的演變 -初期地球
沒有大氣層,輻射線,雷電多,小岩塊衝撞,形成炙熱的岩漿海:
重的物質沉到地球內部,輕的物質浮到地表,水蒸氣及其他
氣體蒸發至空中.
地球環境的演變-陸地與海洋的形成
• 外表逐漸冷卻.形成地殻.
• 水蒸氣凝結成雲,再降落成雨,形成海洋.
大氣成分的演變-首部曲
甲烷
氫氣
氨氣
氫氣
氨氣
氦氣
甲烷
甲烷 氦氣
氫氣
氦氣
氨氣
• 地球形成之初，地表呈熔融狀態，大氣主要由氫氣、氦氣、
氨氣和甲烷等組成
• 因為地球引力不足以吸引較輕的氣體，氫氣和氦氣，大多散
逸到太空中
大氣成分的演變-二部曲
H2O
H2O
N2
H2 O
CO2
H2O
N2
H2O
N2
H2O
N2
H2 O
CO2
CO2
H2O
N2
N2
• 火山活動非常劇烈，噴出大量的氣體
• 大氣組成轉以水氣、二氧化碳和氮氣等成分為主
大氣成分的演變-二部曲
熔融狀的地球為何變
成有海洋的地球呢？
• 地球溫度逐漸下降後，大氣中的水氣也凝結成液態的水，
水降下後，溶解岩石中的礦物質（氯化鈉、氯化鎂…）並
匯聚成海洋
大氣成分的演變-二部曲
火山噴出大量的二氧化
碳，為何現在的大氣中
二氧化碳的含量很少呢？
• 大氣中的二氧化碳大量減少，是因為部分二氧化碳
溶於海水
• 部分二氧化碳和鈣結合成為石灰岩
大氣成分的演變-三部曲
•
•
•
•
藍綠菌—改變大氣成分的生命
大約出現在35億年前
有葉綠素，能光合作用
將CO2轉變成O2
大氣成分轉為以氮氣和氧氣為主的氣體
搶答時間1/5
•右圖中不同時期大氣的
組成中，各有哪些氣體？
大氣組成甲
氫氣、氦氣、氨氣和甲烷
大氣組成乙
水氣、二氧化碳和氮氣
大氣組成丙（目前大氣)
氮氣和氧氣
搶答時間2/5
•請問在哪一個大氣組
(A)
成時，甲烷的含量較
高?
(A)甲
(B)乙
(C)丙
(D)含量都一樣
搶答時間3/5
• 請問二氧化碳和鈣結合成石灰岩，
(D) 導致大氣中二氧化碳大量減少的情
形，發生在下列哪一個時期?
(A)大氣組成甲以前
(B)大氣組成甲~大氣組成乙之間
(C)大氣組成乙~大氣組成丙之間
(D)大氣組成丙以後
搶答時間4/5
•下列哪一種情形與「地球的最初生物之生存環
境」最不相似?
(A)滾燙的水中
(B)強烈的閃電
(C)沒有氧氣
(D)有臭氧層保護
(D)
搶答時間5/5
•地球上「最初的生命」的敘述，何者錯誤？
(D)
(A)早期大氣成分在閃電的作用下，由原
始有機物組成的
(B)出現在海洋中
(C)以岩石中的成分維生
(D)生活在有氧氣的環境中
生命的誕生
地球上的有機物、生物如何產生的?
盤古開天？上帝創造？外星球訪客
世界第一高湯大廚---米勒
米勒(Miller)和尤里(Urey)的實驗
生命誕生
原始大氣（無機物)
閃電、輻射
胺基酸,蛋白質,核酸(有機物)
簡單生命
自然發生說:
最早的生物,可能是從沒有生命的簡單有
機物,經長久時間的演變而得.
米勒的實驗
你相信嗎？
• 證明早期地球大氣中的成分在閃電及高溫作用下可產生有機物質
• 有機物質在海水中不斷增加、碰撞，形成更多新物質，如：DNA、
胺基酸
• 原始生命則在不斷的碰撞中產生
生命的誕生
• 最初的生命可能出現在海洋
部分物質混入水中，經過不
斷的結合、改變，進而形成
原始的生命
最初的生命生活在沒有氧氣
的環境，利用海洋中的物質
或分解岩石中的成分維生。
生命的誕生
•
•
•
•
約在38億年前出現在海洋
異營生活
在原始的海洋中自然發生
構造非常簡單，類似細菌
生命的誕生
• 最初的環境沒有氧氣
從行光合作用的生物出現後，
大氣中才開始有氧氣
地球上的氧氣逐漸增加，形
成現今以氮氣和氧氣為主的
大氣
新物質
行光合作用的生物
地球時間誌
46億年
120-150億年 宇宙誕生
一月 二月
21億年
大氣圈
有氧氣
太陽系
誕生
三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月
銀河系誕生
地球上生命出現
十二
月
有性生殖出現
35億年
大氣圈
出現氧氣
十 二 月
陸生植物出現
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
樹木及爬
蟲類出現
第一隻恐
龍出現
恐龍滅絕，哺
乳類取而代之
靈長類出現
6千5百萬年 最後十分鐘
宇宙年曆─把宇宙從開始到現在的歷史壓縮成
一年，所有有紀錄的歷史（人類文明）發生
在最後的21秒中
早期智人
尼安德塔人
整個人頪歷史 41秒
人類平均壽命=0.15秒
地球形成
46
億年前，太陽系中的物質團塊撞擊合併而形成
逸散至外太空
岩漿球體
熔融
的狀態，慢慢冷卻
※原始大氣： 氫氣
、 氦氣
、 甲烷
、 氨
溶於水中、形成石灰質
火山活動
形成河川、海洋
生命的誕生
※大量放出氣體： 二氧化碳
構成地球早期的大氣層
、
、 氮氣
冷卻後降雨形成海洋
1.打雷、
閃電
，可能使大氣中的各種成分互相作用，形
成某些簡單的 有機物
，沉積在海水中。
2.水中的有機物彼此作用，形成最原始的生命。最早的生命可能
出現在 海洋
。自然發生。 ( 非綠色生物)
(現今地球上的生物都是經由
綠色生物形成
水
生殖 作用產生)
3.目前發現最早生物化石： 36億 年前的細菌化石。
1.含葉綠素的生物出現，利用二氧化碳進行 光合作用，使大
氣中出現 氧氣
。
※現今大氣主要組成：氧氣、氮氣
2.氧氣形成後（1） 生物出現呼吸 作用。
（2） 臭氧層形成
生命現象
為什麼我們認為活跳
跳的恐龍是生物呢？
生命現象
ptbirds.org
club.pchome.net
bbs.ttpet.com
他們共同的特徵是傳宗接代—
繁殖
picasaweb.google.com
picasaweb.google.com
secretchina.com
mypaper.pchome.com.tw
turtle-family.com
共同的特徵是—需要能量
nipic.com
tianya.cn
生命現象
小雞：小雞雞，你要趕快長大喔！
他們共同的特徵是—生長
http://www.kepu629.com/
生命現象
植物的向光性
他們共同的特徵是—感應
飛蛾撲火
activity.tn.edu.tw
生命現象
人類吃進食物後，將食物消化分
解，可獲得活動所需要的能量，
也可以合成人類的肌肉
代謝是指生物體內的分解與合成作用
生命現象
• 生物都具有一些共通的特性，像是需要能
量，並能表現出代謝、生長、感應和繁殖
等生命現象，而不能表現出生命現象的物
體便是無生物 能量來源 氧氣-呼吸、二氧化碳-光合
1、生物維持生存的條件： 陽光 、 空氣 、 水 和 養分
水佔生物體內成分的 70％
即使生存於黑暗中的深海魚，不直接利用陽光，也經由食物來源間接需要陽光。
2、生物獨有的生命現象—What is 生物? What is 無生物？
(代謝)
生 (生長)
命
(
)
現 感應
象
(繁殖)
生物體內的分解及合成作用的統稱
包括細胞的生長、細胞增生促使個體成長等
生物能感應外來的刺激和環境變化，並能產生調節及反應
繁衍下一代的現象
能表現生命現象的物體稱為生物，如 狗、玉米；
其他物體稱為 無生物
， 如岩石、筆。水晶寶寶屬於生物無生物？ 無生物
生物維持生存的條件-- 陽光 空氣 水 養分
大氣圈--地球表面包圍一層大氣層，稱為氣圈氣
圈的組成主要為大氣層，約4/5的氮氣和1/5的氧氣
及水氣、二氧化碳和臭氧等其他氣體組合而成
我是氮氣，占78％
我是氧氣，占21％
我們是水氣、二氧化碳和臭氧等其他氣體，占1％
生物維持生存的條件-- 陽光 空氣 水 養分
大氣圈的功能-• 水氣在大氣中所占的比例雖
少，但對天氣變化有重要的
影響
（雲、雨、風暴、彩虹… ）
生物維持生存的條件-- 陽光 空氣 水 養分
大氣圈的功能-• 臭氧（O3 ）能吸收大
部分有害的紫外線
（uv)
O3
O3
uv
uv
uv uv uv uv
uv
uv
O3 O3
O3 O
3
生物維持生存的條件-- 陽光 空氣 水 養分
大氣圈的功能-• 大氣的存在使地球表面維持
適宜的溫度（甲烷、CO2 …
是溫室氣體）
CO2
地球的平均溫度
約-50~50℃呢？
金星約472℃ ，
火星-140~-20℃
這是為什麼呢？
甲烷
CO2 甲烷 CO2
CO2
生物維持生存的條件-- 陽光 空氣 水 養分
大氣圈的功能--
為什麼月球表面
有許許多多，大
大小小的坑洞呢？
大氣層中各氣體的主要功用
主要氣體
氧氣
氧氣
二氧化碳
CO2
氮氣
氮氣
水氣
水氣
臭氧
臭氧
供生物
供植物
進行
組成生
物體的
元素之
一
平衡能
量、決
定氣候
吸收紫
外線
呼吸
光合作
用
97.1 1-2 bell5
43
搶答時間1/3
•
•
•
•
有關地球大氣的敘述，何者錯誤？
(A)現今大氣中，氧氣占最高的比例
(B)二氧化碳含量極少
(C)行光合作用的生物出現後，大氣
中的氧氣才開始增加
• (D)在地球形成初期，火山爆發的氣體就
含有二氧化碳
搶答時間2/3
• 大氣中含有哪一種氣體可使地球表面維持適宜
的溫度？
臭氧
氮氣
氫氣
二氧化碳
• 下列何者可以阻擋來自太空的紫外線？
臭氧
氮氣
水氣
二氧化碳
搶答時間3/3
• 月球表面布滿坑洞，請問下列解釋何者較
合理？
• (A)缺乏液態水存在
• (B)引力較地球大
• (C)距太陽較遠
• (D)沒有大氣層保護
一、氣圈
1.大氣成份與功能
※ 固定成份
氣體
比例
重要功能
氮 N2
78.08 %
組成生物體的重要元素之一
氧O2
20.95 %
提供生物( 呼吸 )、幫助( 氧化)的特
性
氬Ar
0.93 %
蛋白質
動植物
※ 變動成份
氣體
比例
重要功能
水氣 H2O
0~4 %
維持適宜溫度、調節（氣溫）
二氧化碳CO2
0.035 %
綠色生物行( 光合 )作用的原料、（溫室 ）
氣體
甲烷CH4
0.00017%
臭氧 O3
0.000004 %
吸收太陽輻射中的( 紫外線 )
水圈-地球表面覆蓋著許多水，稱為水圈
水圈
• 臺灣東部的太平洋
是目前全球最大的
水域，與大西洋、
印度洋和北極海大
約涵蓋了地球表面
積的70％。
太平洋
台灣
大西洋
印度洋
水圈
• 臺灣東部的太平洋是目
前全球最大的水域，與
大西洋、印度洋和北極
海大約涵蓋了地球表面
積的70％。
海洋是許多生
物的棲所
二、水圈
1.洋約佔地表面積的 70 %( 藍色星球)，太平洋是目前全球最大的水域。但海
水不能直接飲用或灌溉作物。海水味鹹，是因為含有大量的 氯化鈉 ，味苦是
因為有 氯化鎂 。
[※人類實際可用的水，只佔全地球水的 0.4 %，因此一定要節約用水。]
2.抽地下水可能導致 (A) (B) (C) 。(A)地層下陷 (B)海水倒灌 (C)地下水鹹化(D)火
山爆發。
3.、河水、地下水或空氣中的小水滴在海洋、大氣、陸地(及生物體)間不斷循環
的過程，稱為 水循環 。引發此過程的主要能量來自 太陽 。
4.循環有三個重要過程：
蒸發
凝結
降水
1海水、河水中的小水滴是 液 態，經由蒸發的過程，成為空氣中的 水蒸氣 。[ 吸熱]
2當溫度降低時，水氣可以凝結為水滴或冰晶，成為天上的雲。[ 放熱]
3水以雨、雪或冰雹等形式降落到地表的過程稱為降水。
5.圖在水循環過程中，「水氣凝結成液態水」主要發生在哪一個階段？ (A) 。
(A)降雨 (B)蒸發 (C)降雪 (D)成雲。【90基測一】
岩石圈
地球的外殼由堅硬的岩石所構成，稱為岩石圈
如果沒有岩石圈，生物還能生存嗎？
太陽與地球的關係
• 距離適中→地球有液態水→生命發生
• 提供大部分生物生存所需能量
• 水循環的原動力
• 深海的魚類，生活在沒有陽
光的環境，其維生的食物仍
源自陽光的能量
深海中的小魚可以吃上層生
物沉下來的屍體維生
• 有極少數的特例，例如有些生物棲息在海底火
山附近，是以來自地球內部湧出的物質維生，
不需依賴陽光
搶答時間1/3
• 右圖這個人表現出哪一
種生命現象？
(D)
(A)代謝
(B)生長
(C)生殖
(D)感應
搶答時間2/3
• 請問下列哪一種生物可生活在滾燙的水裡？
(B) (A)草履蟲
(B)細菌
(C)行光合作用的生物
(D)鯊魚