1.3 地球的演化和生命的起源（課件）（含視頻）

中物理學(xué)易同步精品課堂第一章演化的自然第3節(jié)

地球的演化和生命的起源浙教版科學(xué)（初中）九年級上1課堂導(dǎo)入觀察思考地球是怎樣誕生的？生物又是怎樣演化的？地球剛誕生時，它的模樣和現(xiàn)在一樣嗎？地球上的生命是怎樣產(chǎn)生的？關(guān)于這些問題，自古以來就有過多種臆測和假說，因此，有關(guān)地球演化和生命起源的爭論也一直沒有間斷過。一、地球的演化互動學(xué)習(xí)2(1)地球的形成時間地球的年齡約為46億年太陽系在大約50億年前誕生后，大約經(jīng)過了5億年，地球開始形成。46億年前地球剛誕生時,它的模樣和現(xiàn)在一樣嗎？根據(jù)太陽系形成的過程，你能想象地球誕生時得“模樣”嗎？(2)地球形成的過程由原始的太陽星云坍縮、凝聚而形成的。由于隕石的轟擊、地球不斷收縮等原因，溫度逐漸升高，地球內(nèi)部出現(xiàn)熔融現(xiàn)象。同時又在地球自轉(zhuǎn)、重力作用下，發(fā)生了物質(zhì)分異現(xiàn)象，外部密度較大的物質(zhì)和元素向內(nèi)部逐漸下沉，內(nèi)部較輕的物質(zhì)逐漸上升，最后地球就逐漸形成了現(xiàn)在的地殼、地幔和地核等結(jié)構(gòu)。地球形成初期的模樣地球在形成之初是一個由巖漿構(gòu)成的熾熱的球。隨著地球溫度的不斷下降，固態(tài)的地殼逐漸形成。由高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放的水蒸氣、二氧化碳等構(gòu)成了非常稀薄的原始大氣。高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放的大量水蒸氣，隨著溫度的下降，凝結(jié)成水滴降到地表，匯流成海洋，地球進入了海洋時代。科學(xué)家推測，距今約38億年前，在海洋中誕生了地球上最原始的生命體。2.原始地球（1）地球在形成之初是一個由巖漿構(gòu)成的熾熱的球。地球形成初期的模樣(46億年前)（2）地球初期的演化①原始地殼的形成巖漿的收縮冷卻凝固固態(tài)地殼巖漿噴發(fā)形成的熔巖流巖漿的冷卻凝固②原始大氣的形成高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放的水蒸氣和二氧化碳原始大氣③原始海洋的形成：巖漿不斷噴發(fā)而釋放的水蒸氣降溫凝結(jié)成水滴降到地表，匯流成海洋原始海洋(不含氧氣)3.地殼的演變和生物的進化25億～6億年前（元古代），地球上開始出現(xiàn)大片陸地和山脈，海洋中的藻類釋放出氧氣，大氣中的氧氣含量逐漸增多。6億～2.5億年前（古生代），地球上的陸地大面積增加，原始的歐亞大陸和北美大陸露出海面，出現(xiàn)昆蟲、魚類、兩棲類、裸蕨類等生物。2.5億～0.7億年前（中生代），大西洋和印度洋形成，中國大陸輪廓基本形成，裸子植物和爬行類動物繁盛。0.7億年前至今（新生代），地球在第三紀(jì)經(jīng)歷了大規(guī)模的造山運動，形成了喜馬拉雅山脈等許多世界上的高大山脈，奠定了現(xiàn)代地球地貌的基礎(chǔ)；鳥類、哺乳類動物和被子植物出現(xiàn)?，F(xiàn)今的地球原始大氣中沒有氧氣。氧氣是綠色植物通過光合作用產(chǎn)生的，原始地球上沒有綠色植物。原始原始海洋的形成與火山噴發(fā)有關(guān)。早期的地球沒有任何生命的蹤跡，有化石記錄的生命史可以追溯到38億年前（太古代），在海洋中誕生了地球上最原始的生命體，是最早的生命痕跡?？茖W(xué)家們通過對地層和化石的研究，逐步揭示了：25億年前到現(xiàn)在的變化。右圖是記錄地球歷史的”金釘子”。你知道下列現(xiàn)象或生物分別出現(xiàn)在“金釘子”的哪段時間區(qū)域：1.原始海洋形成于2.蕨類植物的繁盛和裸子植物的出現(xiàn)

3.哺乳動物的出現(xiàn)

4.恐龍生活的時期

5.大氣中氧氣的出現(xiàn)和增多

6.魚類的出現(xiàn)和繁盛

距今25億年距今6億年距今2.5億年距今0.7億年現(xiàn)代距今46億年地球的歷史距今38億年ABCDEF1、隨著藻類的出現(xiàn)，光合作用釋放的氧改變了大氣的成分，生物的代謝方式從無氧生活發(fā)展到有氧生活，促進了生物的進化。同時隨著大氣中氧濃度的升高，臭氧層逐漸形成，為陸生生物的出現(xiàn)創(chuàng)造了環(huán)境。2、生物化石為生物的進化提供了有力的證據(jù)3、對于原始生命都是如何誕生的，沒有直接的證據(jù)來證明，只能通過模擬、實驗、和推測等研究方法，提出各種假說來解釋。說明：二、生命的起源互動學(xué)習(xí)2關(guān)于生命起源的問題，你知道有哪些假說嗎？也叫特創(chuàng)論，神創(chuàng)論認(rèn)為生物界的所有物種（包括人類），以及天體和大地，都是由上帝創(chuàng)造出來的。世界上的萬物一經(jīng)造成，就不再發(fā)生任何變化，即使有變化，也只能在該物種的范圍內(nèi)發(fā)生變化，是絕對不可能形成新的物種的。神創(chuàng)論還認(rèn)為，各種生物之間都是孤立的，相互之間沒有任何親緣關(guān)系。1.神創(chuàng)論2.自然發(fā)生說猜想：生物是由非生命物質(zhì)自然產(chǎn)生的自然發(fā)生說是19世紀(jì)前廣泛流行的理論，這種學(xué)說認(rèn)為，生命是從無生命物質(zhì)自然發(fā)生的。如，我國古代認(rèn)為的“腐草化為螢”（即螢火蟲是從腐草堆中產(chǎn)生的），腐肉生蛆等。在西方，亞里士多德（公元前384—公元前322）就是一個自然發(fā)生論者。有的人還通過“實驗”證明，將谷粒、破舊襯衫塞入瓶中，靜置于暗處，21天后就會產(chǎn)生老鼠，并且讓他驚訝的是，這種“自然”發(fā)生的老鼠竟和常見的老鼠完全相同。腐草為螢腐肉生蛆肉湯在開口燒瓶中加熱沸騰將瓶頸燒軟拉成鵝頸形狀肉湯在鵝頸瓶中加熱沸騰幾天后肉湯腐敗四年后肉湯仍沒有腐?。?）法國微生物學(xué)家巴斯德通過實驗否定了自然發(fā)生論：曲頸瓶實驗證明1：空氣中的微生物使湯腐敗的，而不是湯腐敗產(chǎn)生了微生物證明2：細(xì)菌等微生物的繁衍需要有母體細(xì)菌的存在，新的生命不可能自發(fā)地從非生物物質(zhì)中產(chǎn)生。那么，最原始的細(xì)菌又來自什么地方?巴斯德的并沒有解決生命的起源問題。2.化學(xué)進化假說（1）假說的提出：俄國奧巴林和印度霍爾丹兩位生物化學(xué)家各自提出了化學(xué)進化假說，認(rèn)為最初的原始生命是由原始地球上的非生命物質(zhì)通過化學(xué)作用，逐步由簡單到復(fù)雜，經(jīng)過一個極漫長的自然演化過程而形成。1、場所：原始海洋原始地球為生命起源提供的條件2、物質(zhì)：CH4、NH3、H2O、H2、H2S、HCN、CO、CO23、能量：宇宙射線、紫外線、閃電、火山噴發(fā)釋放的能量等但是，一些科學(xué)家卻對此類假說持強烈的反對意見。他們認(rèn)為，彗星是帶來了某些物質(zhì)，但那不是決定性的，產(chǎn)生生命所必需的物質(zhì)在地球上本來就已經(jīng)存在。生命起源問題的觀點之一：化學(xué)進化說1、試驗條件(大氣成分、反應(yīng)條件和反應(yīng)場所等)：用真空泵將裝置抽成真空后，充入甲烷、氨氣、水、氫氣模擬原始大氣；用電極產(chǎn)生電火花來迷你閃電，作為反應(yīng)條件；用沸水和冷凝后的水模擬原始海洋，作為反應(yīng)場所。（2）米勒的模擬實驗：2、實驗過程：充入模擬的原始大氣→用水蒸氣驅(qū)動混合氣體在玻璃管內(nèi)流動→電火花放電7天→有機物(氨基酸、有機酸等)出現(xiàn)3、實驗結(jié)論：原始大氣中的一些小分子無機物，在一定條件下有可能合成有機小分子物質(zhì)。盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋還原性大氣兩個電極放電產(chǎn)生電火花模擬原始天空的閃電冷凝管讓反應(yīng)后的產(chǎn)物和水蒸汽冷卻形成液體，又流回底部的燒瓶，即模擬降雨的過程①兩個電極放電產(chǎn)生電火花模擬原始大氣中的閃電。②冷凝器讓反應(yīng)后的產(chǎn)物和水蒸氣冷卻形成液體，模擬降雨。③燒瓶中的水溶液模擬原始海洋。④瓶中的氣體模擬原始大氣⑤沸水模擬高溫條件下的原始海洋，并提供水蒸氣。合成了氨基酸、有機酸和尿素等。實驗結(jié)果：在原始地球環(huán)境條件下，無機小分子物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)合成有機小分子物質(zhì)是完全有可能的（4）其他科學(xué)家的模擬實驗

一些現(xiàn)代科學(xué)家相信生命起源的化學(xué)進化假說。簡單的有機分子，如氨基酸、核苷酸等能結(jié)合形成聚合體。他們推測一些有機化合物經(jīng)過長期而又復(fù)雜的化學(xué)變化，逐漸形成更大、更復(fù)雜的分子，直到形成組成生物體的基本物質(zhì)—蛋白質(zhì)，以及作為遺傳物質(zhì)的核酸等大分子物質(zhì)。但是，關(guān)于生物大分子如何起源于小分子的原理，目前科學(xué)家還不清楚。在一定條件下，蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)經(jīng)過濃縮、凝聚等作用，可以形成一個由多種分子組成的體系。這個體系的外面有一層膜，將內(nèi)部與海水相隔開，在原始海洋中經(jīng)歷漫長、復(fù)雜的變化，最終形成了原始的生命。（5）生命起源的過程無機物紫外線、閃電、高溫有機小分子物質(zhì)有機大分子物質(zhì)（氨基酸、核苷酸等）（蛋白質(zhì)、核酸等）獨立體系外包原始界膜不斷完善原始生命原始大氣3.宇宙胚種論（宇生說）（1）假說的觀點：某些微生物孢子可以附著在星際塵埃顆粒上而落入地球，從而使地球有了初始的生命。同地球碰撞的彗星之一帶著一個生命的胚胎，穿過宇宙，將其留在了剛剛誕生的地球上，地球上才有了生命。（2）證據(jù)：1959年9月，人們在落到澳大利亞的一顆隕石中發(fā)現(xiàn)了多種氨基酸和有機物，這一發(fā)現(xiàn)震動了當(dāng)時整個科學(xué)界。由此，有人提出假說，原始生命物質(zhì)也有可能來自外星球。為什么說海洋是生命的搖籃？原始海洋為原始生命的誕生提供了大量的基本條件：生命所需要的水，維持生命所需要的碳、氧、氮等元素及多種鹽類，有適宜的溫度，能有效抵擋紫外線的輻射等。海洋孕育了地球上最初的生命，也完成了一系列動植物的演化過程，所以說海洋是生命的搖籃。由地球的演化過程可以發(fā)現(xiàn)生物出現(xiàn)的先后次序由什么樣的規(guī)律？生物的出現(xiàn)的先后次序遵循這樣的規(guī)律：由水生到陸生，由簡單到復(fù)雜，由低等到高等。生命起源的化學(xué)進化假說有機小分子物質(zhì)(存在于原始海洋中)→有機大分子物質(zhì)(蛋白質(zhì)、核酸)濃縮、凝聚→多分子體系(外有一層膜，能進行原始的物質(zhì)交換)→原始生命(能進行原始的新陳代謝)在現(xiàn)今地球條件下，非生命物質(zhì)能不能再演化為原始生命？生命在地球上的出現(xiàn)是原始地球條件和各種物質(zhì)相互作用的結(jié)果。在現(xiàn)今的地球條件下，作為生命起源的基本條件已不存在了?，F(xiàn)代大氣不再是生命起源所必需的還原性大氣?，F(xiàn)今地球的大氣層中有臭氧層阻擋了大部分的紫外線，沒有了強烈的太陽輻射，也沒有頻繁的閃電，地球的溫度也降低了，把無機物合成為有機物必需的自然界的高能作用已不復(fù)存在。另外，也不再有含豐富有機物、含鹽量極少的原始海洋那樣的環(huán)境。原始生命最可能的原始新陳代謝類型是什么？原始生命雖然具有原始的新陳代謝作用，但其結(jié)構(gòu)十分簡單，不可能具有進行光合作用的結(jié)構(gòu)和條件，而只能以原始海洋中已經(jīng)存在的各種有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)，所以其同化方式應(yīng)該是異養(yǎng)型。原始大氣成分中沒有氧氣，因此其異化方式只可能是厭氧型。所以，原始生命的代謝類型最大可能為異養(yǎng)厭氧型3課堂小結(jié)典例分析考點一：地球的演化4【典型例題1】下列有關(guān)地球演化史的敘述中正確的是（）A．地球固態(tài)的地殼一形成便奠定了現(xiàn)代地球地貌的基礎(chǔ)B．科學(xué)家是通過對世界歷史的長期研究來了解地球的演化史的C．地球誕生之初是一個由巖漿構(gòu)成的熾熱的球體D．“嬰兒期”的地球原始大氣的主要成分是水蒸氣、氧氣和氮氣A【遷移訓(xùn)練1】下列關(guān)于地球演化和生命的起源的說法中，正確的是（）A．地球形成之初由高溫巖漿不斷噴發(fā)的主要氣體水蒸氣、二氧化碳、氧氣和氮氣構(gòu)成了地球的原始大氣B．地球上最原始的生命體是在海洋中誕生的C．地球上出現(xiàn)裸蕨類植物、裸子植物，大氣中的氧氣含量才逐漸增多D．現(xiàn)代出土的兩棲類動物化石形成年代早于恐龍化石形成年代B典例分析考點二：生命的起源4【典型例題2】（2019春?九江期末）依據(jù)如圖對米勒模擬實驗的解釋你不認(rèn)同的是（）A．A內(nèi)模擬了原始大氣及閃電B．冷凝器模擬了降雨過程C．B與C內(nèi)連通模擬了原始海洋D．C內(nèi)產(chǎn)生了多種蛋白質(zhì)D【遷移訓(xùn)練2】根據(jù)著名的“鵝頸瓶實驗”回答問題（1）設(shè)計這個實驗是法國科學(xué)家“微生物學(xué)之父”

．（2）打斷“鵝頸”后，瓶內(nèi)的肉湯腐敗的原因是

．（3）上圖所示