初二《生命起源和生物进化》教案

初二《生命起源和生物进化》教案

时间:2018-11-18 生物教案

  教学目的:

  1.使学生了解关于生命起源问题的几种认识,并能对其做出正确的评价。树立唯物主义的生命观,抵制伪科学和唯心主义。

  2.了解地球上的原始生命是由非生命物质逐渐演变而来的,了解原始大气的主要成分、原始生命形成的条件及原始生命最初形成的场所,了解原始生命的主要特征。

  3.了解我国在探索生命起源问题上的重大成就。进行爱国主义教育。

  4.培养学生发现问题-提出假说-验证假说-得出结论的能力。

  5.了解生物进化的主要证据——古生物学的证据:化石可以作为生物进化最可靠的证据的原因。使学生树立实事求是的科学态度。培养学生观察分析能力。

  6.了解动物和植物进化的大致历程,初步认识生物进化的基本规律。 培养学生综合分析能力。

  课时:1

  时间:xx年5月22日

  内容:

  提出问题:通过近两年的生物课的学习,你已经对丰富多彩的生物界有了很多的了解,心中的很多问题也都一一找到了答案。记得初一刚学细胞时,有个同学问我“细胞是通过分裂产生的,但是第一个细胞哪来的?”很多的同学心中也有这样的疑问:“地球上形形色色、种类繁多的生物怎么来的?”“最早的生物什么时候产生?怎么形成的?”这些问题就是这章我和同学一同讨论这些问题。

  首先我们要讨论最早的生命是如何形成的。

  第一节 生命的起源

  从古至今,人们对这个问题提出了他们的一些观点。我们共同看看人们对生命起源的几种认识。

  一是被称为神创论认为,现在地球上的 各种生物都是神创造出来的。这种观点在西方漫长的中世纪占据着统治的地位,其典型的看法表达在基督教的教义之中,《圣经(旧约)》中“创世纪”讲述了上帝在六天之内创造了包括陆地、海洋、男人、女人、动物、植物在内的世界万物,第七日,神造物工作完成,安息了,第七日就是圣日,休息日。从此万物不变,所以上帝最初创造了多少种生物,地球上就有多少种生物,生物之间也没有任何关系。那么如何解释化石呢?神创论者认为这些都是上帝造物时失败的摸子。你们能接受这一观点吗?这是一种超自然的,不能用科学来解释的,当然是错误的。生命如果不是上帝创造出来的,那么生命是从哪里来的?

  人类对生命起源的早期认识中和神创论对应的是另一种理论。现从一个故事说来。17世纪荷兰人J.van.Helmont在光合作用的研究中有过贡献,著名的柳树实验就是他完成的 ,他还完成了另一个有名的实验,他开了一个长老鼠的秘方:将谷粒、破旧衬衫塞入敞口瓶中,静置于暗处,每天浇以人汗,21天就能长出老鼠。通过这个实验他欲证明谷物,旧衬衫,汗水这些物质能够产生生命。其实历史上早就有和他相同观点,古代中国人相信“腐草化为萤”(<礼记>)(即萤火虫是从腐草堆中产生的),腐肉生蛆等,埃及人相信尼罗河谷的蛙和蟮是淤泥经日光照射后产生的。这种观点称为“自然发生论”。像亚里士多德等都是这种观点的支持者。大家可以分析一下,这种观点是否正确?这种观点认可生物是由非生物的物质自然地产生的,但是瞬息完成的。如果不正确怎样推翻这一观点? 首先我们看看17世纪意大利医生雷地的实验。他认为如果腐肉能生蛆,则实验组将瓶口密闭后,腐肉内仍然能长出蛆,但实验组中腐肉并没有长蛆。推翻假设。用实验证明腐肉不能生蛆,蛆是苍蝇在腐肉上产的卵孵化形成的。雷地的实验严谨而有说服力。另一个著名的科学家也通过实验对“自然发生论”进行反驳。

  这就是法国伟大的微生物学家巴斯德,根据他自己的研究经验,他认为生物不能在肉汤或其他有机物中自然发生,否则灭菌就没有意义。他做了一个最令人信服、然而却十分简单的实验“鹅颈瓶实验”。他将肉汤装入带有弯曲细管的瓶中,将瓶中的肉汤煮沸,放冷静止,很长时间肉汤不发生微生物,如果将曲颈瓶管打断,使外界的空气进入,肉汤就出现微生物。看来不是肉汤生出微生物,而是空气中的 原已存在的微生物“孢子”进入肉汤。1864年,巴在法国国家科学院报告了他的工作,“自然发生论”彻底被否定。同学们现在能对Helmont的实验提出自己的质疑了吗?也能设计一个实验否定HELMONT的实验吗?(他的容器是敞口的,外面的老鼠很容易进入到有发芽谷物和脏臭衬衫的容器中。)

  如果生物不能由非生物直接转变形成,地球上的生命又是如何产生的?经过人类不断的探索研究,这里汇集了众多学科的研究成果,包括地球化学、地球物理学、地质学、古生物序、分子生物学、宇宙考察等方面的研究。更多的科学家认识到生命是由无机物通过化学进化过程逐步演变而来的,但是不是今天的地球条件下,而是在地球形成的初期,那时的地球具备形成最简单生命的条件。这种看法有一定的证据支持,已为很多科学家接受。这种观点称为“化学进化”。

  “化学进化” 的主要观点是:在原始地球条件下,无机物能生成多种有机物,这些有机物在原始海洋中经过长期的、复杂的演变,终于出现了原始生命。

  让我们看看原始地球的情况吧!地球的历史多少年?根据研究认为地球形成于46亿年前,通过图片我们可以发现原始地球和现在的地球情况是截然不同的,现在的地球生机勃勃。刚出现的地球是炽热的球体,环境十分恶劣,火山运动频繁,分解产生了大量的气体,形成了原始大气,原始大气的成分是二氧化碳、氢、水蒸气和甲烷等,同学们可能已经发现和现在地球的大气成分截然不同,特别是没有氧气。在这样的环境中生命能产生吗?随着地球表面温度的降低,水蒸气就凝结成雨水降落在地表,汇集在低洼处形成了原始海洋。液态水的出现对生命起源意义重大。在降雨时,由于地球上闪电等作用,在原始大气中发生了化学反应,形成了有机小分子,这些有机小分子和雨水一起落入到原始的海洋中。同学们可以想象一下原始的海洋的情景,和我们现在的海洋一样吗?不一样,现在的海洋中是生机盎然的。而原始的海洋中,含有有机物,有温度,有矿物质,真是营养丰富呀!人们给它其了个形象的名字“生命汤”。现在认为原始海洋就是生命的摇篮。在这锅营养丰富的汤中,生命经过了从有机小分子形成生物大分子,生物大分子组成多分子体系。而最奇妙和有意义的是由多分子体系演变为原始生命。时间大约在35亿年前的地球。同学可能会问:原始生命出现以什么为标志呢?同学还记得我们学习生物和非生物的区别吧!最根本的是要有新陈代谢和繁衍后代。

  我说的这些只是科学家的假说还是有一些证据?的确有一些实验证据直接或间接的支持化学进化的观点。但更多的还停留在假说阶段,需要进一步验证。让我们来看看吧!

  最直接和著名的是1953年,美国人miller&urey在chicago大学完成的实验,这就米勒,当时他是个20来岁的研究生,他的想法很好,他希望在试管中模拟原始大气条件,看看能不能合成有机物。他在一个密闭的装置完成了实验,他们在装置内加入的是模拟原始大气成分的气体。右下方的小烧瓶的水煮沸,以驱动气体在装置内闭路循环。而右上方大烧瓶内进行火花放电(6000V)生成的产物经过冷凝器冷却后,经U形管,进入小烧瓶。一周后从取样活塞内抽取样品,发现11种氨基酸。氨基酸是生命物质蛋白质的基本组成单位,所以这一实验有非常重要的意义。大家分析米勒的实验证明什么?在原始大气情况下,从无机小分子到有机小分子的可能性。同时它的这个实验还开阔了人们的思路,模拟实验成为研究生命起源的一个重要研究方法。

  更直接的证据来自地球,科学家发现在40亿年前的地层中没有化石,38亿年前有生物合成的地质痕迹,大约35亿年前有细胞的化石,并推测生命可能在40亿年前就出现了。图上表示的是一种蓝藻生活的情景。这是在澳大利亚,这些蓝藻生活形成了叠层岩,这些叠层岩已经由2000年的历史,而在澳大利亚和南非距今三十五亿年前的地层中也发现了叠层岩,证明在三十五亿年前在地球上曾经生活过和这些蓝藻的类似的细胞,这就是发现的最早的生命。地球能够回答生命何时出现,但原始生命是否就是起源于原始海洋?目前只是个设想,有待于进一步证实。

  有同学会问:能不能在试管中人工合成生命呢?想法是有道理的,但是地球上的生物上经过了那么漫长的时间才产生的,在实验室中短期合成不太可能的。但是在实验室中的确找到了很多直接和间接的证据。米勒的实验是一个。另外要说的是人工大分子合成方面的工作。在这方面我们国家一直是世界领先水平,特别是1965年人工合成了牛胰岛素(一种蛋白质),这是世界上首次人工合成的生物大分子。是让我们非常自豪的事。另外在1981年人工合成了一种核酸。我们知道蛋白质和核酸都是构成细胞的主要成分,这也就能够证明原始地球条件下,从有机小分子合成生物大分子的可能性,证明这一件段是可能发生的。这是我国科学工作者对生命起源的研究做出的重大贡献。

  也有同学提出地球上的生命是否可能是天外来客呢? 这些看法也是有道理的,特别是一些炭质陨石中含有多种有机酸和氨基酸。可以证明在宇宙中存在着有机物,但宇宙中有生命吗?这是一个很有意思的问题,很多科幻小说描述的问题,人们一直执著的去探索外形生命。1996年美国发射的“火星探路者”到火星上寻找生命的迹象。这些年人们对木卫二也充满了好奇心。但是也有人认为宇宙中即使有生命,在经过了漫长的星际旅行是否能存在,

  另一个重要发现来自深海探测的深入研究,1977年对加拉巴哥斯群岛(Galapagos Islands)洋中脊的火山喷口的研究,这里距海平面2。5KM,水温200度以上,压力3*104KPA,极大。在这种环境中生存着硫细菌等生物。因此,美国地质古生物学家斯坦利(S. M. Stanly,1985)提出生命的深海底烟囱起源说。鉴于现代深海形成硫细菌的事实,斯坦利推想,地球早期也一定存在类似于现代深海洋中脊的地质条件,存在深海烟囱,生命化学合成的一系列反应就在那里发生,生物有机高分子在那里缩合而成,最后原始生命就在那里诞生。

  神创论、自生论、天外胚种论、化学进化论等等,看来关于生命起源不同的观点还很多,这是一个充满探索和争论的领域,也希望同学们也来参加讨论。你们可以确立自己的观点,查一查资料,并整理这些资料,写一篇文献综述来阐述自己的观点吗!

  原始生命是单细胞的,生活在水中。那么这么简单生物如何发展为复杂多细胞的,海、陆、天都能生存的复杂的丰富多彩的生物界?

  第二节生物的进化

  首先我们先来看看科学家是如何知道地球上生活过那些生物,他们之间有什么关系?最直接的方法是研究化石。

  什么是化石?生物化石是指由于某种原因,埋藏在地层中的生物的遗体、遗物或生活痕迹。我们来看看化石是怎么形成的?生物死亡以后,快速的在湖底或海底给埋藏,覆盖泥沙继续沉积并压实,成为化石,后被人们挖掘出来。由此可见,化石保留了古代生物的原有特点,可以直接或间接证明该生物曾经在地球上生活过。所以是研究生物进化的直接证据。

  化石有很多种,我们来看看几种化石。有的是生物体坚硬部分形成的遗体化石(骨骼、贝壳,像琥珀中的蚊子这样也称为化石等);植物的叶片痕迹的印痕化石;动物的脚印和排泄物、花粉、、恐龙蛋、甚至埋在北极永冻土中的猛玛象都叫化石。而用同位素测量的方法可以准确的知道化石的年龄。

  科学家在化石研究上发现了什么规律?地球的地层形成有早有晚,不同的地层中有不同的生物化石。根据存在于各个地层中的化石,可以判断生物类型和生存年代。

  根据这些化石,科学家绘制出了地质年代与生物进化史的对照表。你从生物的生活环境,形态结构和进化地位上推断生物进化总趋势大致怎么样?

  解释地质年代表:地质年代是根据岩石和地层形成的先后顺序,在实践上把地质史划分等级单位。就象我们学习分类的单位:界-门-纲-目-科-属-种,我们将地质年代液化分为:宙(生命出现与否)-代(解释中生代)-纪(解释寒武纪(英南威尔士一个古代地名);石炭纪(富产煤炭);侏罗纪(阿尔卑斯山得一座山名))-世(我们现在是全新世)。

  分析对不同地层中的化石进行分析比较发现:

  (1)40亿年前的最古老的地层中没有生物的生存。34亿年前的地层中开始发现生物化石,但只有蓝藻和细菌的化石。所以生命是从无到有产生的。

  (2)在不同地层中成为化石的生物种类不一样,具有一定的顺序。较早的地层中是一些简单的生物,如细菌和蓝藻,在志留纪中出现了陆生的植物,随后陆生动物两栖类出现。在中生代是裸子植物和爬行动物的时代。距今350万年到400万年之间的地层中才发现了早期人类的化石。越古老的地层中,成为化石的生物越简单、越低等,越晚形成的地层中成为化石的生物越复杂、越高等。

  (3)古老的地层中水生生物的化石较多;晚形成的地层中陆生生物的化石多。

  科学家的这些发现说明什么?

  通过对化石的研究发现生物经历了从无到有的发展过程(地球上的生命不是一开始就有)。生物的进化经历了形态结构由简单到复杂,进化地位由低等到高等,生活环境由水生到陆生的发展过程。

  除了化石,还有其他证据吗?干以生物进化的证据来自很多方面,比如胚胎学证据,比较解剖学证据,生物化学和分子生物学等等。途中描述了胚胎学的研究,这四种动物早期胚胎十分相似,你很难分辨出谁?说明它们之间的亲缘关系,图上依次是龟(爬行动物)、鸡(鸟类)、鼠(哺乳动物)和人 。另一图表示了比较解剖学的研究。同样可以证明这四种动物之间的亲缘关系。

  这些研究证明了生物之间的关系。通过对不同类群的生物的相同点和不同点的分析发现不同类群生物的进化发展顺序,找出进化的历程。下列可我们来学习生物进化的历程!生物进化的原因是什麽?是什麽推动着生物向前发展?下节课我们共同讨论生物进化的原因。另外,从生物学角度分析,人类也属于动物类群,人类是如何形成?如何进化?这些问题都会在下节课讨论,也希望同学们查阅一些资料,供我们下节课讨论。再见。

  (二)生物进化的历程

  生物进化是一个漫长的过程。通过对古生物化石和现存生物的研究,人们推测地球上最早出现的可能是生活在原始海洋里的没有细胞结构的原始生命。经过漫长岁月,原始生命进化为没有细胞核的单细胞生物,这些生物的结构与现存的细菌、蓝藻近似。后来有些无核的单细胞结构的生物进化为具有细胞核的单细胞生物。以后,这些有细胞核的单细胞生物的营养方式越来越复杂,一部分进化为含有叶绿素的原始绿藻,另一部分则进化为古代的原生动物。以后这两类原始生物分别沿着一定的历程发展为动物界和植物界。科学家通过对比不同类群生物的结构、功能和生活习性,发现各类生物的相同和不同点。如果两种类群生物相同点多,亲缘关系就越近,反之则越远。我们可以将我们学习过的动物和植物两类中的不同类群分析比较,认识它们的进化历程。

  1.植物进化的历程。原始海洋中的某些单细胞的绿藻,经过漫长年代的变化发展,进化为多细胞藻类。由于地壳的剧烈运动,不少水域变为陆地,海底形成高山。水路变迁也影响到气候。在水陆变迁和气候变化影响下,某些绿藻进化为蕨类植物。蕨类植物摆脱了水环境的束缚(古生代),维管组织发达,能够适应变化较大的陆地环境,但是由于生殖离不开水,只能生活在潮湿的环境中。后来,气候变得炎热而干燥,某些蕨类植物又进一步发展为原始的裸子植物(中生代)。裸子植物用种子繁殖,完全摆脱对水环境的依赖。比较原始的裸子植物经过一系列演变,出现了被子植物。被子植物的后代种子的外面有果皮包被,得到更好的保护,而且抗旱和抗寒的能力也大大增强,适应性越来越强,今天已经成为植物界的主角。苔藓植物也是由原始的绿藻进化而来的,但苔藓植物既没有根,也没有输导组织,只能生活在潮湿的阴地里,这就限制了他们进一步向陆生生活发展,只能成为进化的侧支了。至于菌类,不少科学家认为是由原始藻类植物失去了叶绿素演变而成的。真菌与藻类共生,形成了地衣。

  由此可见,植物阶级进化的主干依次是多细胞绿藻类植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物。而据菌类植物、地衣植物和苔藓植物均为进化的旁支。而且通过植物进化的历程反应生物进化的趋势。从水生到陆生,从简单到复杂,从低等到高等。

  2.动物进化的历程。科学家用同样的方法研究动物进化的特点。动物界的进化分为两个阶段,无脊椎动物阶段和脊椎动物阶段。

  动物界中,最低等最原始的动物是单细胞的原生动物。原始海洋中的单细胞动物,经过漫长的时间,进化为原始的多细胞的动物。原始的腔肠动物和原始的两侧对称动物,是从原始的多细胞动物较早进化出来的。由原始的两侧对称动物先后进化出现扁形动物、线形动物、软体动物和环节动物。节肢动物可能有原始的环节动物进化而来。,这类动物(如昆虫)的体表由外骨骼,足分节而运动灵活,能较好的适应各种生活环境,因而广泛的分布在地球的各个角落。

  地球上最早出现的脊椎动物是原始的鱼类,它们神经系统发达。后来由于气候发生季节性干旱,河流逐渐干涸,某些鱼类开始向陆地发展,经过漫长的时间,运动和呼吸系统的变化,进化为两栖类。两栖类的生殖还是离不开水,某些原始的两栖类解决了省直过程中水的问题,产羊膜卵,皮肤也变得干燥。,进化为爬行类,它们体表有鳞甲,用肺呼吸,生殖不受水的限制,成为真正的陆生脊椎动物。在整个中生代都占统治地位。大约在2亿多年前,从原始的爬行动物进化出原始的哺乳动物,约在1亿多年前又从爬行类进化出原始的鸟类。哺乳动物和鸟类的体温恒定,增强了对环境的适应性,扩大了生活和分布范围。

  同样从水生到陆生,从简单到复杂,从低等到高等的生物进化的趋势。

  听了这节课很多同学还希望了解更多关于生物进化的实例,下节课我会给同学一些例子。生物进化的原因是什麽?是什麽推动着生物向前发展?下节课我们共同讨论生物进化的原因。另外,从生物学角度分析,人类也属于动物类群,人类是如何形成?如何进化?这些问题都会在下节课讨论,也希望同学们查阅一些资料,供我们下节课讨论。再见。

大学网

关键词:

生物教案