探索自然辩论赛 内容 多给反方提问题提并解答(我是正方)
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用于构成生命的元素并不多,主要有C、H、O、N四种,此外还有S、P及其他一些微量元素.我们知道组成生命的主要物质是蛋白质
生命的起源
地球上有很多种元素,但用于构成生命的元素并不多,主要有C、H、O、N四种,此外还有S、P及其他一些微量元素。我们知道组成生命的主要物质是蛋白质、水分和无机盐三大类。元素分析表明,蛋白质一般含碳50%~55%、氧20%~23%、氮15%~18%、氢6%~8%、硫0%~4%,有些蛋白质还含有微量的P、Fe、Zn、Cu、Mo等。
简单的有机合成在地球形成之初就...
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生命的起源
地球上有很多种元素,但用于构成生命的元素并不多,主要有C、H、O、N四种,此外还有S、P及其他一些微量元素。我们知道组成生命的主要物质是蛋白质、水分和无机盐三大类。元素分析表明,蛋白质一般含碳50%~55%、氧20%~23%、氮15%~18%、氢6%~8%、硫0%~4%,有些蛋白质还含有微量的P、Fe、Zn、Cu、Mo等。
简单的有机合成在地球形成之初就开始了,主要发生在大气圈中,所形成的简单低相对分子量有机物与地壳表面的水体作用,形成含有机化合物的水溶液,在某些火山活动区域有可能形成浓的溶液。这些稀的和浓的溶液最后汇集到大的水体或原始海洋中。这就是现今流行的观点:生命起源于早期地球“温暖小水池”的“有机汤”中。
在原始地球条件下,生物单分子是从无到有创造出来的,即由生命元素在外动力(能源)的推动下,通过无机化合而成。生命元素在原始地球的大气中广泛存在,外动力无疑也是不成问题的。现在的研究资料表明,放电、紫外线、热能都可以促使生命元素合成生物单分子。所以,原始大气是生物单分子的诞生地,并使生物单分子在原始地球上普遍分布,从而能使其中一部分生物单分子在一定条件下形成生物大分子。第一个模拟原始大气进行放电实验获得氨基酸的是米勒(S. L. Miller,1953)。
人类对生命的起源的早期认识:
古代的人们认为:生物可以从非生命物质直接转变而来。如腐肉生蛆、腐草化萤、白石生羊等。
人类对生命的起源的现代认识:
经过人类不断的研究探索,现代科学家认为:在今天的地球条件下,生命不可能从非生命物质直接转变形成,但在地球形成初期,地球的自然条件与现在不同,那时的地球具备形成最简单生命的条件。
在原始海洋中,有机物相互作用,经过极其漫长的年代,其中的一些逐渐形成了原始生命。
所以现代科学认为,原始生命是在原始地球条件下,经过漫长的年代,由无机物变成有机物,有机物演变为原始生命。原始海洋是原始生命的摇篮。
以上认识,有些已经在实验室中模拟原始地球条件进行实验获得了一定的证据,但更多的还是停留在假说阶段,需要进一步验证。但是以上对生命起源的认识为现在的大部分人所接受。 关于生命起源的几种假说:
1.创世说(神创论)和新创世说:创世说是把生命起源这一科学命题划入神学领域,认为地球上的一切生命都是上帝设计创造的,或者是由于某种超自然的东西干预产生的。19世纪以前西方流行创世说这一学说。近年来,在科学的高速发展的情况下,创世说的支持者为坚持这一非科学的观点,不得不作出新的努力使圣经与科学调和,用科学知识来证明圣经的故事,如将生物学和古生物学的一些“证据”来证明上帝造物和物种不变的观点,这就是现代的新创世说。这一学说无论怎样修饰都是不科学的。
2.自然发生说(自生论):认为生命可以随时从非生命物质直接迅速产生出来。如腐草生萤、腐肉生蛆、白石化羊等。这一学说在17世纪曾流行于欧洲。随着意大利的医生雷地和法国微生物学家巴斯德等人的实验的成功,这一学说失去了他的生命力。
3.生物发生说(生源论):认为生命只能来自生命,但不能解释地球上最初的生命的来源。
4.宇宙发生说(宇生论):认为地球上的生命来自宇宙间的其他星球,某些微生物的孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而到达地球,从而使地球具有了初始的生命。这个学说仍然不能解释宇宙间最初的生命是怎样产生的。此外,宇宙空间的物理因素,如紫外线、温度等对生命是致死的,生命又是怎样穿过宇宙空间而不会死亡呢?
5.化学进化说(新自生论):认为地球上的生命是在地球历史的早期,在特殊的环境条件下,由非生命物质经历长期化学进化过程而产生的。这一过程是伴随着宇宙进化过程进行的。生命起源是一个自然历史时间,是整个宇宙演化的一部分。因为有比较充分的根据和实验证明,这一学说为多数科学家接受,但仍需要深入进行研究。
生物进化的历程
生命源于地球,而且是地球的产物。即使如克里克(F. Crick)所认为的生命来自地外,地球仍然是生命的摇篮。
今天的生命看来是由第一个生物经过再生、繁殖和演化,进而形成无数的生命形态并布满整个地球。古菌类和后来的细菌在水里、空气中和地上迅速繁殖,在20多亿年中构成了一个生物圈。这个生物圈的成员之间彼此交流,由此又先后产生了真菌和真核生物。然后,它们又集合和组织成多细胞植物和动物。
生命在海洋里蔓延开来,它们登上陆地,使世界充满树木和花草,又随着昆虫和鸟类飞翔天空。于是,在地球上形成和成长起“生命之树”。人类是这棵生命进化树最奇异的枝条。因此,在地球上诞生的生命和地球是休戚与共的。
传统的分类学家将地球上的生命划分为两个界,即植物界和动物界,从而造成了我们的偏见:不是植物就是动物。70年代,康奈尔大学的生态学家H·魏塔克(R.H.Wittaker)提出一种五界系统,说明生命的构成(《科学》,1969年1月10日)。后来,波士顿大学的生物学家林恩·马古利斯(Lynn Margulis)支持并扩充了魏塔克的框架(《进化生物学》,1974)。专家们现在提出,生命中最基本的划分并不是在“高等”的植物与动物之间,而是在单细胞之间。
古老而原始的生命在经历前显生宙前期近20亿年的进化之后,到距今约19亿年前开始出现第一次繁荣,其标志是细菌与蓝藻的大发展,并且出现了真核生物。真核生物的出现标志着生命细胞结构的完善,现代生命都是从19亿年前真核生物出现的原点上辐射进化而来的。此外,还必须指出,从19亿年~9亿年前我们的星球仍然是水生菌、藻生物的世界,到目前为止仍然没有发现较高等的植物。
最令人感兴趣的是加拿大安大略的冈弗林铁建造(Gunflint Iron Formation)中的微化石群。同位素年龄测定该建造为19.5亿年。冈弗林微化石群的最大特征是化石丰富,形态多样、分布广泛。在形态上有类似孢子的球状体,如Huroniospora(休伦孢);有管状不分枝的丝状体,如Animikiea(安尼米基藻),Gunflintia(冈弗林藻);还有形态特异的微化石,如星状体的Eoastrion(始星菌);星伞状的Kakabekia unabei1ata(伞形卡卡贝基亚菌)等等。细胞分化出异形孢,在原核生物中见于蓝藻。在现生的蓝藻丝体里,营养细胞发育成很大的厚壁休眠胞或不动体,或者发育成具有特殊代谢功能的异形胞。异形胞具有固氮功能。由此可见,冈弗林微化石群中,蓝藻己相当繁盛,种类也较多,它们是当时海洋中主要生产者。
最早的动物化石出现在前寒武纪晚期。软躯体后生动物在震旦纪冰期之后得到突发性的迅猛发展,在距今7亿~6亿年间成为海洋生物的统治者。进入寒武纪(距今6亿年)后,软躯体后生动物衰退,带壳后生动物随之兴起。 这一生物发展阶段可分为前埃迪卡拉和埃迪卡拉两个亚阶段。前埃迪卡拉亚阶段以中国的淮南生物群为代表,埃迪卡拉亚阶段以澳大利亚的埃迪卡拉动物群为代表。
大约5~6亿年前,在地球学家称为寒武纪的开始之时,绝大多数无脊椎动物在几百万年的很短时间内出现了。起先是寒武纪初小壳化石的爆发性发展,继之被大型带壳动物取代。是什么原因使得早期寒武纪世界能够激发这样的生命“爆发”?长期以来这是古生物学研究中的一大难题。古生物学家为此做出大量的努力, 或许是因为大气中积累了足够的有利于呼吸作用的氧;全球环境变化有利于后生动物的生存;海洋化学物质的变化积累了大量的磷酸盐,使得软体动物有可能演化出保护性的骨骼;生态学理论及其相互捕食关系的理论对此也作出了解释。
鸟类的起源是生物学上难解的谜。从达尔文的《物种起源》发表以来,科学家一直在推测鸟类的起源及其进化史。1860年在德国巴伐利亚约1.5亿年以前的石灰岩沉积层中发现一根孤零零的鸟羽,次年在同一地区发现一具有鸟状羽毛和翼的动物骨骼——这就是举世闻名的始祖鸟。
始祖鸟的骨骼解剖特征为鸟类起源于恐龙提供了明显的证据。但是,会飞的鸟类如何由爬行的恐龙进化而来的问题,使得科学家们为之争论了100年之久。近20年来,科学家对鸟类、恐龙及有关的爬行动物的演化关系进行了深入的分析研究,如今一幅从兽足类进化到鸟类的谱系进化图被描绘出来。特别是近年来在中国辽西发现的中华龙鸟为此提供了有利的证明:鸟类起源于恐龙。
虽然恐龙的化石在地球上存在了数千万年,但直到19世纪,人们才知道地球上曾有这么奇特的动物存在过。第一个发现恐龙化石的是名叫吉迪昂·曼特尔(Mantell)的英国医师。曼特尔平时有收集岩石和化石的嗜好。公元1820年,他和夫人玛丽安发现了一些嵌在岩石里的巨大牙齿。曼特尔从没见过这么大的牙齿。当他在附近又发现了许多骨骼后,他开始对这些不寻常的发现物进行认真的研究,并得出一个结论:这些牙齿和骨骼应该属于某种庞大爬行动物,他将这种不知名的动物命名为禽龙,学名的原意就是指清晰的牙齿。
白垩纪即将结束时,恐龙变得越来越少,最后终于全部消失。就在此时,地球的景观也发生了变化。盘古大陆因为海底的扩张分成了好几块。海平面升高了,原来恐龙生存的低洼地区变成汪洋一片。许多种类的海生动物也灭绝了。此外,原本全年温暖的气候,现在变得比较有季节性。植物的种类也发生了改变,显花植物变得越来越重要。恐龙的灭绝正好让地球上另一群生物——哺乳动物趁机崛起。
第一批哺乳动物,可能是一批以昆虫和恐龙蛋为食物的小动物。一直到6500万年前,哺乳动物才逐渐兴旺起来。我们主要是依靠化石的研究来推断哺乳动物出现的时间。由于化石只包括动物身体较硬的部分,如骨骼、牙齿等,而哺乳动物的一些重要特征,如温血、毛皮等并不能变为化石,科学家必须从骨骼上另找研究线索。
研究发现,哺乳动物的骨骼有两个共同特征。其一是特殊的颚骨。哺乳动物的左右下颚骨各由完整的一块组成。其二,哺乳动物中耳腔内有几块小骨头。由此,我们便可以推断哺乳动物出现的年代了。
38亿年来,在地球上形成和成长起了“生命之树”,人类是这棵生命之树上最奇异的枝条。人类是生命最复杂、完美和高能的物质结构。人类的产生是千万相关事件幸运结合的意外结果。
人类起源于新第三纪中新世的森林古猿中的一支,经过腊玛古猿(晚中新世到早上新世)和南方古猿(中、晚上新世)两个过渡阶段的演化,终于在上新世末-第四纪初出现了真正的人类,从而有了人类及其文化、社会形态。
物种灭绝
一株植物枯萎,一只动物死亡,有时并不仅仅意味着单个生命有机体的消失,也许凑巧是整个此类物种的灭绝。1987年6月6日,最后一只黑海雀死去后,这种南美洲特有的雀科鸣鸟就此灭绝——在地球上永远永远地消失了。
物种不复存在的想法由于与神学相悖,致使许多人难以接受。但早在十八世纪末以前,博物学家们开始一致同意,在地球历史上,物种灭绝曾经多次出现。灭绝的走兽,特别是那些一度在地球上四处游荡的恐龙和其它庞大的野兽。它们遗留的化石使人们张口结舌、目瞪
口呆。达尔文在南美洲发掘出几个“灭绝怪物”的化石。他在《物种起源》写道:“我想恐怕再也也没有人比我对物种灭绝更加惊奇了。”
目前,科学家认为,物种灭绝一直是生命进程中的一部分。芝加哥大学古生物学家大卫·劳普David M. Raup估计。以往存活物种的百分之九十九现在已经灭绝。二十世纪八十年代,劳普和同事杰克·塞普科普斯基(Jack Sepkoski)详细深入地研究化石记录后,公布
了对物种灭绝“背景”比率的研究结果,即有机体在地球生命史中灭绝的正常比例。化石记录表明,物种至少经历了五次大消亡或者大灭绝。从地质学角度来看,在极短的时间内。灭绝的比例急剧地上升。根据劳普的研究,规模最大的物种灭绝发生在大约 2.25-2.45亿年似
前,消亡的物种竟占存活物种的百分之九十六之多。所有物种的四分之三,包括最后一代恐龙,在0.65亿年前的大灭绝中消失。
对于这些大灭绝、科学家们提出了许多理论。有些科学家认为,起因是当大陆板块从热带向极地漂移时,全球气候发生的变化。还有一些科学家宣称。大规模的小行星群或者彗星群与地球相撞,产生世界范围的尘云,遮住了阳光。致使气温下降,导致了物种大灭绝。地
质学家和古鸟类学家仍然在为这些和其它一些理论找证据。
物种灭绝和物种进化关系密切。达尔文发现,关于物种和生命形式更替阶段之间的关系,灭绝物种的化石是绝妙的解释。达尔文还意识到,新物种的产生与现存物种的消亡密切相关。在《物种起源》中他写道:“新物种的出现和旧物种的消失……紧密地联系在一起。”
关于物种灭绝以及它在物种形式(新物种的形成)中的作用,进化论生物学家不断提供全新的思想。富有影响的思想之一来自哈佛大学的斯蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)和美国自然历史博物馆的奈尔斯·埃尔德雷德(Niles Eldredge)。他们的断续性平衡理
论认为,物种进化过程中,每隔一段较长时期的稳定,就会有短期的急剧变化;其时某些物种灭绝,某些新物种出现。也就是说,在大约几百万年的时间里,一定数量的物种灭绝后,剧变就会发生,物种灭绝为新物种提供足够的进化空间。
地球正处于另一次物种大消亡中,小行星绝不是此次灭绝的原因。目前的大灭绝是非常完善的物种——智人(现代人的学名)活动的结果。由于生境破坏破坏、环境污染、现代工业的恶果、迅速的人口增长,致使每天都有几十种动植物灭绝。也许在随之而来的几百万年内,物种大灭绝为新物种的发展提供了余地。但是,正如达尔文所言,一个物种消逝后将决不再现”。今天的植物、昆虫等动物一旦灭绝,将永远不会再次出现
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