水与生命绪论.pptx
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1、2010/2011/1水与生命水与生命水的星球水的星球生命之源生命之源水与文明水与文明水的危机水的危机珍爱水资源珍爱水资源2010/2011/1水与生命水与生命一、地球一、地球水的星球水的星球地球的历史地球的历史地球,水球!地球,水球!水的来源水的来源水与地貌水与地貌2010/2011/1水与生命水与生命地球形成示意地球形成示意图2010/2011/1水与生命水与生命水是地球表面数量水是地球表面数量最多的天然物质,最多的天然物质,它覆盖了地球它覆盖了地球70%70%以以上的表面。上的表面。将海洋中所有水平将海洋中所有水平均铺盖在地球表面,均铺盖在地球表面,会形成会形成27002700米厚的米厚
2、的水圈。水圈。在太阳系家族中独在太阳系家族中独一无二一无二.蓝色星球色星球2010/2011/1水与生命水与生命水的来源水的来源水的来源假说有水的来源假说有3030多种多种.水来自水来自地球内部地球内部水来自水来自太空太空2010/2011/1水与生命水与生命组成原始地球的尘埃内部蕴组成原始地球的尘埃内部蕴藏着许多结晶水合物。如藏着许多结晶水合物。如CaS0CaS04 42H2H2 20 0、CaClCaCl2 2.6H.6H2 2O O等,等,结晶水在地球内部高温作用结晶水在地球内部高温作用下离析出来就变成了水蒸汽,下离析出来就变成了水蒸汽,喷发出来的水蒸汽就是地球喷发出来的水蒸汽就是地球上
3、的水的先驱。上的水的先驱。当大气温度降到当大气温度降到100100,空中,空中的水蒸汽达到饱和时便冷却的水蒸汽达到饱和时便冷却成云,以降水形式落到地面成云,以降水形式落到地面上来,聚集在低洼处,最后上来,聚集在低洼处,最后汇集形成海洋。汇集形成海洋。目前每年仍然有目前每年仍然有660km660km3 3水从水从地幔逸出。地幔逸出。水来自地球内部水来自地球内部2010/2011/1水与生命水与生命水来自太空水来自太空美国科学家提出一种新的假说美国科学家提出一种新的假说海水来自冰彗星海水来自冰彗星雨。雨。有人计算认为由有人计算认为由“火山喷发火山喷发”释放的水汽只能解释释放的水汽只能解释目前海水总
4、量的目前海水总量的50-70%50-70%。19871987年,科学家从卫星年,科学家从卫星获得高清晰度的照片中发现一些过去从未见到过的获得高清晰度的照片中发现一些过去从未见到过的黑斑,或者说是黑斑,或者说是“洞穴洞穴”。科学家认为,这些。科学家认为,这些“洞洞穴穴”是冰彗星撞击地球造成的。根据卫星监测发现是冰彗星撞击地球造成的。根据卫星监测发现地外彗星的地外彗星的“冰泥球冰泥球”和和“太空雪球太空雪球”等正源源不等正源源不断来到地球的事实认为,有相当部分的水应从断来到地球的事实认为,有相当部分的水应从“天天上来上来”,即来自冰彗星雨和,即来自冰彗星雨和C C型小行星等含水物质。型小行星等含水
5、物质。2010/2011/1水与生命水与生命地球上自从有了水以后,全球的陆地表面,地球上自从有了水以后,全球的陆地表面,无时无刻不在遭受着流水的侵蚀。无时无刻不在遭受着流水的侵蚀。2010/2011/1水与生命水与生命水与地貌水与地貌河流河流侵蚀作用侵蚀作用冰川冰川侵蚀作用侵蚀作用地下水地下水侵蚀作用侵蚀作用海洋海洋侵蚀作用侵蚀作用2010/2011/1水与生命水与生命河流河流 2010/2011/1水与生命水与生命冰川对所经之处冰川对所经之处的岩石产生强烈的岩石产生强烈的磨蚀作用,通的磨蚀作用,通常会形成冰斗、常会形成冰斗、角峰、刃脊和角峰、刃脊和U U形谷等典型冰川形谷等典型冰川地貌特征。
6、地貌特征。冰川冰川2010/2011/1水与生命水与生命l在石灰岩地区,在石灰岩地区,地下水中溶解二地下水中溶解二氧化碳后,对石氧化碳后,对石灰岩产生强烈的灰岩产生强烈的溶蚀作用,形成溶蚀作用,形成地下洞穴奇观。地下洞穴奇观。地下水地下水2010/2011/1水与生命水与生命l由于海水中由于海水中矿物质含量较矿物质含量较高,海洋侵蚀高,海洋侵蚀作用更加强烈,作用更加强烈,形成独特海岸形成独特海岸地貌。地貌。海洋海洋2010/2011/1水与生命水与生命二、水二、水 生命之源生命之源生命生命起源理论起源理论生命生命起源条件起源条件生命生命起源过程起源过程生物进化生物进化2010/2011/1水与
7、生命水与生命生命起源于地球演化历史的早期阶段。生命起源于地球演化历史的早期阶段。原始海洋是地球生命的母体和摇篮。原始海洋是地球生命的母体和摇篮。生命起源是通过化学进化过程。生命起源是通过化学进化过程。原始生命在海洋中诞生、演化经历了原始生命在海洋中诞生、演化经历了10101515亿年,距今亿年,距今3 34 4亿年,生命才从海洋走亿年,生命才从海洋走向陆地。向陆地。化学化学进化理化理论2010/2011/1水与生命水与生命“新自生新自生论”2020世纪世纪7070年代末在太平洋中年代末在太平洋中脊附近发现的水热喷口脊附近发现的水热喷口(hydrothermal vent)(hydrotherm
8、al vent)生态生态系统。系统。一些学者把大洋中的水热喷一些学者把大洋中的水热喷口环境看作是地球早期化学口环境看作是地球早期化学进化和生命起源的自然环境进化和生命起源的自然环境模型:地球上的生命就是在模型:地球上的生命就是在类似水热喷口的环境中通过类似水热喷口的环境中通过非生物的有机合成在地球的非生物的有机合成在地球的早期形成的早期形成的 2010/2011/1水与生命水与生命生命起源原材料:生命起源原材料:原始大气中成份;原始大气中成份;能量来源:火山、能量来源:火山、宇宙射线、雷电;宇宙射线、雷电;产生场所:原始产生场所:原始海洋。海洋。原始地球条件原始地球条件2010/2011/1水
9、与生命水与生命其它条件其它条件没有氧气,最初没有氧气,最初形成的生命物质形成的生命物质不会被氧化降解;不会被氧化降解;粘土矿物的化学粘土矿物的化学催化作用;催化作用;太阳和紫外线辐太阳和紫外线辐射对有机分子的射对有机分子的浓缩作用等。浓缩作用等。2010/2011/1水与生命水与生命生命起源生命起源1 1、从化学演化期到产生最简单的生命形式包、从化学演化期到产生最简单的生命形式包括括4 4个阶段:个阶段:1 1)、从)、从无机小分子物质生成有机小分子无机小分子物质生成有机小分子物质物质(单糖、核苷酸等单糖、核苷酸等);2 2)、从)、从有机小分子物质形成有机高分子有机小分子物质形成有机高分子物
10、质物质(蛋白质、核酸等蛋白质、核酸等);3 3)、从)、从有机高分子物质组成多分子体系有机高分子物质组成多分子体系;4 4)、从)、从多分子体系演变为原始生命多分子体系演变为原始生命原核原核细胞。细胞。2010/2011/1水与生命水与生命米勒米勒实验19531953年由美国芝加年由美国芝加哥大学研究生米勒哥大学研究生米勒(S.L.MillerS.L.Miller)在)在其导师尤利其导师尤利(H.C.UreyH.C.Urey)指导)指导下完成。下完成。2010/2011/1水与生命水与生命l原始地球火山活动形成局原始地球火山活动形成局部高温缺氧地区,使得附近部高温缺氧地区,使得附近水池里大量的
11、氨基酸、核酸水池里大量的氨基酸、核酸等有机物和水作用形成等有机物和水作用形成“有有机汤机汤”。l当水池由于高温蒸发干枯当水池由于高温蒸发干枯时,氨基酸弱聚合脱水反应时,氨基酸弱聚合脱水反应形成多肽等高聚物。形成多肽等高聚物。l后由雨水搬运到海洋,自后由雨水搬运到海洋,自我装配形成蛋白质。为生命我装配形成蛋白质。为生命起源提供了所需的有机分子。起源提供了所需的有机分子。2010/2011/1水与生命水与生命l前前苏苏联联生生物物化化学学家家奥奥巴巴林首先提出。林首先提出。l团团聚聚体体学学说说认认为为,生生物物大大分分子子主主要要是是蛋蛋白白质质溶溶液液和和核核酸酸溶溶液液合合在在一一起起时时,
12、可可形形成成团团聚聚体体小小滴滴,这这就就是是多多分分子子体体系系,它它具有一定的生命现象。具有一定的生命现象。l在在该该假假说说中中,海海水水是是不不可可或或缺缺的的,它它被被认认为为是是生命的摇篮。生命的摇篮。白明胶(蛋白质)阿拉伯胶(多糖)白明胶(蛋白质)阿拉伯胶(多糖)混合混合 团聚体(小滴)团聚体(小滴)Oparin的团聚体学说:的团聚体学说:2010/2011/1水与生命水与生命福克斯的微球体学福克斯的微球体学说19601960年美国生物化学家福克斯年美国生物化学家福克斯提出,提出,学说认为,早期的地球温度很学说认为,早期的地球温度很高,足以使简单的化合物形成高,足以使简单的化合物
13、形成复杂的化合物。复杂的化合物。19551955年,福克年,福克斯就开始进行实验。他把各种斯就开始进行实验。他把各种氨基酸的混合物加热到氨基酸的混合物加热到200200,3 3小时后,产生了形似蛋白质的小时后,产生了形似蛋白质的分子链,被称为类蛋白。分子链,被称为类蛋白。19601960年,福克斯又把酸性类蛋白放年,福克斯又把酸性类蛋白放入稀酸中加热溶解,冷却后缩入稀酸中加热溶解,冷却后缩结成团,形成微球体。结成团,形成微球体。福克斯的类蛋白微球体假说否福克斯的类蛋白微球体假说否定了生命发生对原始海洋的依定了生命发生对原始海洋的依赖,因而被称为赖,因而被称为“陆相陆相 起源派起源派”。类蛋白质
14、类蛋白质 浓缩浓缩 微球体微球体 2010/2011/1水与生命水与生命最原始的生命形式或最原始的生命形式或细胞是异养的胞是异养的无论哪一种多分子体系具备以下特征的综合,那么无论哪一种多分子体系具备以下特征的综合,那么原始生命诞生了。原始生命诞生了。(1 1)具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊)具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡。泡。(2 2)囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。)囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。(3 3)能选择性地从周围环境中吸纳)能选择性地从周围环境中吸纳“食物食物”。(4 4)利用)利用“食物食物”的分解,复制自身一部分起核心的分解,复制自身一部分起
15、核心作用的大分子。作用的大分子。(5 5)囊泡因大分子增多而)囊泡因大分子增多而“生长生长”和和“繁殖繁殖”。2010/2011/1水与生命水与生命生物生物进化化19831983年,古生物学家年,古生物学家在澳大利亚西部皮尔在澳大利亚西部皮尔巴拉的瓦拉乌纳岩层巴拉的瓦拉乌纳岩层内,发现了一些呈丝内,发现了一些呈丝状和放射状的细菌化状和放射状的细菌化石。距今有石。距今有3535亿年的亿年的历史,也就是说在地历史,也就是说在地球固体表面形成球固体表面形成3 3亿亿年后,地球生命就已年后,地球生命就已诞生。诞生。2010/2011/1水与生命水与生命l原始生命诞原始生命诞生后,由化学生后,由化学进化
16、转变为更进化转变为更复杂的生物进复杂的生物进化化2010/2011/1水与生命水与生命水与人水与人类文明文明人类文明的人类文明的发源地发源地人类文明的人类文明的血脉血脉傍水而居傍水而居水的水的哲理哲理2010/2011/1水与生命水与生命四大文明四大文明2010/2011/1水与生命水与生命八水绕长安八水绕长安有水的地方有城有水的地方有城市的兴起;市的兴起;人人类文明的血脉文明的血脉由水而兴,因水由水而兴,因水而衰;而衰;楼兰古国楼兰古国今日世界上几乎今日世界上几乎所有的著名城市所有的著名城市也都依水而建,也都依水而建,傍水而生。傍水而生。2010/2011/1水与生命水与生命上善若水,厚德载
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