第三章 自然系统的演化发展.pptVIP

第三章 自然系统的演化发展 继康德之后，赖尔把历史演化的观点带进了地质学，提出了地质渐变论。这个学说使人确信，“不仅整个地球，而且地球今天地表面以及生活于其上的植物和动物，也都有时间上的历史。” 1859年达尔文出版了《物种的起源》，从科学的角度提出了生物进化论，揭示了整个生物界的历史性。 一、自然界演化的图景 自然界的演化主要是由宇宙的起源、地球的起源、生命的起源和人类的起源构成的。合称为“四大起源”。 从大爆炸开始至10－43 秒（普朗克时间）之间有一个过渡的混沌状态，它包含有随机的量子涨落以及由初始状态的一种临界不稳定性造成的许多被称为“泡沫”的区域。随着宇宙的膨胀，温度的下降，宇宙进入到一个叫做“假真空”的状态，这种“假真空”不同于真的物理真空，它具有巨大的负压力，引起引力排斥效应，使宇宙从大约10－35秒后发生按指数急剧的膨胀即所谓“暴胀”，以致宇宙在这一极短的时间（10 －35 －10－32秒）半径增加了约1050倍。在暴胀结束后（10－32－10－6秒），宇宙进入对称破缺阶段，由“假真空”态转变为“真真空”态，其多余的能量释放出来，在“真真空”中产生了诸如夸克、轻子之类的最基础的基本粒子，标志着宇宙的诞生。 而随着宇宙温度和密度的逐步降低，宇宙又经历了以下几个演化阶段： （1）基本粒子形成阶段。（2）辐射阶段或核合成阶段。这个阶段从宇宙时为1 秒开始持续到一万年。（3）实物阶段。宇宙时一万年后，形成稳定的原子。大约在宇宙时70万年左右形成原子星系。当宇宙时为50 亿年时，开始形成第一代恒星。恒星的演化，按目前广为接受的弥漫说，一般经历四个阶段：引力收缩阶段；主序星阶段；红巨星阶段；脉冲星阶段或爆发阶段和高密阶段。在恒星演化的特定阶段和特定条件下，在宇宙之一隅出现了太阳系以及作为太阳系一个成员的地球。 观看科教片《宇宙与人》 2、地球的起源和演化 首先是地球内部圈层的形成和演化。按照“冷”起源说，形成原始地球的那部分物质的温度开始时比较低，后来在各种因素作用下，重元素下沉形成地核，轻元素上浮形成地幔。 其次是地球外部圈层的形成和演化。由于地幔物质增温，被禁锢在地幔物质中的一氧化碳、甲烷、氨等气体逸出地表。形成原始大气圈。早期的大气中含有大量的水汽，由于地表温度下降，水汽便凝结成雨降到地面。经过漫长的地质年代形成了海洋，集聚在大陆上的水形成江河、湖泊以及地下水。这些水息息相通，形成连续的水圈。这样，就形成地球的内三圈（地核、地幔、地壳）和外三圈（岩石圈、水圈、大气圈）。生命形成发展后还有生物圈。 再次是地壳运动。根据板块学说，整个地壳被划分为若干个大的板块，板块驮在地幔软流圈之上，随着软流圈的热对流发生移动，由板块的水平运动控制的垂直运动造就了丰富的地貌。 3、生命的起源和进化 原始生命的起源和发展需要经过化学进化和生物进化两个阶段。 生命起源的化学进化阶段，一般认为在地球诞生之后大约十多亿年的时间。生命起源的化学进化过程大致经历了如下四个阶段： （1）从无机小分子合成有机小分子（2）从有机小分子合成生物大分子（3）从生物大分子组成多分子体系 （4）从多分子体系演变为原始生命。 如果把演化比作赛场，将寒武纪生命大爆发的不同动物门类与现生动物门类进行对照，人们不难发现，在漫漫五亿多年的时空之旅中，曳鳃动物、星虫动物、箭虫动物、尾索动物和海豆芽等则恪守祖先的原本，忠诚地将祖先的特征、体态、行为和生活方式一代又一代遗传下来。而节肢动物一直在快跑，脊椎动物先是慢走，后来急起直追，沿着鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类的方向演化，最后由哺乳类动物分化出了人类。展现了生命的波澜壮阔、多彩多姿。 4、人类的起源和进化 人类是从脊椎动物灵长目中的猿分化出来的。劳动是促成这一进化的重要条件。能制造工具的人类大约出现在距今300万年前。人类的起源和进化大体上分为以下四个阶段： （1）类人猿：在1400万年前。能使用天然工具，但还不会制造工具 （2）猿人：大约生存于距今300万到30万年前，是人类的直接祖先，他们已能制造石器， （3）早期智人（古人）：大约出现于20多万年前，他们学会了人工取火， （4）晚期智人（新人）：大约出现在4－5万年前旧石器时代晚期 ，能够布置陷阱捕捉猛兽，能够摩擦取火，用兽皮等做简易房屋。 如今，人类已经能够在分子水平上通过基因工程来“修改”生命，甚至创造出新的生命形式。当代生命科学已发展到足以改造人类自身，改变人类的自然本性的程度。它已经可以在如下不同层次上对人的生命载体进行技术操作：一是对外形的“修改”或“补充”，如五官整形、断肢再植等；二是对体内器官的治疗和移植，包括天然器官和人造器官的移植；三是在细胞水平上的操作，诸如体外受孕、试管婴儿，以及包括