孕育生命的摇篮.doc

孕育生命的搖籃 : 生命起源的過程
地球環境的演變與生命的發展
地球約於46億年前形成，當時的地球環境相當炙熱，並不適合生物的生
存，但慢慢隨著地球形成降雨而溫度漸漸降低，造就了生命發生的環境，
從此地球上的生命經過幾十億年的演變，而成為今日生物豐富的面貌。
大氣成分的演變
（1）約46億年前地球剛形成之際，大氣中主要的氣體為：氫氣、氦氣、
甲烷及氨等氣體。
（2）因地球萬有引力不強，導致無法將較輕的氣體留在地球上，使得氫
氣與氦氣散逸到太空中。
（3）原始地球上火山活動劇烈，地球內部的氣體隨著火山的噴發而出現
於大氣層中，這些氣體主要有：水氣、二氧化碳和氮氣等。
（4）隨著地球漸漸冷卻，水氣凝結成水而降落地表，形成原始海洋。而
部分的二氧化碳溶解於海洋中，和海洋中的鈣質結合形成石灰岩。
（5）行光合作用的生物出現後，使用二氧化碳作為光合作用的原料，並
釋放出氧氣，因此使得氧氣的含量增加，二氧化碳的量則減少。
（6）大氣的成分不斷地演變，直至今日，大氣中的主要氣體為：氮氣、
氧氣、水氣、二氧化碳及其他氣體等。

以下將介紹地球環境演變及生命發生的過程：
1、地球形成之初，火山活動頻繁，整個地球呈現熔融狀態，不適合生
命的發生。
2、火山噴發出的水氣形成降雨，降雨使得地表慢慢冷卻，形成岩石地層，
而後雨水累積形成原始海洋。而火山噴發出的水氣、氨、甲烷及二氧化
碳就是當時大氣的主要成分。
3、原始大氣經過閃電作用，各氣體之間發生反應而互相結合，形成許多
新的物質，這些物質形成後融入海洋中，而後在海洋中又不斷反應結合
及改變，而形成原始的生命型態。而大約在35億年前形成最早的生命。
4、原始生命形成後，經過35億年不斷的演變與改變，而形成地球上各式
各樣的生命型態。而生命的發生也因地球環境不斷的改變，各種生物不
斷演變出現在地球上，也有些生物因不適應環境而消失。
5、生命的發生依循著以下幾個原則進行：
（1）從單細胞的生物演變為多細胞生物。
（2）從構造簡單的生物演變為構造複雜的生物。
（3）從海洋生物演變為陸地生物（大部分生物依此方向演變）

生物與非生物的區別
生物
生物的個體均能表現出各種的生命現象，這些現象包括：生長、代謝、感
應、繁殖等現象，生物體包括：動物、植物、菌物與微生物等
而生物若要表現出生命現象，則需要陽光、空氣、水和養分等生命生
存的基本物質來維持生命。而大部分生命所使用的能量來自於太陽，透過
行光合作用的生物將太陽能轉化成其他生物可以利用的型式，供給生物利
用來維持生命現象的運轉。
註：有些生物棲息於海底火山附近，以火山湧出的物質與能量維生，是少
數不需要依賴陽光而能生存的特例。
非生物
不能表現生命現象的物體，例如：岩石、塑膠及各種礦物等。

生命生存的環境
大氣的重要性
（1） 大氣中的二氧化碳、甲烷等溫室氣體，能夠將部分由地表反射的
光線再次反射回到地球上，藉此來維持地球的溫度。
（2） 太空中的物質，受到地球萬有引力的吸引而墜落至地球上，這些
物質在墜落的過程中，因高速摩擦大氣層而產生高溫通常會使太
空物質燃燒殆盡，而不至於讓這些物質撞擊到地球表面，使地球
上的生物獲得保護。
（3） 大氣中的氧氣是生物呼吸所需要的氣體，二氧化碳則是行光合作
用的原料，臭氧則具有吸收有害紫外線的功能，水氣造成的天氣
變化讓水可以循環利用，而氮氣可以轉變成生物體內重要的組成
構造。大氣中的氣體對於生物的生存有著重要的影響。
氣體 比例 重要性
氮氣 78% 氮為組成蛋白質的元素
氧氣 21% 提供生物呼吸、幫助燃燒
氬氣 1% 穩定的氣體、用於有色燈管
水氣 0%-4% (含量會變動) 影響天氣變化
二氧化碳 少量 (含量會變動) 植物行光合作用的原料 與溫室效應有關
臭氧 少量 (含量會變動) 吸收紫外線

水的形成過程與水循環
水的形成過程
約40億年前，因原始地球慢慢地冷卻，使得大氣中的水氣凝結而形成降
雨，雨水流經地表形成河川、湖泊，而後匯聚而形成海洋。
雨水屬於淡水，於地表上形成河川、湖泊、冰川，有些流至地下而形成地
下水，這些淡水資源是陸地生物生存所需要的水的來源，相當重要。
而地表的淡水在流經岩石時，會將岩石中的礦物質溶解出來，這些礦物質
隨著河川流入大海中，經過長時間的累積，形成現今海洋的面貌。海洋中
最主要的礦物質鹽類為氯化鈉，是造成海水鹹味的主因，其次則為氯化
鎂，使海水嚐起來帶有些苦味。
現今地球海洋面積佔全球總面積的70％，主要有太平洋、大西洋、印度洋
與北極海，其中以太平洋的面積最大。
水循環的過程
透過太陽所提供的能量，使得水能夠於海洋、大氣及陸地間不斷的以液
態、氣態及固態轉換循環的過程，稱為水循環。水循環的過程主要包括：
蒸發、凝結及降水三個過程，以下將作詳細介紹：
（1）蒸發：
海水、淡水及生物體內的水分藉由太陽的蒸發，使得液態的水轉變為水蒸
氣，而進入大氣之中。
（2）凝結：
水蒸氣在不斷上升到大氣的過程時，因高空溫度不斷的降低，使得水蒸氣
凝結成水滴或冰晶，而形成天空中的雲。（所以我們平日所觀察到的雲，
是由液態的水滴及固態的冰晶所組成的，而不是氣態的水蒸氣喔！）
（3）降水：
當雲朵中水滴或冰晶的數量累積越來越多時，受到地球重力的影響，雲朵
中的水就會以雨、雪或冰雹的型式降落到地表或海洋中。而降落於地表的
水就會儲存於河川、湖泊、地下水等水體中，是陸地生物賴以維生的重要
淡水資源。而後陸地、海洋及生物體中水再透過太陽的蒸發，又進入下一
次的水循環過程。

陸地與土壤的形成過程與功能
地球陸地占地表面積的30％，主要由岩石所組成，岩石經過風吹、日曬、
雨淋等大自然風化作用及生物活動所造成的破壞，使得岩石變成碎塊，碎
塊再變成碎屑，最後形成地表中的砂及土壤。土壤中所蘊含的水分、空氣、
礦物質等，能提供陸地生物生長所需；而土壤中的物質也經由河川或風力
傳送到大海中，提供海洋生物礦物質的來源。
當然陸地環境的多樣化，提供生物多樣化棲息的空間，使得各式各樣的生
物能夠生活於陸地上。