Интегрированный урок . Научная дискуссия по теме: «Происхождение Земли и жизни на ней»
методическая разработка по астрономии (11 класс) по теме

Интегрированный урок

Биология - Химия - Физика

Научная дискуссия

по теме:

«Происхождение Земли и жизни на ней»

                                                                                   Учитель физики - Хабарова О.Н.            

                                                                                       Учитель биологии: - Грибанова Н.А.

г. Благовещенск

МОАУ гимназия № 25

2014 г.

ИНТЕГРИРОВАННЫЙ УРОК БИОЛОГИЯ - ХИМИЯ - ФИЗИКА

НАУЧНАЯ ДИСКУССИЯ ПО ТЕМЕ: «ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗЕМЛИ И                  ЖИЗНИ НА НЕЙ»

                                                                                  Учитель биологии: Грибанова Н.А.                  

                                                                              Учитель физики - Хабарова О.Н.

ЦЕЛЬ:

1.  Рассмотреть различные точки зрения о происхождении Земли, жизни на ней.
2. Продолжить формирование научного мировоззрения.

ОБОРУДОВАНИЕ: Телевизор, DVD, видеофильм «Происхождение планет Солнечной системы», экран.

НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ: Таблицы самодельные.

Эпиграф урока:

«Ни один факт не получает окончательного признания до того, как он будет проверен разными учёными».

Б. А. Воронцов-Вельяминов.

Урок начинается со слов ведущего:

ВЕДУЩИЙ: Крутится, вертится шар голубой,

                       Давнюю тайну являет собой

                       Как появился? Откуда взялся?

                       Круглым таким, почему удался?

                       Люди и звери, откуда пришли?

                       Можно ли выпытать тайну Земли?

Наблюдая окружающий нас мир, мы всюду видим живые существа, мы окружены живыми существами, да и сами принадлежим к их числу. Поэтому понятно, что каждого человека интересует, откуда эти существа возникли, как появилась сама Земля? Что это: божий дар? Случайность? Или закономерность в развитии природы? Мы с вами попытаемся ответить на эти вопросы, выслушаем разные точки зрения.

На эти вопросы религия всегда находила ответ.

ПРЕДСТАВИТЕЛЬ РЕЛИГИИ:

Вначале бог сотворил Землю и небо. Земля же была пуста и безводна, и Тьма над Бездною: и дух Божий носился над водой. И сказал Бог: «Да будет свет». И стал свет. И увидел Бог свет, что он хорош , и отделил он свет от тьмы. И назвал Бог свет днём, а тьму ночью.

День первый. И сказал Бог: «Да будет твердь посреди воды». И создал Бог твердь и отделил воду, которая под твердью, от воды, которая над твердью и назвал твердь Небом.

День второй. И сказал Бог: «Да соберётся вода, которая под небом в одном месте, и да явится суша. И стало так. И назвал Бог сушу Землёй, а собранную воду назвал Морями. И сказал Бог: « Да произведёт, произрастит Земля зелень, траву, сеющую семя, дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на Земле. И стало так.

День третий. И сказал Бог: «Да будет светила на тверди небесной для отделения дня и ночи, и для знамений и времён, и дней, и годов. И да будут они светильниками на тверди небесной, чтобы светить на Землю». И создал Бог светила два великие: светило большое для управления днём, и светило меньшее - для управления ночью. И поставил их Бог на тверди небесной, чтобы светить на Землю.

День четвёртый. И сказал Бог: «Да произведёт вода пресмыкающихся - душу живую, и птицы, да полетят над землёй по тверди небесной. И сотворил Бог говоря: «Плодитесь и размножайтесь. И наполняйте воды в морях. И птицы размножайтесь на земле».

День пятый. И сказал Бог: «Да произведёт Земля душу живую по году своему, скотов, и гадов, и зверей земных по роду их». И стало так. И сказал Бог: «Сотворим человека по образу своему и подобию». И сотворил бог мужчину и женщину, и благословил, говоря: «плодитесь и размножайтесь». Так совершены небо и земля и все воинство их. И завершил Бог к седьмому дню дела свои, которые делал он и кончил в день седьмой от дел своих. И благословил Бог день седьмой, и освятил его, ибо в оный день почил от всех дел своих, которые творил и создал.

1 УЧЕНЫЙ МАТЕРИАЛИСТ:

Я придерживаюсь гипотезы о зарождении Земли по теории Канта и Лапласа. Эта гипотеза основана на том, что Земля и планеты Солнечной системы возникли из первичной раскалённой атмосферы Солнца. Сгустки первичной раскалённой атмосферы образовали вокруг Солнца кольца. При остывании эти кольца преобразовались в отдельные планеты Солнечной системы. Так возникла солнечная система.

ВОПРОС ОППОНЕНТА: Почему гипотеза Канта и Лапласа не получила своего научного признания?

2 УЧЕНЫЙ-МАТЕРИАЛИСТ:

Существуют новые данные, которые представили учёные-геофизики, изучавшие магнитность и электропроводность горных пород, а также данные, полученные сейсмическим методом. По этим данным Земля состоит из оболочек: земная кора, мантия и ядро. Также выяснилось, что оболочки находились в твёрдом состоянии. А по гипотезе Канта и Лапласа внутри Земли должен находиться  жидкий расплав.

3 УЧЕНЫЙ-МАТЕРИАЛИСТ:

Я придерживаюсь гипотезы Джеймса Джинса. Джеймс Джине родился в 1877г. в Лондоне, в 1900г. окончил Кембриджский университет и в течении ряда лет изучал строение и эволюцию звёзд, туманностей. Джеймс считал, что планеты образовались из струи вещества, вырванной из Солнца силой притяжения.

ВОПРОС ОППОНЕНТА: Почему гипотеза Джинса оказалась несостоятельной?

4 УЧЕНЫЙ-МАТЕРИАЛИСТ:

Я полностью поддерживаю гипотезу О. Ю. Шмидта. О. Ю. Шмидт родился в 1891г. По его гипотезе Солнечная система образовалась из холодного газопылевого облака, которое беспорядочно вращалось вокруг Солнца, незадолго до этого образовавшегося. Но со временем, взаимодействуя друг с другом, и обмениваясь энергией, облако скрещивалось и приняло правильную форму и правильную траекторию движения.

Более крупные частицы притягивали к себе мелкие и постепенно образовались планеты. Земля, по подсчётам учёных, до современных размеров росла несколько сот миллионов лет. Холодная на поверхности, она разогревалась внутри за счёт распада радиоактивных элементов. Более тяжёлые образовали ядро, а мелкие - кору.

ВОПРОС ОППОНЕНТА:

Как первоначальное газопылевое облако могло окружать Солнце и получить момент вращения, имеющийся сейчас у планет?

ВОПРОС ОППОНЕНТА: Какова природа магнитного поля Земли?

УЧЕНЫЙ МАТЕРИАЛИСТ о происхождении атмосферы и гидросферы:

Составной частью всех гипотез было на момент образования Земли, атмосферы и гидросферы: Земля представляла шар кипящей лавы с остывающей коркой. На Земле происходили глобальные катастрофы, вулканические извержения, землетрясения. Вместе с лавой на поверхность выходили газы, которые и образовали атмосферу. В первобытной атмосфере не было свободного кислорода, он входил в состав сернистых соединений и шёл на окисление различных веществ. Кроме того, на поверхность выходили соединения галогенов, водородные соединения, аммиак и вода. Вернее, водяной пар, который образовал ядовитое облако, преграждавшее путь солнечному теплу. Ядерные реакции не вечны, солнечное тепло слабо поступает, планета стала остывать, и пар стал конденсироваться на поверхности. Образовались первобытные океаны с ядовитой водой.

ДЕМОНСТРАЦИЯ: фрагмент в/ф. «Происхождение солнечной системы»

ВЕДУЩИЙ:

2,5 миллиарда лет понадобилось для того, чтобы сформировалась планета, ещё 600 миллионов лет потребовалось, чтобы возникла атмосфера и гидросфера. А как возникла жизнь на Земле?

ВЕДУЩИЙ:

И так, уважаемые астрономы, физики попытались нарисовать картину формирования планеты. При помощи экспериментов и научных данных им удалось доказать, что Земля начала своё существование. Как зарождалась жизнь на ней?

БИОЛОГ 1:

Представление о возникновении жизни на ней в течение веков претерпели существенные изменения. В античное время и в средние века уровень развития в биологии был очень низким. Серьёзные выводы делались на основании поверхностных и недостоверных наблюдений. В эти периоды были распространены взгляды о том, что живые организмы возникают из неживого материала. Вполне серьёзно считали, что лягушки в пруду возникают из тины, черви - из навоза, мухи, клопы и тараканы - из грязи. Видный учёный средневековья Ван Гельминт (1575-1640) в своей книге указывал на возможность зарождения мыши из грязного белья. Другой крупный учёный того же времени - врач Парацельс (1485-1540) опубликовал способ искусственного человека «гомонкулиуса».

БИОЛОГ 2:

Французский учёный Луи Пастер проделал следующий опыт: мясной бульон поместил в склянку с узким горлышком Ц-образной формы. Бульон кипятил, чтобы убить всех микробов. Проходили месяцы, а содержимое сосудов оставалось стерильным. Стоило, однако, один из таких сосудов повернуть так, чтобы содержимое в нем обмыло 11-образное колено, горлышко и стекло обратно в колбу, в ней вскоре началось гниение. Это происходило потому, что в бульон попали бактерии, находившиеся в 11-образной части горлышка. Результаты опытов Пастера убедили научный мир в невозможности самопроизвольного зарождения жизни из неживого в настоящее время.

ВОПРОС ОППОНЕНТА: Известно ли вам, что перед смертью Л. Пастер высказал сомнения в правильности своего вывода?

БИОЛОГ 2:

Л. Пастер работал над этой темой 20 лет. И сомнения его заключались в том, что человеку недостаточно времени для наблюдения молекул. Так путём отбора возник «генетический код» или «словарь», устанавливающий соответствие между триплетами нуклеотидов.

БИОЛОГ 1:

Молекулы, окружённые водной оболочкой, могут объединиться, образуя многомолекулярные комплексы, концерваты. В первичном океане концерваты обладали способностью поглощать различные вещества. В результате этого внутренний состав концервата претерпевал изменения, что вело к его распаду, или к накоплению веществ, т.е. к росту и изменению химического состава, повышающего устойчивость концервативной капли. Достигнув определённых размеров, концервативная капля могла распадаться на дочерние. Дочерняя и концерваторы, структура которых мало отличалась от капли, распадались. Продолжали существовать только те концерватные капли, которые вступая в какие-то элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава.

УЧИТЕЛЬ БИОЛОГИИ:

Мы видим, что Земля перенесла трудный путь формирования и развития жизни на ней. Но уничтожить её можно одним нажатием кнопки или медленной смертью самозаражения.

БИОЛОГ-ГЕОХИМИК:

Одна из гипотез о вечности жизни на Земле объясняет, что зародыши жизни на Земле - споры растений и микроорганизмов, будто бы рассеяны в космическом пространстве и переносятся с планеты на планету. Горячим сторонником этого взгляда выступал выдающийся учёный конца 19 века физикохимик С. Аррениус. Эту же точку зрения разделял советский крупный учёный биогеохимик академик В.И. Вернадский. Земля и окружающие планеты не изолированы друг от друга, между ними всегда происходит обмен материей. В среднем на Землю оседает пыли до 250 т/сутки. Предполагается, что вместе с метеоритами и пылью на Землю могут проникнуть споры, пыльца растений, микроорганизмы и т.д.

ВОПРОС:

А как обстоит дело с ультрафиолетовыми лучами, губительными для всего живого? Их интенсивность в космическом пространстве велика. И брали ли вы во внимание низкую температуру космоса?

ОТВЕТ:

Проделано немало экспериментов, доказывающих, что споры некоторых организмов переносят низкую температуру.

БИОЛОГ:

Предположим, что на Землю могут попадать живые организмы с метеоритами, следовательно, возможно, что жизнь на Земле возникла путём переноса её с других планет. Но возникает вопрос, а как она возникла на этих планетах?

ХИМИК:

В настоящее время наиболее широкое признание получила гипотеза о происхождении жизни на Земле, разработанная советским учёным академиком А.И. Опариным.

Уважаемые астрофизики нарисовали картину химического состава планеты и её температурный режим. Атмосфера состояла из свободного водорода и его соединений H2O, CN4, NH3 и поэтому носила восстановительный характер. Компоненты атмосферы подвергались воздействию различных источников энергии, жестокому, близкому к рентгеновскому, коротковолновому излучению Солнца - грозовых разрядов. В результате их воздействия химически простые компоненты атмосферы вступали во взаимодействие, изменяясь и усложняясь. Возникли молекулы сахара, аминокислот, азотистые основания, органические кислоты. На столе - схема прибора Миллера. Некоторые из этих реакций учёные смогли воспроизвести в лабораторных условиях. В 1953г. Американский учёный Л. С. Миллер, пропуская электрический разряд через смесь H2, H2O, CN4, NH3. получил смесь нескольких аминокислот и органических соединений. Этот эксперимент был повторён разными учёными в разное время, исходные и конечные результаты были различными.

ВОПРОС: Чем ещё можно подтвердить эту гипотезу?

ОТВЕТ:

Возможность абиогенного синтеза органических соединений доказывается тем, что они обнаружены в космическом пространстве. В космосе обнаружен цианистый водород, формальдегид, муравьиная кислота и другие вещества. Всё это свидетельствует о том, что органические соединения могли возникнуть чисто химическим путём в условиях, существовавших на земле около 4 миллиардов лет назад. Реакции конденсации приводили к образованию линейных полимеров, полипептидов, имеющих случайную последовательность нуклеотидов.

БИОЛОГ:

Следующим важным шагом предбиологической эволюции было объединение способности нуклеотидов к самовоспроизводству. В свою очередь полипептиды или белки, синтезируемые на основе информации, заложенной в молекулах РНК, могут облегчать редупликацию этих после взрыва. Вот эти последствия:

1. 1. Резко нарушается водный режим на планете. Ослабление вертикальной циркуляции воздуха приведёт к тому, что водяной пар перестанет выноситься на дальние расстояния.

2. Ядерные взрывы приведут к изменению химического состава атмосферы

3. Почва и водоёмы окажутся сильно закислёнными.

4. Перепад температур приведёт к возникновению ураганов и массовым разрушениям прибрежных районов.

5. Массовые пожары и гибель растительности приведут к эрозии почвы.

6. Резко возрастёт интенсивность мутационных процессов.

7. Всё это приведёт к вымиранию многих видов.

2. Ядерная война сделает проблематичным и существование самого человека. Наиболее опасными могут быть следующие последствия:

1. Подрыв продовольственной базы.

2. Массовые эпидемии.

3. Резкий рост количества генетических нарушений.

4. Увеличение числа физиологических нарушений.

5. Рост числа психических нарушений.

УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ:

Чтобы предвидеть судьбу живого вещества не нужно изучать окружающие его геологические и астрологические условия и решать вопрос, будет ли его смерть вызвана следующим ледниковым периодом, вулканической деятельностью или гибелью самой Земли. Её жизнь измеряется той же временной шкалой, что жизнь измеряется той же временной шкалой, что жизнь Солнца и звёзд, а возможно и всей Вселенной. Земля может умереть от естественных внутренних причин или действия внешних сил. Радиоактивный распад в верхнем слое оболочки и в коре со временем уменьшится, и расплавленная магма в верхней части коры, вероятно, будет появляться очень редко. Горообразование и вулканическая деятельность ослабевают и станут незначительными. Реальная опасность, что Земля покроется океаном.

В случае удаления Луны на большое расстояние, на земле прекратиться ленное приливное трение, однако вращение Земли будет длиннее месяца. Именно эволюция Солнца определяет кинетическую энергию Земли. Возраст Солнца 5.5 млрд. лет. Для звезды такой массы это зрелый возраст. Оно станет более ярким, увеличится общее излучение примерно в 100 раз, что окажется гибелью для Земли. Температура поверхности Землю увеличится тогда в 3 раза, что станет значительно выше температуры кипения воды. Примерно через 2 миллиарда лет океаны станут кипеть, и жара разрушит всю существующую жизнь. Будет ли это последней судьбой Земли, или силы, действующие на больших интервалах времени и пространства, ещё раз изменяют её облик? Так случилось бы при столкновении Солнца с другой Звездой. Но это маловероятно. Вселенная может встать на путь катастроф плавления, не в химическом, а в ядерном и экологическом смысле.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: На экране видеофрагмент: «Планета Земля в трещинах».

Стихотворение «Стон Земли»:

Вращаясь в космосе в плену своей орбиты,

Не год, не два, а миллиарды лет,

 Я так устала... Плоть моя покрыта

Рубцами ран - живого места нет.

Зачем друг друга люди так боятся,

Что позабыли о самой Земле?

Ведь я могу погибнуть и остаться

Обугленной песчинкой в дымной мгле.

ЛИТЕРАТУРА:

1. «Биология», С. Г. Мамонтов, М.: Высшая школа, 1991г.
2. «Мир вокруг нас. Беседы о мире и его законах», изд. Политическая литература, 1979г.
3. «Общая биология», учебник 10-11 класса.
4. «Введение в общую биологию».
5. Журнал «Биология в школе», №3 1988г.
6. «Астрономия», учебник 11 класс.
7. «Загадки планеты Земля».
8. Энциклопедический словарь юного астронома.
9. Химическая энциклопедия.
10. «Химия вокруг нас».