主題1:孕育生命的搖籃

單元貳:生命生存的環境

一、  大氣層的演變與功能

1、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。

 

2、現在大氣層的組成與功能

 

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

 

 

3、大氣的重要性

()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。

()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。

()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。

    

二、水的形成過程與水循環

1.水的形成過程

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。

2.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:

 

圖片來源:國立編譯館

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。

 


三、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。

 

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