Урок " Представления о возникновении жизни на Земле в истории естествознания"

Урок биологии в 9 классе, учебник Пономарёва И.Н.

Тема «Представления о возникновении жизни на Земле в истории естествознания»

Цель занятия: сформировать у обучающихся систему знаний о различных взглядах на происхождение жизни на Земле.

Задачи занятия:

I. Образовательные:

Показать роль эксперимента в решении научных споров о происхождении жизни.

Обучить анализировать основные научные гипотезы о происхождении жизни.

II. Развивающие:

Продолжить развивать стремление к самостоятельной познавательной активности.

Продолжить формирование формально-логических умений объяснения, конкретизации, определения, обобщения.

III. Воспитательные:

Интеллектуальные – продолжить формирование научного мировоззрения.

Экологические – закрепление знаний о взаимосвязи живой и неживой природы.

Нравственные – формирование знаний и убеждений учащихся об ответственности человека за сохранение целостности биосферы нашей планеты.

Обучающиеся должны знать:

Основные положения гипотез о возникновении жизни;

Обучающиеся должны уметь:

Раскрыть ключевые положения основных гипотез о возникновении жизни на Земле;

Дать описание опытов Ф. Реди, Л. Пастера, раскрыть их значение для решения вопроса о происхождении жизни;

Оснащение занятия:

компьютерная презентация

таблицы «Гипотезы возникновения жизни на земле»

 тексты «Стационарная гипотеза возникновения жизни на земле», «Гипотеза панспермии, «Гипотеза биохимической эволюции», предметы  для проведения опытов(белый халат, колбы, микроскоп, глиняный горшок, рубашка, зерно, игрушечная мышь, 2 стеклянные колбы, игрушечные змеи, мухи, 2 кусочка марли)

Ход урока:

Организационный  момент: приветствие, проверка присутствующих по списку, пожелание успешной работы на занятии.

Постановка цели и задач урока

Знания, не рождённые опытом, матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок.
Леонардо да Винчи

Учитель:

1.Какие организмы были первыми на нашей планете? (Ответ :считается, что первые живые организмы появились на Земле около 3,5 миллиардов лет назад. Это были одноклеточные безъядерные формы, аналоги современных бактерий)

2.Что является структурной единицей организмов? ( Ответ: клетка-структурная единица организмов)

Учитель: отлично, а сейчас поробуйте отгадать загадку немецкого поэта, публициста, критика Генриха Гейне : « О, решите мне загадку жизни, мучительную древнюю загадку, над которой билось уже столько голов,— головы в шапках, расписанных иероглифами, головы в тюрбанах и черных беретах, головы в париках и тысячи других бедных человеческих голов...» Г. Гейне.

Ребята, как вы думаете: О какой загадке идёт речь? ( варианты ответа).   Если правильных ответов нет, то демонстрируются слайды

   Вопрос: Какой процесс иллюстрируют нам данные слайды? 

Даётся ответ на первый вопрос:  Загадка – происхождение жизни на земле.

3.Актуализация знаний учащихся

Сегодня мы рассмотрим вопросы возникновения и развития жизни на Земле. Жизнь –  понятие сложное, многогранное и разобраться, как она появилась действительно сложно. Поэтому  мы сегодня говорим не о теориях, а о гипотезах возникновения жизни.

Гипотеза – предположение, имеющее недостаточное доказательство, а теория – взгляды, имеющие твердые доказательства. Поэтому мы говорим о гипотезах возникновения жизни, точного доказательства они не имеют, да и трудно это сделать, потому, что не возможно провести эксперимент, доказывающий происхождение жизни на Земле.

4.Первичное усвоение новых знаний

 Учитель: с глубокой древности и до нашего времени было высказано огромное количество гипотез о происхождении жизни на Земле.  В этом вопросе с древности существуют две противоположные точки зрения, одна из которых утверждает возможность происхождения живого из неживого- теория абиогенеза; другая – теория биогенеза- отрицает самопроизвольное зарождение жизни.

Идею абиогенеза (зарождения организмов из неживой природы) активно развивали философы Древней Греции: Эмпедокл, Демокрит и особенно — Аристотель. В Средние века люди охотно верили в то, что гуси произошли от пихтовых деревьев, а ягнята рождаются из плодов дынного дерева

Эмпедокл утверждал, что первые живые существа возникли из четырех элементов материи: огня, воздуха, воды и земли.

Демокрит полагал, что из ила и воды при участии огня могут самопроизвольно зарождаться живые существа, например рыбы. Саму жизнь он рассматривал как следствие механических сил природы: из соединения многих атомов образуются тела, а распад атомов ведет к их гибели.

Аристотель также считал, что некоторые растения и животные могут самозарождаться из неживой материи. Это происходит в тех случаях, когда в неживом материале имеется некое «активное начало». Именно оно, подобно энергии, способно в благоприятных условиях привести к появлению живого из неживого вещества. Например, из куска гниющего мяса под влиянием этого «активного начала» могут зародиться черви, а из червей — мухи. Идеи Аристотеля о самозарождении жизни сохраняли власть над умами многих видных ученых очень долго, вплоть до XIX в.

Например, в XVI в. известный врач Парацельс пытался опытным путем доказать самозарождение лягушек, мышей, черепах, угрей из воды, воздуха, соломы, гниющего дерева и других неживых предметов.

Например, Ян ван Гельмонт (1577 – 1644), весьма знаменитый и удачливый ученый, описал эксперимент, в котором он за три недели якобы создал мышей. Для этого были нужны грязная рубашка, темный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши Ян ван Гельмонт считал человеческий пот.

Учащийся показывает эксперимент по инструкции

Вот эксперимент Ван-Гельмонта по самозарождению мышей. Положи в горшок зерна, заткни его грязной рубашкой и жди. Что случится? Через двадцать один день появятся мыши: они зародятся из испарений слежавшегося зерна и грязной рубашки.

Эксперимент Ван Гельмонта с возникновением мышей путем самозарождения из грязных рубашек: 1–опыт; 2–контрольный опыт

Простоте этого рецепта мог бы позавидовать всякий. Правда, второй рецепт требовал усилий. Возьми кирпич. Выдолби углубление в кирпиче, положи в него истолченной травы базилика. Положи на первый кирпич второй так, чтобы углубление было полностью прикрыто. Выстави оба кирпича на солнце. Через несколько дней запах базилика, действуя как закваска, видоизменит траву в настоящих скорпионов.

 Рассмотрим первый рецепт. Зачем Гельмонту грязная, пропитанная потом рубашка? Он предполагал, что в человеческом поте заложено активное начало. Ученый проделал опыт и сделал вывод о возможности самозарождения мышей из таких компонентов, как зерно и грязная рубашка!
Гельмонту, однако, надо было поставить еще и контрольный опыт: положить зерно и грязную рубашку не только в горшок, но и в закрытую коробку, куда не могли бы попасть снующие вокруг мыши. Однако такая простая мысль не пришла в голову ученому – он и сам был удивлен, когда увидел, что мышь, получившаяся путем «самозарождения», ничем не отличалась от мышки, появляющейся в выводке при естественном рождении. Эксперимент Гельмонта дает сегодняшним экспериментаторам два урока: во-первых, ученый должен стараться выявлять и контролировать все причины, которые могут повлиять на результат опыта, а во-вторых – помнить, что стремление во что бы то ни стало доказать изначальное предположение неизбежно повлияет на способ получения фактов и их трактовку.

Учитель: Однако начиная с XVII в. стали накапливаться данные, противоречащие такому пониманию происхождения жизни. Итальянский врач Франческо Реди (1626–1697) в 1668 г. проделал  опыт.

                       Учащийся показывает эксперимент по инструкции

Демонстрация опыта Ф. Реди

 Он поместил мертвых змей в разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях в открытых сосудах, вскоре из яиц вывелись личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось. Таким образом Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, — личинки флорентийской мухи, и что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не «произведет» червей. Опровергнув концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни».

Учащийся показывает эксперимент по инструкции

Демонстрация «Опыт Л. Пастера»

«Луи Пастер (1822— 1895) провел эксперимент, по простоте соперничавший со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражении виталистов, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной s-образной трубкой. Споры микроорганизмов оседали на внутренней поверхности тонкой изогнутой трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождения микроорганизмов, хотя доступ воздуха (а с ним и пресловутой «жизненной силы») был обеспечен».

Виталистам был нанесен сокрушительный удар. Было доказано, что принцип «Все живое – из живого» справедлив для всех известных организмов на нашей планете. Однако, все эти исследования породили серию других вопросов. Откуда взялся первый живой организм? Какими были первые существа нашей планеты? Где они появились?

В поисках ответа на первый и главный вопрос: «Как возникла жизнь на нашей Земле?» - сформировались следующие основные гипотезы

Заполним таблицу , изучив предложенные тексты

Гипотеза панспермии

Учитель: -Внимательно прочитайте текст и заполните таблицу

(самостоятельная работа учащихся с текстом)

Текст

Практически одновременно с опытами Пастера немецким ученым Г. Рихтером была высказана гипотеза о занесении живых существ на Землю из космоса, получившая позднее название концепции панспермии. Согласно этой гипотезе жизнь в виде «семян» широко распространена в космосе, откуда зародыши простых организмов могли попасть в земные условия и дать начало эволюции всего живого, породив таким образом все многообразие земной жизни. То есть данная теория допускала возможность возникновения жизни в разное время в разных частях Галактики и перенесения ее на Землю тем или иным способом.

Однако эта теория, строго говоря, ничего не дает. Во всяком случае, она не имеет никакого отношения к происхождению жизни, ибо даже если удастся доказать, что жизнь была занесена на нашу планету извне, то это не освобождает нас от необходимости объяснить, как же она возникла изначально. Теория панспермии позволяет разрешить лишь проблему происхождения земной жизни, одновременно увеличивая сложность основной проблемы во много раз.

Гипотеза стационарного состояния.

Учитель: Внимательно прочитайте текст и заполните таблицу

(самостоятельная работа учащихся с текстом)

Текст

«Сторонники теории вечного существования (стационарного состояния) жизни считают, что Земля никогда не возникала, а существовала вечно, и вместе с ней всегда существовали различные виды живого. Но при этом некоторые виды животных вымерли, некоторые изменились, а некоторые остались прежними. Большая часть аргументов в пользу этой теории основана на исследованиях палеонтологов, выявивших исчезновение некоторых видов животных в процессе эволюции, отсутствие следов переходных звеньев между разными видами живого и все более высокими оценками возраста Земли. Вследствие этого авторы и сторонники этой модели говорят, что жизнь на Земле никогда не возникала, а существовала всегда. В разные геологические эпохи менялись лишь формы жизни. Еще они полагают, что и различные виды животных существовали всегда, что у каждого вида есть лишь две возможности существования: изменение численности или вымирание.

Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма (от лат. eternus — вечный). Концепция вечной  Вселенной, до сих пор характерна для восточных религий, таких как индуизм и буддизм. С точки зрения современных астрономических знаний эта гипотеза не рассматривается как научная.Гипотеза была предложена немецким ученым В. Прейером в 1880 г».

Учитель: ответьте на вопросы:

В чем суть гипотезы этернизма?

Кто является основоположником?

Данные какой науки легли в основу этой гипотезы?

Решает эта гипотеза вопрос возникновения жизни?

Что вы записали  в таблицу?

Биохимическая теория возникновения жизни на Земле.

Учитель: Внимательно прочитайте текст и заполните таблицу (самостоятельная работа учащихся с текстом)

Текст

 «Первую научную теорию относительно происхождения живых организмов на Земле создал советский биохимик Александр Иванович Опарин (1894–1980). В 1924 г. он опубликовал работу «Происхождение жизни на Земле», в которых изложил представления о том, как могла возникнуть жизнь на Земле. В 1929 г. появилась статья английского биолога Д.Холдейна на ту же тему. Можно встретить информацию, что это теория химической эволюции называют еще теорией Опарина-Холдейна. Первенство в образовании жизни А.И.Опарин отдавал белкам, а Дж.Холдейн – нуклеиновым кислотам.

                  Согласно  теории Опарина, жизнь возникла в специфических условиях древней Земли, и рассматривается Опариным как единый естественный процесс, который состоял из первоначальной химической эволюции, перешедшей постепенно на качественно новый уровень - биохимическую эволюцию».

5.Первичная проверка усвоения новых знаний

Задание 1.  Объясните, чем отличались опыты Ф. Реди и Л. Пастера? Почему данные исследователи были сторонниками биогенеза?

Задание 2.  Сравните суть гипотезы панспермии, стационарного состояния и гипотезу биохимической эволюции.

Ответы.

Задание 1.

1.      Опыт Реди был всего лишь попыткой опровергнуть гипотезу самозарождения жизни, но попытка не удалась, так как сосуды, где должна была зародиться жизнь, были закрыты для «жизненной силы».

2.      Опыт Пастера учёл недочёт опыта Реди — в сосуде было отверстие, и жизнь в нём не возникла, что нанесло окончательный удар по гипотезе самозарождения жизни.

3.      Оба указанных учёных придерживались биогенеза, так как считали, что для зарождения жизни требуется живое, другая жизнь.

Задание 2.

1.      Согласно панспермии жизнь была занесена из других планет.

2.      В гипотезе стационарного состояния не стоит вопрос о происхождении жизни, так как считалось, что жизнь на Земле была всегда.

3.      Согласно гипотезе биохимической эволюции,  жизнь зародилась из неорганических веществ и прошла путь длительной эволюции.

Задание 3 

Используя содержание текста «Происхождение живых существ», ответьте на следующие вопросы.

1) Какое оборудование использовал в своем эксперименте Ф. Реди?

2) Что было объектом исследования в опытах Л. Пастера?

3) Как на мясе в открытых банках могли появиться черви?

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ

 

В Средние века люди охотно верили в то, что гуси произошли от пихтовых деревьев, а ягнята рождаются из плодов дынного дерева. Начало этим представлениям, получившим название «Теория самозарождения», положил древнегреческий философ Аристотель. В XVII в. Ф. Реди высказал предположение о том, что живое рождается только от живого и никакого самозарождения нет. Он положил в четыре банки по куску змеи, рыбы, угря и говядины и закрыл их марлей, чтобы сохранить доступ воздуха. Четыре другие аналогичные банки он заполнил такими же кусками мяса, но оставил их открытыми. В эксперименте Реди менял только одно условие: открыта или закрыта банка. В закрытую банку мухи попасть не могли. Через некоторое время в мясе, лежавшем в открытых (контрольных) сосудах появились черви. В закрытых банках никаких червей обнаружено не было.

В XIX в. серьёзный удар по теории самозарождения нанёс Л. Пастер, предположивший, что жизнь в питательные среды заносится вместе с воздухом в виде спор. Учёный сконструировал колбу с горлышком, похожим на лебединую шею, заполнил её мясным бульоном и прокипятил на спиртовке. После кипячения колба была оставлена на столе, и вся комнатная пыль и микробы, находящиеся в воздухе, легко проникая через отверстие горлышка внутрь, оседали на изгибе, не попадая в бульон. Содержимое колбы долго оставалось неизменным. Однако если сломать горлышко (учёный использовал контрольные колбы), то бульон быстро мутнел. Таким образом, Пастер доказал, что жизнь не зарождается в бульоне, а приносится извне вместе с воздухом, содержащим споры грибов и бактерий. Следовательно, учёные, ставя свои опыты, опровергли один из важнейших аргументов сторонников теории самозарождения, которые считали, что воздух является тем «активным началом», которое обеспечивает возникновение живого из неживого.

Ответ :правильный ответ должен содержать следующие элементы.

1) 8 банок, марля. ИЛИ Банки и марля.

2) Мясной бульон.

3) Черви — червеобразные личинки насекомых образуются из яиц, отложенных комнатными мухами

 Задание 4

В XIX в. учёный Луи Пастер налил в колбу бульон, затем оттянул и изогнул носик колбы так, чтобы воздух в колбу попадал, но больше ничего проникнуть в колбу не могло. Затем он в. учёный Луи Пастер налил в колбу бульон, затем оттянул и изогнул носик колбы так, чтобы воздух в колбу попадал, но больше ничего проникнуть в колбу не могло. Затем он прокипятил колбу. В колбе несколько недель ничего не происходило. Затем он отбил носик колбы, и уже через несколько дней в колбе стало видно помутнение бульона.

Как Вы назовёте метод, который применил Луи Пастер? Что он доказал?

Элементы ответа:

метод – эксперимент;

Пастер доказал невозможность самозарождения жизни.

Решение:

Для подтверждения или опровержения гипотезы или теории необходимо проводить эксперименты. В данном случае Пастер хотел узнать, возможно ли самозарождение жизни или нет. Другими учёными уже было доказано, что самозарождение многоклеточных организмов невозможно. Однако вопрос с бактериями оставался спорным. Казалось, что бактерии действительно способны самозарождаться, если обеспечить их питательными веществами и воздухом. Чтобы быть уверенным в изначальном отсутствии бактерий в бульоне, Пастер прокипятил колбу. Длительное кипячение убивает бактерий и их споры. Чтобы исключить попадание бактерий извне, но обеспечить доступ воздуха, Пастер сделал у колбы длинный изогнутый носик, непреодолимый для микроскопических бактерий. Оказалось, что даже при наличии питания и воздуха бульон оставался стерильным. И только после откалывания носика бактерии смогли проникнуть в колбу. Таким образом Пастер опроверг теорию самозарождения жизни и доказал, что живые организмы появляются в стерильной среде только извне.

 Задание 5

В своём эксперименте известный учёный Луи Пастер изготовил колбу с отогнутым гусеобразным носиком. В эту колбу он налил питательный бульон и прокипятил его. Затем он отбил носик у колбы.

Какую гипотезу опроверг Пастер своим экспериментом? Что происходило с питательным бульоном в ходе эксперимента?

Элементы ответа:

Пастер опроверг гипотезу самозарождения жизни;

после кипячения бульон в колбе оставался чистым (прозрачным), а после отбивания носика он зарос (помутнел) (из-за того, что в него попали бактерии)

Решение:

Ранее считалось, что жизнь может зарождаться самостоятельно при наличии света, тепла, воздуха и подходящей питательной среды. В колбе Пастера был питательный бульон, а воздух проходил через носик путём диффузии. Однако бактерии не могли попасть внутрь, т.к. оседали на изгибах носика. После отламывания носика бактерии с легкостью проникли внутрь колбы, и бульон помутнел. Так Пастер доказал, что при соблюдении всех необходимых условий для «зарождения» жизни, она зародиться не смогла.

Задание 6. Назовите основные гипотезы возникновения жизни на Земле.

Задание 7.Какая из существующих гипотез о происхождении жизни на Земле наиболее убедительна?

6.Рефлексия, подведение итогов урока

Давайте, по кругу скажем, о чём мы узнали сегодня на уроке

Итак, сегодня на уроке мы раскрыли ключевые положения основных гипотез о возникновении жизни на Земле; дали описание опытов Ф. Реди, Л. Пастера, раскрыли их значение для решения вопроса о происхождении жизни; пришли к выводу, что из существующих гипотез о происхождении жизни на Земле наиболее убедительной является гипотеза биохимической эволюции и это тема наша следующего урока.

Оценки за урок

Домашнее задание

Учебник И.И. Пономарёва , 9 класс Параграф 30 учить, ответить на вопросы к параграфу.

Литература

1. Помарёва И.Н. Биология 9 класс.- М.: Вентана-Граф, 2019 г.

2. https://yandex.ru/tutor/subject/tag/problems/?ege_number_id=377&tag_id=19

3. Захаров В. Б., Мамонтов С.Г. Биология: общие закономерности