第一章 探索地球 壹、教學目標： 1-1 地球的起源與演變 1.瞭解太陽系的形成過程。 2.知道固體地球、大氣與海洋的起源。 1-2 研究地球歷史的方法 1.知道地球的歷史。 2.知道研究地球歷史的方法，並知道這些研究方法的限制。 3.體會科學探索有其過程。 1-3 地球適合生命發展的條件 1-4人與環境唇齒相依 1.知道人類生存必須依賴的條件。 2.察覺人類生活脫離不了地球現有的環境。 3.欣賞地球環境與生態的巧妙互動。 貳、建議授課時間： 第一章：3節 參、教學建議： 1.本單元中第一小節儘量以圖片、影片輔助，動態模擬太陽系及地球形成過程的情景，以引起同學學習動機，避免枯燥乏味、過分天馬行空地想像。 2.教師可用一張野外拍攝的地層照片，先以提問或討論方式讓學生思考，實地野外踏勘時或在實驗室分詌標本時，如何判斷地層形成的先後或知道年齡。再問學生如陡古人沒有先進的儀器，又該怎樣知道這些問題的答案呢？ 1.以化石圖片或影片讓學生感受，在地球歷史各年芤中所出現不同的生物，在形態及結構上有哪些重大的發展及變化？ 1.介紹完地球上的理化因子及生物與環境的交互作用後，可以提出問題讓學生思考，在我們瞭解了影響地球環境及生物生存的因素後，其對於人類的生活及發展有何意義？人類在地球上該扮演何種角色？ 1.「近百年來，人類對地球環境的破壞已嚴重威脅到地球及所有生命」，這是本書將一再強調的思考主軸。教師應隨時把握此中心思想，灌輸學生「拯救地球、保護地球」的觀念。這是地球科學教育的艱鉅任務。

本章目錄 1-1 地球的起源與演變 1-2 研究地球歷史的方法 1-3 地球適合生命發展的條件 1-4 人與環境唇齒相依 1-1.1 太陽系的形成 1-1.2 固態地球的起源 1-1.3 大氣與海洋的起源 1-2 研究地球歷史的方法 1-2.1 相對地質年代的測定 1-2.2 絕對地質年代的測定 1-2.3 地球的歷史 1-3 地球適合生命發展的條件 1-3.1 地球環境的理化因素 1-3.2 生物因素與物質循環 1-4 人與環境唇齒相依 1-4.1 地球環境與生態系統 1-4.2 人類影響生態平衡

1-1 地球的起源與演變 1-1.1 太陽系的形成 在大約五十億年前，太陽和太陽系誕生於一大團由氣體、冰和灰塵所組成的星雲之中。 壹、教學目標： 1-1 地球的起源與演變 1.瞭解太陽系的形成過程。 2.知道固體地球、大氣與海洋的起源。 貳、建議授課時間： 第一章：3節 參、教學建議： 1.本單元中第一小節儘量以圖片、影片輔助，動態模擬太陽系及地球形成過程的情景，以引起同學學習動機，避免枯燥乏味、過分天馬行空地想像。 2.教師可用一張野外拍攝的地層照片，先以提問或討論方式讓學生思考，實地野外踏勘時或在實驗室分詌標本時，如何判斷地層形成的先後或知道年齡。再問學生如陡古人沒有先進的儀器，又該怎樣知道這些問題的答案呢？ 百寶箱 1-1

星雲物質受萬有引力吸引，逐漸聚集，導致氣體和灰塵開始繞著星雲中心旋轉，形成一個具有相當密度的核心，周圍則呈扁平狀。

星雲中心的溫度增高，核融合反應釋出能量，自星雲中心產生向外擴張的熱膨脹壓力，平衡了向內的重力，雲中心的氣體會停止收縮，於是太陽就此誕生。

星雲中剩餘的氣體和塵埃被太陽風吹至外圍。殘存在星雲外圍的物質，又因萬有引力的吸引而碰撞、結合，形成更大的微行星體。

較大的微行星體會陸續捲走在它所行途徑上的塵埃和碎片，最後發展成為行星。 百寶箱 1-2

1-1.2 固態地球的起源 四十六億年前的原始地球內部並沒有明顯的分層。隨著地球內部物質的分異作用，密度較大的鐵、鎳等物質下沉到中心，形成地核；密度較小的矽酸鹽等物質則浮到地核之上，形成原始地函。而地函中較輕的部分進一步浮到地球表面，形成地殼，這樣的分層過程約需一億年的時間。 百寶箱 1-3

1-1.3 大氣與海洋的起源 地球形成的早期火山活動旺盛，易揮發物質以氣體的型態逸出，形成地球的原始大氣，主要為水氣，其餘為二氧化碳與一些含氮或硫的氣體。隨著地球表面溫度逐漸降低，水氣開始凝結，大量降雨在低窪處匯聚。 在約四十億年前，地球就被海洋所覆蓋。此時大氣中的二氧化碳溶解於海中，並與海水中的陽離子結合成碳酸鹽類沉澱物，部分水氣與二氧化碳即藉此作用從大氣中移出。 百寶箱 1-4

距今約三十五億年前，原始的生命跡象在水中開始出現，這些古菌或細菌，部分發展出行光合作用的能力，利用太陽光能，吸收二氧化碳，並放出氧氣（尤其是藍綠菌）。 會產生氧氣的藍綠藻所形成的疊層石。 百寶箱 1-5 動動腦 1-1

在最初的一段長時間內，氧氣很快的與水中的鐵離子結合，形成氧化鐵的沉積，現在所開採的鐵礦多半是當時形成的。 到大約二十幾億年前，氧氣在大氣中累積的速率才開始增快，並到達穩定的含量比率。

出露在地表的氧化鐵礦床

氧氣在大氣中的累積對於地球及其上生物的演化相當重要，因為臭氧也跟著產生了。 臭氧可以有效地吸收紫外線，保護綠色植物，使其在距今四億年前成功登上陸地，導致陸地大體型生物的演化。 臭氧也改變了大氣溫度結構，使得大氣運動更趨活躍。

1-2 研究地球歷史的方法 1-2.1 相對地質年代的測定 相對地質年代：根據各地層或地質事件發生的先後次序而得。 1.沉積岩層若未受到地殼變動的影響，則成層的沉積岩層愈接近底部者，其年代愈老。 2.岩層受到火成岩體侵入或被斷層切割，可依據前者被後者切割的邏輯來判斷先後順序。 3.於生物演化有從簡單到複雜的趨勢，化石愈趨原始，代表地層年代愈久遠，可利用地層中的化石群來分析地層的先後次序。 壹、教學目標： 1-2 研究地球歷史的方法 1.知道地球的歷史。 2.知道研究地球歷史的方法，並知道這些研究方法的限制。 3.體會科學探索有其過程。 貳、建議授課時間： 第一章：3節 參、教學建議： 1.以化石圖片或影片讓學生感受，在地球歷史各年芤中所出現不同的生物，在形態及結構上有哪些重大的發展及變化？ 百寶箱 1-6

斷層面 河道 斷層 沉積岩層 火山侵入岩 相對年代自老而新排列：沉積作用、斷層活動、 岩漿侵入、侵蝕作用。

地質年代表

原始的放射性元素稱為母元素，蛻變後的穩定元素稱為子元素。母元素蛻變後含量會逐漸減少，其含量變為原來的一半所需的時間，稱為半衰期。 1-2.2 絕對地質年代的測定 絕對地質年代：以放射性定年法為之。 原始的放射性元素稱為母元素，蛻變後的穩定元素稱為子元素。母元素蛻變後含量會逐漸減少，其含量變為原來的一半所需的時間，稱為半衰期。 若知岩石中母元素和子元素的含量，就可依據母元素的半衰期推導出岩石形成的絕對年代。 百寶箱 1-7

放射性元素 放射性元素的母元素經過1個半衰期後，剩下50%的母元素、50%的子元素。 經過2個半衰期後，母元素剩下50% × (1/2)＝25%，此後以此類推。

1-2.3 地球的歷史 （將四十六億年濃縮成一年） 地球成長年曆 百寶箱 1-8

1-3 地球適合生命發展的條件 環境泛指一個事物與其周遭一切其他事物所發生的關係，所有能影響生物的生長、分化、繁殖者皆為環境因素。 環境因素包含理化與生物兩大因素，理化因素由地球提供，生命因其而孕育；生物因素則是生態系之中，生物與生物間交互作用的結果，導致生物的適應、進化或淘汰。 壹、教學目標： 1-3 地球適合生命發展的條件 貳、建議授課時間： 第一章：3節 參、教學建議： 1.介紹完地球上的理化因子及生物與環境的交互作用後，可以提出問題讓學生思考，在我們瞭解了影響地球環境及生物生存的因素後，其對於人類的生活及發展有何意義？人類在地球上該扮演何種角色？

土壤：由土粒與腐植質組成，亦含水分、空氣 和微生物。 溫度：生物選擇溫度適當的棲息地，造成生物 的多樣性。 1-3.1 地球環境的理化因素 地球環境的理化因素 陽光：地球環境的能量主要來自太陽。 水：海、河、湖泊、冰、地下水與大氣。 空氣：含有許多生物生存所需的氣體。 土壤：由土粒與腐植質組成，亦含水分、空氣 和微生物。 溫度：生物選擇溫度適當的棲息地，造成生物 的多樣性。 百寶箱 1-9

赤道地區地表單位面積受熱較多，高緯度地區受熱較少。 高鐵質的棕紅色土壤。

1-3.2 生物因素與物質循環 地球環境的生物因素 生產者：植物。 消費者：動物。 分解者：細菌和真菌。 有些生物在生態系中扮演清除者的角色。 生物因素彼此存在著攝食者與非攝食者的關係，形成食物鏈，食物鏈彼此交錯，形成食物網。 百寶箱 1-10

火山活動 大氣圈 燃燒化 石燃料 陸生植物 陸地 發電廠 河流 海洋植物 風化和侵蝕 石油 土壤 海洋 沉積岩 海洋沉積物 生物維持生命所需的物質在食物網中循環，如碳、氮、水分，其中最重要的為碳循環。 火山活動 石油 沉積岩 發電廠 土壤 河流 陸地 風化和侵蝕 海洋 海洋沉積物 海洋植物 陸生植物 大氣圈 燃燒化 石燃料

1-4 人與環境唇齒相依 人類與生物圈內所有其他的生物，都是生態系中物質與能量轉移系統的一部分。 人類無法單獨生存，必須利用各種地球物質，並與其他生物進行交互作用，才能存活。 但隨著文明的發展，人類加速消耗地球資源，並已影響到整個生態系統的平衡。 壹、教學目標： 1-4人與環境唇齒相依 1.知道人類生存必須依賴的條件。 2.察覺人類生活脫離不了地球現有的環境。 3.欣賞地球環境與生態的巧妙互動。 貳、建議授課時間： 第一章：3節 參、教學建議： 1.「近百年來，人類對地球環境的破壞已嚴重威脅到地球及所有生命」，這是本書將一再強調的思考主軸。教師應隨時把握此中心思想，灌輸學生「拯救地球、保護地球」的觀念。這是地球科學教育的艱鉅任務。 動動腦 1-2 百寶箱 1-11

地球環境和生態系統密切相連，彼此之間維持巧妙的平衡（氧的平衡即為一例）。 1-4.1 地球環境與生態系統 地球環境和生態系統密切相連，彼此之間維持巧妙的平衡（氧的平衡即為一例）。 岩石圈、水圈、大氣圈及生物圈必已構成一套體系，巧妙地互相調整，使得地球環境保持穩定，成為孕育生命的樂土。 動動腦 1-3

地球環境與生態系統的巧妙互動，使得地球成為巨大的有機平衡系統。 當系統中某些成分發生變化，就會引發回饋機制加以彌補，以維持穩定的環境，讓萬物生生不息。 但地球的平衡機制需要時間運作，若環境改變太快，生態平衡暫時失調，會造成部分物種滅絕，人類也有可能成為其中之一。

地球環境的負荷量有限，當人類大量開發土地與海洋，以擴展自身的居住空間與糧食來源時，也破壞了地球環境及生態系統。 1-4.2 人類影響生態平衡 地球環境的負荷量有限，當人類大量開發土地與海洋，以擴展自身的居住空間與糧食來源時，也破壞了地球環境及生態系統。 人類對全球環境的干擾，已造成大範圍的生態失衡，導致全球變遷，如：氣候變化、全球暖化、土壤沙漠化和酸化、物種滅絕等巨變。 百寶箱 1-12

自然環境重要的一環。 維護及增加生物多樣性為保護

參考文獻 1. 賴進貴博士，大專環境與永續發展教育通識課程發展與教學計畫──自然資源與環境災害模組。 2. 莊文星、陳汝勤（1989），臺灣北部火成岩之定年與地球化學研究。經濟部中央地質調查所彙刊，5，31-66。 3. 曹恕中（1990），岩石定年的方法。地質，10（1），89-94。 4. 曹恕中（1992），新設立之鉀氬定年系統。經濟部中央地質調查所彙刊，8，63-97。 5. 曹恕中（1997），鉀─氬定年方法。地質，16（1-2），1-15。 6. 曾真、藍晶瑩（1997），銣─鍶定年法。地質，16（1-2），47-62。 7. 扈治安（1997），鈾系定年法。地質，16（1-2），113-124。 8. 劉聰桂（1997），碳十四定年法。地質，16（1-2），125-139。 9. 陳于高、羅嘉轍、魏谷、吳文雄、劉聰桂（1997），熱螢光定年法。地質，16（1-2），173-189。 10. 何春蓀（1993），普通地質學，第三版：五南圖書公司，共751頁。 11. Stanley, S.M.（1999）, Earth system history, W.H. Freeman, p.615。

國內網路資源 1. 臺北市政府建設局環境生態網：http://www.dortp.gov.tw/rdortp/ 2. 臺南市環境保護局：http://www.tnepb.gov.tw/ 3. 行政院環境保護署環境檢驗所：http://www.niea.gov.tw/ 4. 行政院農業委員會林業試驗所：http://www.tfri.gov.tw/ 5. 太魯閣國家公園：http://www.taroko.gov.tw/summer/ 6. 玉山國家公園：http://www.ysnp.gov.tw/ 7. 雪霸國家公園：http://www.spnp.gov.tw/ 8. 金門國家公園：http://www.kmnp.gov.tw/index03/index.htm 9. 陽明山國家公園：http://www.ymsnp.gov.tw/ 10. 墾丁國家公園：http://www.ktnp.gov.tw/ 11. 澎湖國家風景區管理處網站：http://www.penghu-nsa.gov.tw/ 12. 經濟部工業局環保產業資訊網：http://www.environet.org.tw/ 13. 環保品質文教基金會：http://www.envi.org.tw/ 14. 社團法人臺灣環境資訊協會：http://www.e-info.org.tw/

國外網路資源 Earth Day Network：http://www.earthday.net/ 美國環保署：http://www.epa.gov/ 紐西蘭綠黨：http://www.greens.org.nz/ 南非護水網SAWAC：http://www.sawac.co.za/ 歐洲綠黨聯盟：http://www.europeangreens.org/ 世界自然基金會：http://www.panda.org/ United States Fish & Wildlife Service：http://www.fws.gov/ IUCN：http://www.iucn.org/ The Nature Conservancy：http://www.nature.org/ Environment Australia Online：http://www.deh.gov.au/ Biological Resources Division：http://biology.usgs.gov/ United States Geological Servey (USGS) :http://www.usgs.gov/ 國際綠色和平組織：http://www.greenpeace.org/international/ 國際河網IRN：http://www.irn.org/

第一章 結束

百寶箱 1-1 行星的形成 圖中的星雲是哈伯望遠鏡所拍攝到的，在距離地球約 1500 光年的獵戶星座裡，正孕育出恆星，伴隨著這顆新恆星的塵埃也正在集聚成塊，進而形成行星。 Back

百寶箱 1-2 彗星 彗星是流星體以外可能掉落地球的星體。彗星是由固態的氣體、冰以及塵埃所組成的「髒雪球」。 彗核直徑約數百公尺至數百公里。 彗星可分為： 長週期彗星：公轉週期在 200 年以上 短週期彗星：週期在 200 年內 Back

百寶箱 1-3 地球形成初期的熱能來源 大量隕石撞擊，將動能轉化為熱能 地球內部因質量的增加造成向內收縮作用，導致溫度升高 地球內部的放射性物質衰變時所釋放出來的能量 Back

百寶箱 1-4 撞擊的角色 因為流星體的飛行速度極快，它們的撞擊可幫助地球內部氣體的釋放。撞擊亦引進許多物質，例如碳、氫、氧和氮等，也帶來部分水氣，有助於海洋的形成。 Back

金星及火星的大氣中，二氧化碳含量占95~98%，但地球大氣中的二氧化碳只有0.03%，為何有如此大的區別﹖ 百寶箱 1-5 地球的二氧化碳在哪裡﹖ 金星及火星的大氣中，二氧化碳含量占95~98%，但地球大氣中的二氧化碳只有0.03%，為何有如此大的區別﹖ 地球有液態水 因岩石風化沉積，無機的地球化學作用將碳元素以碳酸鈣的形式留在石灰岩裡 有機的生物作用行光合作用吸收二氧化碳並放出氧，在漫長的地質年代固定了空氣中的二氧化碳成為石灰岩、石油或煤。 若將地球所有石灰岩及有機物（石油）加熱分解出二氧化碳放到空中，則地球大氣二氧化碳含量則為97%，與火星和金星相同。 Back

百寶箱 1-6 化石定年的限制 定年用的化石需有下列條件限制 演化速度快 生存的期限短 分布範圍廣 個體數多 特徵明顯，容易鑑定 Back

百寶箱 1-7 絕對年代定年的方法 主要放射性定年法包括： 放射性碳定年：適用於五萬年內 其他：鉀─氬定年、銣─鍶定年、核飛跡定年 Back

百寶箱 1-8 欲達到生態系的平衡，有三項要件： 生態平衡的要件 能量和資源必須得以循環與生生不息 由於環境承載力有限，人類不可漫無止境的取用資源 生態系中每一物種都有不同的角色和功能，歧異度大的生態系較易適應環境變遷所帶來的衝擊。 Back

百寶箱 1-9 土壤的五大功能 提供植物生長的介質：支撐植株和提供養分 作為生物的棲息地：有大小型動物、藻類和微生物等 各種養分及有機廢棄物轉變的場所 提供水資源並淨化水質 作為工程施工的基地 Back

百寶箱 1-10 熱帶雨林 分布在南北緯 10 度之間 全年高溫，雨量充足 氧氣產量占全球 40% 維持全球氧、碳循環的平衡 地球基因資源庫 全球四分之一的藥品原料來源 Back

百寶箱 1-11 蓋婭理論 地球及其上的生物結合成單一生物體，聯繫在一起，能自我調節和自我組織，使得地球環境保持穩定，成為適合生命的地方 人類及生物與大地結合在一起，互相依存，這是科學的「天人合一」的觀念 Back

百寶箱 1-12 自然保育 天地萬物都有與生俱來的生存權，每種生物相互依存，物種愈多樣，愈能形成蓬勃的生態系統 自然保育即在於發揮人類的良知與力量，保護和培育生物多樣性。 Back

動動腦 1-1 由地球原始大氣層中的水氣冷卻凝結而來的降雨應為淡水，那麼海洋中的鹽類又是如何產生的？ Back

動動腦 1-2 物質循環中的每一單元環環相扣，生生不息。人類濫墾濫伐，嚴重破壞熱帶雨林的生態與環境。想一想，碳循環會因此受到怎麼樣的影響呢？ Back

動動腦 1-3 人類該不該有求生存的優先權呢？人類的經濟活動常是環境破壞的的罪魁禍首。然而，缺少經濟活動，人類文明可能停滯不前。經濟優先？或是環保優先？還是兩者可以取得一個平衡點？ Back