备课素材：蜂鸟与植物的协同进化-2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

蜂鸟与植物的协同进化 先看一道试题： 某岛屿上的甲乙两种植物依靠一种蜂鸟传粉。甲种植物的花蕊蜜管直而短，乙种植物的花蕊蜜管则弯而深。雄蜂鸟的短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜，雌蜂鸟的长鸟喙适于在弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜。下列相关叙述正确的是 A. 甲乙两种植物花蕊蜜管形态的差异是因蜂鸟采蜜导致的变异 B. 花蕊蜜管形态与鸟喙长度相适应是突变和基因重组的结果 C. 雌雄蜂鸟在不同植物上采蜜缓解了雌雄蜂鸟间的种间斗争 D. 蜂鸟的种群密度和性别比例会影响甲乙两种植物的种群密度 【答案】D 【解析】自然选择学说认为：生物的变异是不定向的，自然选择是定向的，生物与无机环境之间、不同物种之间相互影响、共同进化，各自发展了自己的特征。 A、甲乙两种植物花蕊蜜管形态的差异是自然选择的结果，不是因蜂鸟采蜜导致的定向变异，A错误；B、花蕊蜜管形态与鸟喙长度相适应是共同进化的结果，B错误；C、雌雄蜂鸟属于同一物种，在不同植物上采蜜缓解了雌雄蜂鸟间的种内斗争，C错误；D、蜂鸟采蜜的同时为植物传粉，蜂鸟的种群密度和性别比例会影响甲乙两种植物的种群密度，D正确。故选D。 这道题涉及到蜂鸟与植物的共同进化。 人教高中生物学教材中没有提到蜂鸟与植物的关系。浙科版必修二教材中有一点点的介绍，用以说明生物进化中的协同进化（协同进化的了解可以参考文章后的链接）。如下所示： 浙科版必修2教材第141页 蜂鸟是美洲原产的鸟类，构成了蜂鸟科的生物科。共有1科蜂鸟科2亚科104属355种。 1.蜂鸟的形态特征 蜂鸟是最小的鸟类之一，现存最小的蜂鸟只有5厘米（2.0英寸）的蜜蜂蜂鸟，体重不到2.0克。它们被称为蜂鸟，因为蜂鸟因飞行时两翅振动发出嗡嗡声酷似蜜蜂而得名，它们以快速的翅膀拍打速率在半空中盘旋。 蜂鸟的羽毛一般为蓝色或绿色，下体较淡，有的雄鸟具有羽冠或修长的尾羽。雄鸟中，绝大多数为蓝绿色，也有的为紫色、红色或黄色。雌鸟体羽较为暗淡。 蜂鸟有各式各样的喙部形态，不同长度和形状的鸟喙通常是识别其食用不同花卉的良好指标。蜂鸟有可伸展的分叉舌头，便于吸食花蜜。 2.蜂鸟的生活习性 蜂鸟和其他鸟类一样，没有发达的嗅觉系统，而主要依赖视觉，也不同于大多数脊椎动物，蜂鸟对325-360纳米的紫外光敏感，方便它们寻找一些有紫外色谱的花朵。 蜂鸟具有任何恒温动物的最大基础代谢率（恒温动物指的是鸟类和哺乳类），为了在食物稀缺时节约能量，在不觅食的夜间，它们可以进入与冬眠相似的状态，将代谢率降低至正常速率的1/15。 许多种类的雄性蜂鸟具有领域性，该领域以食源地为中心，由雄鸟竭力守护。雄鸟通常栖息于醒目位置四处观察，如果有入侵者进犯领地，雄鸟会发出警告，并悬停半空闪动虹彩羽毛，必要时驱赶入侵者，冲突偶尔会逐步升级，演变为以嘴作武器的互斗。 蜂鸟约90%的食物来自花蜜，蜂鸟也可以吃各种各样的昆虫，包括飞行中的蚊子，果蝇和虱子或者在它们的网状物上的叶子和蜘蛛上的蚜虫。它们从花粉和昆虫蛋白质里获取氨基酸，当花蜜资源稀缺时，也汲取由吸汁啄木鸟凿洞所残留的树液。蜂鸟的下喙是柔韧的，当它在基部变宽时可弯曲多达25度，从而形成更大的表面以捕捉昆虫。也有一种说法是，蜂鸟有特殊的分叉长舌可伸入花中，然后利用毛细作用将花蜜沿舌头吸出来。 3.蜂鸟的繁殖方式 蜂鸟婚配为一夫多妻制。雄鸟仅在繁殖期与雌鸟互动。雄鸟不提供亲代抚育。一般由雌鸟单独构巢、孵卵和抚育后代。雄鸟用鸣唱、虹彩羽毛以及炫耀飞行等方式吸引雌鸟。 4.与植物协同进化 从生态学角度来看，蜂鸟具有很特化的特征（如独特的喙型）用来适应环境，特化指的是适应当前生态条件下的一种状态，而从进化的角度来看，特化描述的是性状向更专一的特化发展的过程，其影响了物种共存和生态群落的结构及稳定性。 生态群落由复杂的生态网络所构成，而特征匹配在很多互惠共生系统中是塑造生态群落的一个重要机制，并且可能在植物和传粉者共同进化的过程中发挥作用。花卉植物与蜂鸟就是一对很好的例子，它们之间的形态特征高度匹配，可能有助于提高“授粉服务”的质量，并且蜂鸟可以通过更快地摄入更多的花蜜，从而提高资源使用效率。总之，当蜜源植物的可用性存在季节性波动时，蜂鸟倾向于访问花冠形态特征与其喙形更为匹配的植物。这种取食策略不仅效率更高，且避免了种间竞争，从而推动蜂鸟与植物协同进化。 科学家研究结果显示，蜂鸟的某些形态特征有助于它们对特定的植物资源产生特化：长喙和弯喙的蜂鸟种类更为特化，也就是说，它们偏离了一个随机的交互模式。这种模式通常发生在一定海拔情况下，同时受到花卉资源丰富度的驱动。因此，长而弯曲喙的物种在资源选择上则更为专一且独特，而这种演化也更为罕见；短喙和直喙的物种多在有丰富的植物花卉资源的海拔觅食，它们则更多的是随机的交互模式。 例1、下列有关生物多样性和进化的叙述中，错