6.4 协同进化与生物多样性的形成学案-2023-2024学年高一下学期生物学必修二

协同进化与生物多样性的形成学案 班 姓名 时间： 学习目标： 1.通过对达尔文根据兰花细长的花距推测存在为其传粉的昆虫的分析和讨论,认同进化与适应的基本观点。 2.分析猎豹追捕羚羊的案例并进行综合概括,阐明协同进化的概念。 3.通过观察生物进化的历程示意图,概述生物多样性及其形成的过程,认同保护生物多样性的意义。 4.概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的要点。 5.尝试用协同进化的观点解释生活中的现象,认同生物进化理论等科学结论是不断发展的。 探究一　 资料1:一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,有一种昆虫生有同样细长的吸管似的口器,可以专门从花距中吸取花蜜,帮助这种兰花传粉。 问题(1):据资料1分析,昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义? 资料2:动物学家对生活在非洲大草原一条大河两岸的羚羊进行研究时发现,东岸的羚羊的奔跑速度竟然比西岸的羚羊快得多。经过观察和科学实验,动物学家终于明白,东岸的羚羊之所以强健,是因为它们附近有一个狼群,生存时时处于危险之中。 问题(2):据资料2分析,狼和羚羊之间在进化方面存在怎样的关系? 问题(3):物种之间的协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的吗? 资料3:地球上的原始大气中是没有氧气的,但是随着光合生物的出现,使得原始大气中有了氧气,这就为好氧生物的出现创造了前提条件。 问题(4):据资料1、2、3,你能得出怎样的结论? 点拔： (1)协同进化及其结果 不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化。通过漫长的协同进化过程,地球上不仅出现了千姿百态的物种,丰富多彩的基因库,而且形成了多种多样的生态系统。 (2)协同进化的范围及其对无机环境的影响 ①范围:生物与生物之间的协同进化仅发生在不同物种之间,同种生物之间不存在协同进化。 ②对无机环境的影响:无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率,导致生物朝着一定方向进化;生物的进化反过来又会影响无机环境。 探究二　 活动1:阅读教材P120～123,结合图6-13分析生物进化的历程。回答下列问题。 问题(1):最早出现的是哪一种生物?它们生活在什么环境中?这一时期的生态系统的成分是怎样的? 问题(2):多细胞生物大约是什么时期出现的?它们生活在什么环境中?这一时期生态系统的特点是怎样的? 问题(3):最早登陆的生物是植物还是动物?为什么? 问题(4):恐龙是什么时候绝灭的?恐龙绝灭对生物多样性产生怎样的影响? 活动2:生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。试探究分析下列问题。 问题(5):生物多样性产生的直接原因和根本原因是什么?运用进化论观点分析生物多样性形成的原因。 问题(6):基因多样性、物种多样性及生态系统多样性三者之间的关系是怎样的? 点拔： (1)生物进化的规律 从原核生物到真核生物,从无性生殖到有性生殖,由简单到复杂,由水生到陆生,由低等到高等。 (2)生物进化的历程 (3)现代生物进化理论的主要内容 ①适应是自然选择的结果。 ②种群是生物进化的基本单位。 ③突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种。 ④生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程。 ⑤生物多样性是协同进化的结果。 （4）.生物多样性的内容 1)基因多样性:由于生物存在各种各样的变异,并且变异是不定向的,进而出现了基因多样性。 2)物种多样性:基因的多样性决定了蛋白质的多样性,基因多样性是形成物种多样性的根本原因,蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。 3)生态系统多样性:生态系统是由生物群落和无机环境共同组成的,所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。 （5）生物多样性各层次间的关系 生活情境探究 科研人员向养殖奶牛的牛棚和牛身上喷洒了杀虫剂A,苍蝇几乎死光。过了一段时间,苍蝇又多了起来,又喷洒了杀虫剂A,大多数苍蝇死了,没过多久,苍蝇又多起来,又喷洒了杀虫剂A,如此反复进行了5次,会发现杀虫剂A的效果一次比一次差。 探究:(1)科研人员猜测,时间久了,杀虫剂失效了。请你简要解释如何验证科研人员的这个猜测。 (2)请用苍蝇抗药性增强来解释杀虫剂的效果一次比一次差的原因。 总结归纳： 完善概念图 关键语句 1.不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化。 2.生物多样性主要包括三个层次的内容:遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。 3.现代生物进化理论认为:适应是自然选择的结果;种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。 同步练习：　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.下列有关协同进化的说法中,错误的是(　　) ①协同进化可发生在不同物种之间　②协同进化可发生在生物与无机环境之间　③猎豹与羚羊之间的“军备竞赛”实现了两者的协同进化　④研究协同进化无法预测某物种的存在　⑤捕食者的存在利于生物多样性的形成　⑥协同进化导致了生物多样性的形成　⑦种群内部个体间的差异体现了物种多样性 A.②⑥ B.②⑤⑦ C.③⑤⑥⑦ D.④⑦ 2.狼和鹿是捕食和被捕食的关系,从进化的角度分析,下列说法中不正确的是(　　) A.狼在客观上起着促进鹿进化的作用 B.狼的存在有利于增加物种多样性 C.鹿奔跑速度的加快可加速狼的进化 D.鹿的进化速度比狼的进化速度快 3.下列关于生物多样性的叙述,正确的是(　　) A.生物多样性包括遗传多样性、个体多样性和生态系统多样性三个层次的内容 B.生物多样性的形成是不同生物之间、生物与无机环境之间协同进化的结果 C.物种的绝灭不利于生物多样性的形成 D.个别物种的形成或绝灭对其他物种的进化没有影响 4.北美洲某种臭虫以当地无患子科植物的气球状蔓生果为食,臭虫需要用锋利的喙刺穿果实,据统计喙长如图1所示;1920年,有人从亚洲引进无患子科的其他树种,其果实的果皮比较薄,据统计到1980年以它为食的臭虫的喙长如图2所示。下列叙述不合理的是(　　) A.引进的树种与臭虫间发生了协同进化 B.引进的树种与当地植物存在竞争关系 C.臭虫体内控制喙长度的基因发生突变可能早于引进的树种 D.生活在无患子科植物和引进树种上的臭虫间形成了生殖隔离 5.达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,可以为传粉的昆虫提供食物。达尔文认为,这种花的形成绝不是偶然的,肯定存在这样的昆虫,它们生有同样细长的吸管似的口器,可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后,研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。 (1)这种兰花与蛾类相互影响、不断发展变化的现象叫作　　　　　　　　,该现象除了发生在不同物种之间,还发生在生物与无机环境之间,导致了　　　　　　　　　　的形成。  (2)兰花与蛾类的这种高度适应对兰花种群繁衍是否有利,为什么?　　　　　　　　　　　　　。  (3)对传粉的动物来说,花的结构和外形不是唯一的变数,植物所产生的花蜜种类也有不同,有的植物只产生稀释花蜜,有些植物则产生含水量相对较少的高浓度高热值花蜜。研究者发现蝶类更喜欢采集前者,蜂鸟更喜欢采集后者。请对此现象提出合理的解释　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案： 探究一　 资料1:一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,有一种昆虫生有同样细长的吸管似的口器,可以专门从花距中吸取花蜜,帮助这种兰花传粉。 问题(1):据资料1分析,昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义? 提示:特定昆虫给特定的植物传粉,这样可以提高传粉的效率,并且昆虫也可得到较多的食物。但这种一对一的关系建立在不受环境影响的条件下,如果环境遭受破坏,一种生物的灭绝就会导致另一种相关生物的灭绝。 资料2:动物学家对生活在非洲大草原一条大河两岸的羚羊进行研究时发现,东岸的羚羊的奔跑速度竟然比西岸的羚羊快得多。经过观察和科学实验,动物学家终于明白,东岸的羚羊之所以强健,是因为它们附近有一个狼群,生存时时处于危险之中。 问题(2):据资料2分析,狼和羚羊之间在进化方面存在怎样的关系? 提示:狼和羚羊之间进行相互选择。一方面捕食者所捕食的大多是被捕食者中老年、病弱或年幼的个体,客观上起到促进羚羊种群发展的作用;另一方面狼群中跑得慢的个体由于得不到食物而被淘汰。 问题(3):物种之间的协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的吗? 提示:不是。物种之间的协同进化有通过种间互助实现的,如某种兰花和专门给它传粉的蛾;也有通过种间斗争实现的,如猎豹和斑马。 资料3:地球上的原始大气中是没有氧气的,但是随着光合生物的出现,使得原始大气中有了氧气,这就为好氧生物的出现创造了前提条件。 问题(4):据资料1、2、3,你能得出怎样的结论? 提示:不同物种间存在协同进化,包括种间互助和种间竞争;生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。 点拔： (1)协同进化及其结果 不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化。通过漫长的协同进化过程,地球上不仅出现了千姿百态的物种,丰富多彩的基因库,而且形成了多种多样的生态系统。 (2)协同进化的范围及其对无机环境的影响 ①范围:生物与生物之间的协同进化仅发生在不同物种之间,同种生物之间不存在协同进化。 ②对无机环境的影响:无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率,导致生物朝着一定方向进化;生物的进化反过来又会影响无机环境。 探究二　 活动1:阅读教材P120～123,结合图6-13分析生物进化的历程。回答下列问题。 问题(1):最早出现的是哪一种生物?它们生活在什么环境中?这一时期的生态系统的成分是怎样的? 提示:古细菌。它们生活在海洋中。这一时期的生态系统是只有生产者和分解者的两极生态系统。 问题(2):多细胞生物大约是什么时期出现的?它们生活在什么环境中?这一时期生态系统的特点是怎样的? 提示:大约是在寒武纪。生活在海洋中。由于有大量的动物构成了生态系统的第三级——消费者,使生态系统具有更加复杂的结构。 问题(3):最早登陆的生物是植物还是动物?为什么? 提示:最早登陆的是植物,植物为动物的生存提供食物和栖息环境,没有植物,动物登陆后就无法生存。 问题(4):恐龙是什么时候绝灭的?恐龙绝灭对生物多样性产生怎样的影响? 提示:在白垩纪末全部绝灭。恐龙的绝灭为哺乳类的兴盛腾出了空间,使生物进化翻开了崭新的一页。 活动2:生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。试探究分析下列问题。 问题(5):生物多样性产生的直接原因和根本原因是什么?运用进化论观点分析生物多样性形成的原因。 提示:生物多样性的直接原因是蛋白质多样性,根本原因是基因(遗传物质)多样性。生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向的变异进行定向选择的结果。 问题(6):基因多样性、物种多样性及生态系统多样性三者之间的关系是怎样的? 提示:基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础,物种多样性和生态系统多样性又可影响基因多样性。 点拔： (1)生物进化的规律 从原核生物到真核生物,从无性生殖到有性生殖,由简单到复杂,由水生到陆生,由低等到高等。 (2)生物进化的历程 (3)现代生物进化理论的主要内容 ①适应是自然选择的结果。 ②种群是生物进化的基本单位。 ③突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种。 ④生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程。 ⑤生物多样性是协同进化的结果。 （4）.生物多样性的内容 1)基因多样性:由于生物存在各种各样的变异,并且变异是不定向的,进而出现了基因多样性。 2)物种多样性:基因的多样性决定了蛋白质的多样性,基因多样性是形成物种多样性的根本原因,蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。 3)生态系统多样性:生态系统是由生物群落和无机环境共同组成的,所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。 （5）生物多样性各层次间的关系 生活情境探究 科研人员向养殖奶牛的牛棚和牛身上喷洒了杀虫剂A,苍蝇几乎死光。过了一段时间,苍蝇又多了起来,又喷洒了杀虫剂A,大多数苍蝇死了,没过多久,苍蝇又多起来,又喷洒了杀虫剂A,如此反复进行了5次,会发现杀虫剂A的效果一次比一次差。 探究:(1)科研人员猜测,时间久了,杀虫剂失效了。请你简要解释如何验证科研人员的这个猜测。 提示:将新配制的杀虫剂和原来配制的杀虫剂,分别用于两组相同的且没有接触过该杀虫剂的苍蝇,观察它们的效果。 (2)请用苍蝇抗药性增强来解释杀虫剂的效果一次比一次差的原因。 提示:具有抗药性变异的苍蝇能够生存下来并遗传给下一代,导致杀虫剂A的效果一次比一次差。 总结归纳： 完善概念图 关键语句 1.不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化。 2.生物多样性主要包括三个层次的内容:遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。 3.现代生物进化理论认为:适应是自然选择的结果;种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群基因频率的定向改变,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。 同步练习：　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.下列有关协同进化的说法中,错误的是(　D　) ①协同进化可发生在不同物种之间　②协同进化可发生在生物与无机环境之间　③猎豹与羚羊之间的“军备竞赛”实现了两者的协同进化　④研究协同进化无法预测某物种的存在　⑤捕食者的存在利于生物多样性的形成　⑥协同进化导致了生物多样性的形成　⑦种群内部个体间的差异体现了物种多样性 A.②⑥ B.②⑤⑦ C.③⑤⑥⑦ D.④⑦ 解析:研究协同进化可预测某物种的存在,如达尔文根据某种兰花具有细长花距而预测出为其传粉的某种昆虫应具有吸管似的口器,④错误;种群内部所有个体属于同一物种,个体间的差异体现了基因多样性,不能体现物种多样性,⑦错误。 2.狼和鹿是捕食和被捕食的关系,从进化的角度分析,下列说法中不正确的是(　D　) A.狼在客观上起着促进鹿进化的作用 B.狼的存在有利于增加物种多样性 C.鹿奔跑速度的加快可加速狼的进化 D.鹿的进化速度比狼的进化速度快 解析:任何一个物种都不是单独进化的,不同物种之间在相互影响中共同进化和发展。狼和鹿互为对方的生物环境,对对方进行选择,相互选择的结果是使双方都朝着快速奔跑的方向进化,它们的进化速度是相当的。 3.下列关于生物多样性的叙述,正确的是(　B　) A.生物多样性包括遗传多样性、个体多样性和生态系统多样性三个层次的内容 B.生物多样性的形成是不同生物之间、生物与无机环境之间协同进化的结果 C.物种的绝灭不利于生物多样性的形成 D.个别物种的形成或绝灭对其他物种的进化没有影响 解析:生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性;生物多样性的形成是协同进化的结果,协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展;绝灭的物种一般是不适应环境的,它会被新物种替代,有利于生物多样性的形成;个别物种的形成或绝灭对其他物种存在影响。 4.北美洲某种臭虫以当地无患子科植物的气球状蔓生果为食,臭虫需要用锋利的喙刺穿果实,据统计喙长如图1所示;1920年,有人从亚洲引进无患子科的其他树种,其果实的果皮比较薄,据统计到1980年以它为食的臭虫的喙长如图2所示。下列叙述不合理的是(　D　) A.引进的树种与臭虫间发生了协同进化 B.引进的树种与当地植物存在竞争关系 C.臭虫体内控制喙长度的基因发生突变可能早于引进的树种 D.生活在无患子科植物和引进树种上的臭虫间形成了生殖隔离 解析: 新树种引进后,臭虫喙长变短,因此它们在相互影响中发生了协同进化;引进的树种与当地植物竞争阳光和土壤中的水分和养分;臭虫体内控制喙长度的基因发生突变的时间可能早于引进新树种的时间,引进的树种只是起了选择作用;生活在无患子科植物和引进树种上的臭虫种群,由于自然选择的差异,基因频率定向改变,导致两个种群的基因库有差异,但从图中无法判断是否已达到生殖隔离的程度。 5.达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,可以为传粉的昆虫提供食物。达尔文认为,这种花的形成绝不是偶然的,肯定存在这样的昆虫,它们生有同样细长的吸管似的口器,可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后,研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。 (1)这种兰花与蛾类相互影响、不断发展变化的现象叫作　　　　　　　　,该现象除了发生在不同物种之间,还发生在生物与无机环境之间,导致了　　　　　　　　　　的形成。  (2)兰花与蛾类的这种高度适应对兰花种群繁衍是否有利,为什么?　　　　　　　　　　　　　。  (3)对传粉的动物来说,花的结构和外形不是唯一的变数,植物所产生的花蜜种类也有不同,有的植物只产生稀释花蜜,有些植物则产生含水量相对较少的高浓度高热值花蜜。研究者发现蝶类更喜欢采集前者,蜂鸟更喜欢采集后者。请对此现象提出合理的解释　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:(1)兰花与蛾类相互影响、不断发展变化的现象叫作协同进化;协同进化导致了生物多样性的形成。(2)兰花与蛾类的这种高度适应对兰花种群繁衍有利,原因是这有利于兰花传粉和种群繁衍(或答不利,原因是某种生物数量减少对另外一种生物的生存和繁衍产生很大的不利影响)。(3)对传粉的动物来说,花的结构和外形不是唯一的变数,植物所产生的花蜜种类也有不同,有的植物只产生稀释花蜜,有些植物则产生含水量相对较少的高浓度高热值花蜜。研究者发现蝶类更喜欢采集前者,蜂鸟更喜欢采集后者,原因是蜂鸟(恒温动物)相较于蝶类(变温动物)需要高热值花蜜提供更多能量或蜂鸟和蝶类的取食结构不同,与相对应的植物结构相适应或蝶类的身体相对表面积大,(如翅膀薄而宽大)导致水分需求更多。 答案:(1)协同进化　生物多样性 (2)有利,有利于兰花传粉、种群繁衍(或答不利,某种生物数量减少对另外一种生物的生存和繁衍产生很大的不利影响) (3)蜂鸟(恒温动物)相对于蝶类(变温动物)需要高热值花蜜提供更多能量(或蜂鸟和蝶类的取食结构不同,与相对应的植物结构相适应或蝶类的身体相对表面积大,导致水分需求更多) 学科网（北京）股份有限公司 $$