6.4 协同进化与生物多样性的形成-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

学习目标： 1.举例说明协同进化 2.概述生物多样性及其形成的过程 3.现代生物进化理论的要点 6.4协同进化与生物多样性的形成 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。达尔文推测，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。 问题探讨 讨论 1.达尔文作出，上述推测的理由是什么? 彗星兰 长喙天蛾 兰花的生殖离不开传粉昆虫。如果没有与这种兰花结构相适应的传粉昆虫(靠细长的口器获取花距底部的花蜜),这种兰花就难以完成传粉受精，这个物种也就不存在了。 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。达尔文推测，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。 问题探讨 2. 如果后来未发现这样的蛾类昆虫，是否说明达尔文的推测是错误的? 彗星兰 长喙天蛾 如果后来未发现这样的蛾类昆虫，达尔文的推测就仅仅是一种猜想，不能被证实。当然，未发现这样的蛾类昆虫，不等于这样的昆虫一定不存在，因此并不能说明达尔文的推测一定是错误的。 阅读P119-124，思考： 1.协同进化的概念、实例和意义是？ 2.生物多样性的主要内容是？ 3.结合P120图6-13和P122内容，梳理生物进化的大致历程。 4.现代生物进化理论的主要内容为？ 一、协同进化 ①种间互助：长喙天蛾取食彗星兰的花蜜，同时为它传粉。 ②生存斗争： 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。 （1）概念： （2）实例： 自然选择有利于羚羊种群中肌肉发达、动作敏捷的个体，也有利于猎豹种群中跑得快的个体。 猎豹追捕羚羊 没有我，你跑不了这么快！ 没有我，你也跑不了这么快！ 地球上原始大气中是没有氧气的，因此，最早出现的生物都是厌氧（进行无氧呼吸）的； 最早的光合生物的出现，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。 ③生物与无机环境之间： 不同种生物之间在进化上密切相关，生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。 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。 （3）意义： 协同进化促进生物多样性的形成。 捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。 捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。 1.“精明的捕食者”策略： 2.“收割理论”： 捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间，有利于增加物种的多样性。 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，下列不属于协同进化实例的是 A.猎豹捕食斑马 B.同学之间的竞争使大家学习都大幅度进步 C.某种长有细长花距的兰花和生有细长口器专门为它传粉的蛾 D.昆虫的保护色越来越逼真，而它们天敌的视觉也越来越发达 B 概念检测 生物多样性形成的进化历程示意图 46亿年前 地球形成 30多亿年前 生命的起源 5.4亿年前 前寒武纪 寒武纪 2.45亿年前 6600万年前 古生代 中生代 新生代 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，也就是形成了生物的多样性。 二、生物多样性的形成 生物圈中生态环境、生物群落和生态过程的多样性。 地球上生物 物种的多样性。 指遗传信息的总和，包括地球上所有动植物、微生物个体的基因。 遗传多样性（基因多样性） 物种多样性 生态系统多样性 1.主要内容 古细菌化石 （单细胞生物，约35亿年前） 海绵 （原始多细胞生物，约6亿年前） 异养厌氧 自养需氧 光合细菌出现 结构上的进化 1 代谢上的进化 2 有丝分裂 融合 合子 减数分裂 有丝分裂 大肠杆菌的二分裂 （无性生殖） 甲藻的生活史 （有性生殖） 生物通过有性生殖实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。 生殖方式的进化 3 两极生态系统 （生产者、分解者） 三极生态系统 （生产者、消费者、分解者） 寒武纪，海洋中大量无脊椎动物物种爆发式迅速形成，使生态系统具有更复杂的结构 生态系统结构的进化 4 水生→陆生 造山运动使海洋缩小，一些海洋植物开始适应陆地生活，形成原始陆生植物，主要是蕨类植物，随后出现了适应陆地生活的动物——原始的两栖类。 生活方式的进化 5 生物多样性形成的进化历程可概括为： 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 协同进化的结果 2.生物进化的大致历程 35亿年前 出现古细菌 最早的生物化石 之后的20亿年 海洋中少量的细菌（包括蓝细菌） 两极生态系统（只有生产者和分解者） 15亿年前 海洋中出现真核生物 出现有性生殖，进化速度明显加快 5.4~5亿年前 海洋中无脊椎动物物种大爆发（寒武纪大爆发） 生态系统的第三极—消费者出现，对植物的进化产生了重要影响 甲藻 寒武纪的海洋生物类群想象图 中生代→新生代 裸子植物和被子植物扮演了生产者中的主角，鸟类、哺乳类等成为地球上占优势的动物类群 逐渐形成了复杂多样的陆地生态系统 总的进化趋势 简单→复杂 水生→陆生 低等→高等 4亿年前 植物登陆陆地（主要是蕨类），随后出现了原始的两栖类 改变了陆地环境 原核→真核 单细胞→多细胞 包括人类在内的所有生物都是在相互依存、相互制约中生存和发展的，人类的生存和发展始终受益于生物多样性，保护生物多样性就是保护人类自己。 约300万年前 森林古猿 P122思考与讨论 1．最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？ 2．陆生植物和陆生动物的出现谁先谁后？前者为后者提供了什么条件？ 3．同今天你所看到的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？ 4．恐龙大约是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性会产生怎样的影响？ 厌氧的单细胞生物，它们生活在原始海洋中 中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。 植物先登陆，否则动物登陆后就会饿死。 当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。 遗传(基因)多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响遗传(基因)多样性。 生物多样性形成的根本原因和直接原因分别是什么？ 以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释： 三、生物进化理论在发展 （1）适应是 的结果。 （2） 是生物进化的基本单位。 （3） 提供进化的原材料， 导致种群基因频率的定向改变，进而通过 形成新的物种。 （4）生物进化的过程实际上是 、 间 的过程。 （6）生物多样性是 的结果。 自然选择 种群 突变和基因重组 自然选择 隔离 生物与生物 生物与无机环境 协同进化 协同进化 发展 中性突变理论：决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。 间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。 生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展。 练习与应用 一、概念检测 1.（1）√ （2）× （3）× （4）× 2.C 二、拓展应用 1. 生态指的是生物与环境的相互关系，进化指的是生物界的历史演变； 如果把进化看作由各种生物表演的一部历史剧，那么，上演这部历史剧的舞台就是生物与环境之间复杂的相互关系。生物进化的表演受舞台背景的制约，舞台背景也要与上演的内容相协调。 2. 假如那样，生物界纷繁复杂的现象就很难用统一的观点和理论来解释，作为生物学基本观点之一的进化观点将难以建立，生物学就不可能形成现在这样一个科学的框架体系，学习生物学将缺少基本观点和方法的指导和统领。 3. 这是一道开放性问题。基本要点是：种群是生物繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位，一个种群就是一个独特的基因库；不同物种之间、生物与无机环境之间是在相互影响中协同进化的；生态系统是生物与环境相互作用形成的有机整体。 修建铁路和高速公路时，如果没有修建高架桥和涵洞，就会影响动物的迁移，缩小动物觅食、繁殖等活动的范围，影响植物种子的传播，人为阻断种群中个体间的基因交流，影响生态系统的整体性和生物的协同进化。 我国在修建青藏铁路时，不惜耗资修建了许多高架桥和涵洞，体现了我国政府和相关企业对保护生物多样性的重视。这一做法在其他地区也是常见的。当然，修建高架桥和涵洞的具体数量和方式，还要考虑地形、地质、经济和社会等多方面的因素，做到因地制宜。 复习与提高 一、选择题 1.A 2.C 3.D 4.B 二、非选择题 2. 不一定。进化过程中出现的新物种，有些是靠开辟环境中新的生存位置来生存和繁衍的，不一定就比原来的物种适应能力更强。例如，海洋中的生物登陆后，形成了许多新-物种，开辟了新的生存空间，但是不能说这些新物种比海洋藻类的适应能力强。 3. 与同种或类似的野生种类相比，家养动物的变异往往更多，这与人类根据自身的需要，采取的杂交育种等措施有关。 4. 中间体色可能与环境色彩较接近，这样的个体不容易被捕食者发现，生存并繁殖后代的 机会较多，相应的基因型频率较高。经过长期的自然选择，导致中间体色的个体较多。 5. （1）由于这两种兰花的分布区域有一定交叉，且二者能够杂交并产生可育后代，可以推测杂交后代由于基因重组，花色会出现与典型亲本有一定差异的情况，因此，这两种兰花的花色存在一系列过渡类型能用二者在自然状态下可以杂交来解释。但是，这种解释只是一种合理的假说，除此之外，还可能有其他合理的解释，如这两种兰花的花色是数量性状，或者由于土壤条件等环境因素，使得它们本来就存在从浅到深的过渡类型。哪种解释正确，需要通过确凿的证据来验证，如自然状态下的观察证据、基因组学证据等。 （2）有道理。二者在自然状态下可以杂交并产生可育后代，说明二者之间还未形成严格的生殖隔离，因此看作一种也是可以的。 6. 按照达尔文的自然选择学说，可以作如下解释： 昆虫在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异。 在未使用 DDT 时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势； 使用 DDT 以后，抗药性弱的个体大量死亡，抗药性强的个体有机会产生更多的后代，一段时间以后，DDT 的杀虫效果就会下降。 $$