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

协同进化与生物多样性的形成 花距是一些植物花形态结构的一种特化。通常是指由花萼或花瓣的基部向外延伸形成的一个管状突起，或长或短。花距里或多或少总藏着一些分泌花蜜的蜜腺组织，酝酿着传粉生物最喜欢的花蜜。 一种原产马达加斯加的彗星兰，它有又长又细的花距，从花的开口到底部是一条长达29.2厘米的细管，只有底部3.8厘米处才有花蜜。“什么样的昆虫能够吸到它的花蜜？”1862年，达尔文大胆地预测：“在马达加斯加必定生活着一种蛾，它们的喙能够伸到10到11英寸长！” 1903年，这种蛾终于在马达加斯加被找到了——一种长着25厘米长的喙、像小鸟一般大小（展翅13~15厘米）的大型天蛾。这时候距离达尔文做出预测已过了41年。 一种原产马达加斯加的彗星兰，它有又长又细的花距，从花的开口到底部是一条长达29.2厘米的细管，只有底部3.8厘米处才有花蜜。“什么样的昆虫能够吸到它的花蜜？”1862年，达尔文大胆地预测：“在马达加斯加必定生活着一种蛾，它们的喙能够伸到10到11英寸长！” 1903年，这种蛾终于在马达加斯加被找到了——一种长着25厘米长的喙、像小鸟一般大小（展翅13~15厘米）的大型天蛾。这时候距离达尔文做出预测已过了41年。 长距彗星兰花 花蜜 花粉 花距 一定存在具有同样细长口器的昆虫，可以吸到花蜜。 达尔文由储存着花蜜的细长兰花花距 推测 （1）达尔文作出上述推测的理由是什么？ 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，这种兰花就难以完成传粉受精，这个物种也就不存在。 （2）昆虫传粉的专门化对植物繁殖后代有什么意义？ 可以提高传粉的效率，并且昆虫也可得到较多的食物或保护。 （3）虫媒花的进化与传粉昆虫的进化有什么关系？ 这两种生物在相互影响中不断进化和发展。 协同进化 问题探讨 猎豹追捕羚羊 一、协同进化 （一）不同物种：在相互影响中进化和发展 没有我，你也跑不了这么快！ 没有我，你跑不了这么快！ 猎豹追捕羚羊 种间竞争 一、协同进化 （一）不同物种：在相互影响中进化和发展 猎豹追捕羚羊 （1）捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？ 捕食者吃掉的大多是老、病弱或年幼个体，这种环境有利于羚羊种群中肌肉发达、动作敏捷的个体生存下来，客观上促进羚羊种群发展。 一、协同进化 （一）不同物种：在相互影响中进化和发展 猎豹追捕羚羊 （2） 捕食者是否可以“高枕无忧”？ 不可以，只有动作敏捷、跑得快的才能获得食物，并且避免被天敌捕食。 （3）猎豹会不会不把所有的猎物吃掉？ “精明的捕食者”策略：捕食者一般不会将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。 一、协同进化 （一）不同物种：在相互影响中进化和发展 猎豹追捕羚羊 捕食者往往捕食数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数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。捕食者的存在有利于增加物种的多样性。 收割理论 美国生态学家斯坦利（S.M.stanley） （4）捕食者在进化中的作用？ 一、协同进化 （一）不同物种：在相互影响中进化和发展 原始合作是指两种生物共居在一起，对双方都有一定程度的利益，但彼此分开后，各自又都能够独立生活。这是一种比较松懈的种间合作关系。海洋甲壳动物蟹类的背部常附生着多种腔肠动物，如寄居蟹和海葵。 种间合作 根瘤内的根瘤菌与豆科植物互利共生：豆科植物通过光合作用制造的有机物，一部分供给根瘤菌；根瘤菌通过生物固氮制造的氨，则供给豆科植物。 一、协同进化 （一）不同物种：在相互影响中进化和发展 种间合作 一、协同进化 （二）生物与无机环境之间的协同进化 1、冥古宙（46亿年前-38亿年前） 2、太古宙（38亿年前-25亿年前） 3、元古宙（25亿年前-6亿年前） 4、显生宙（6亿年前至今） 地质学家把地球形成以来的46亿年划分为4个大的阶段： 1、冥古宙（46亿年前-38亿年前） 冥古宙是地球历史上的第一个大的地质阶段，这个阶段地球演变的主要事件是地球的形成、地壳的形成以及化学演化。 地球形成 2、太古宙（38亿年前-25亿年前） 生命的起源 3、元古宙（25亿年前-6亿年前） 在远古宙悠长的历史时期里，地球表面状态发生了巨大的变化，由于蓝细菌的代谢作用和当时海水的物理化学状态，大气中二氧化碳含量下降，导致全球平均温度下降，大面积稳定的地块形成和发展。与此同时，蓝细菌作为放氧的光合自养生物，在光合作用中释放出氧气。导致大气中氧的积累，臭氧层的形成，使到达地面的紫外辐射强度逐渐减弱。蓝细菌的活动改造了岩石圈，也改造了大气圈。蓝细菌十多亿年的繁盛，改变了环境，又反过来影响生物的演化。臭氧层的形成使生物可以进入水圈表层；氧的积累，为真核生物的出现创造了条件。 最早的真核单细胞化石发现于18-19亿年前。 4、显生宙（6亿年前至今） 寒武纪大爆发 4、显生宙（6亿年前至今） 寒武纪大爆发 约6亿年前，以蓝细菌为代表的单细胞生命在生态系统中占据的优势地位，逐渐被真核多细胞生物所替代，地球进入显生宙时代。主要演化事件是多细胞真核生物的演化，包括三个代：古生代、中生代和新生代。 寒武纪是古生代的第一个纪，刚刚进入寒武纪。在长约500万年的时间里，几乎是突然的出现了许多门类的无脊椎动物和原始的脊索动物，这一次的动物类型的快速辐射式演化称为寒武纪大爆发。在动物演化史上，没有哪个时期能与之相比。在寒武纪初期，各大类群的藻类的演化趋势也基本形成。 4、显生宙（6亿年前至今） 寒武纪大爆发 登陆 在古生代的前三纪，所有生物都是水生的。在滞留纪末期4亿多年前，大气圈氧含量继续上升，达到现代大气含氧含量的10%。地面上空20~40km处的臭氧层也能吸收相当一部分紫外线，加之这一段时间陆地上升，海水后退，一些地区的海变成低洼平原，形成大大小小的洼地。为生物从水域向陆地发展创造了条件。率先登陆的是苔藓类和无种子的维管植物、真菌和节肢动物。 4、显生宙（6亿年前至今） 古生代的滞留纪末期登上陆地 4、显生宙（6亿年前至今） 寒武纪大爆发 登陆 4、显生宙（6亿年前至今） 恐龙诞生 恐龙灭绝 一、协同进化 （二）生物与无机环境之间的协同进化 1、冥古宙（46亿年前-38亿年前） 2、太古宙（38亿年前-25亿年前） 3、元古宙（25亿年前-6亿年前） 4、显生宙（6亿年前至今） 地质学家把地球形成以来的46亿年划分为4个大的阶段： 一、协同进化 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。 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。 意义： 25 生物多样性 遗传多样性（基因多样性） 物种多样性 生态系统多样性 决定 形成 二、生物多样性的形成 (三个层次) 26 生物多样性 01 02 03 遗传多样性（基因多样性） 物种多样性 生态系统多样性 生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。 动物、植物和微生物等生物种类的丰富性。 生物圈内生物环境、生物群落和生态过程的多样性。 形成生物多样性的原因： 长期自然选择、协同进化的结果 27 思考与讨论 分析生物多样性的形成 1、最早出现的是哪一类生物，他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、寒武纪时地球的生态系统有什么特点？ 4、恐龙大约什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性会产生怎样的影响？ 古细菌化石（距今35亿年） 最早的生物化石——古细菌（距今35亿年） 在此之后大约20亿年的漫长岁月中，地球上的生物主要是海洋中的种类不多的蓝细菌和细菌，它们都是原核生物。 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。 真核生物出现后，新的繁殖方式有性生殖出现了，实现了基因重组，增加了生物变异的多样性，所以加快了生物进化速度。多细胞植物和动物种类不断增多。 前寒武纪（至5.4亿年前） 29 早古生代生物（寒武纪大爆发，至5.0亿年前） 海洋中大量的无脊椎动物爆发式地迅速形成。形成生态系统的第三极——消费者，生态系统结构更加复杂稳定。 寒武纪的海洋生物类群想象图 生产者、分解者两极生态系统 → 生产者、消费者、分解者三极生态系统 30 大约四亿年前，由于造山运动使海洋缩小，陆地扩大，一些海洋植物开始适应陆地生活，形成原始的陆地植物主要是蕨类植物。 随后出现适应陆地生活的原始两栖类。生物的登陆改变了陆地的环境。 裸子、被子植物先后扮演生产者中的主角，鸟类和哺乳类成为优势动物类群。 复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。 4亿年前陆地景观想象图 晚古生代生物 （至2.45亿年前） 31 中生代生物（至6600万年前） 三叠纪生物复苏,开始出现海生爬行动物，脊椎动物得到进一步发展；侏罗纪是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；白垩纪末期也是恐龙的灭绝时期，开始出现被子植物。  恐龙的绝灭为哺乳动物的兴盛腾出了空间，使生物进化翻开了崭新的一页。 中生代板块、气候、生物演化极大，末期已现现代类型生物群的雏形。 32 人类也是生物进化的产物。大约300万年前，森林古猿的一支离开森林，告别树栖生活，走上了向现代人类进化的漫漫长路。在自然界的生存斗争中，人类凭借非凡的大脑、灵巧的双手和群体的力量，已经拥有了其他生物无可比拟的生存优势，并且对其他物种的进化产生了重要影响，不少物种由于人类活动的影响走向绝灭。 新生代生物 （至今） 33 就目前所掌握的证据来看，最早的生物化石是35亿年前的古细菌化石(图6-14)。 在此之后大约20亿年的漫长岁月中，地球上的生物主要是海洋中种数不多的细菌（包括蓝细菌），它们都是原核生物。 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。 1. 最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？ 最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在原始海洋中。 讨论： 4亿年前陆地景观想象图 大约四亿年前，由于造山运动使海洋缩小，陆地扩大，一些海洋植物开始适应陆地生活，形成原始的陆地植物主要是蕨类植物。 随后出现适应陆地生活的原始两栖类。生物的登陆改变了陆地的环境。 裸子、被子植物先后扮演生产者中的主角，鸟类和哺乳类成为优势动物类群。 复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。 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？ 先出现植物，后出现动物，否则动物登陆后就会饿死。 讨论： 寒武纪的海洋生物类群想象图 生产者、分解者两极生态系统 → 生产者、消费者、分解者三极生态系统 3.同今天的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？ 当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。 讨论： 36 低等→高等 3 水生→陆生 2 简单→复杂 1 总的进化趋势 在进化过程中，许多物种由于不适应环境的变化而绝灭了。 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？ 恐龙是在中生代后期(白垩纪末)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，使生物进化翻开了崭新的一页。 讨论： 与社会的联系： 人类也是生物进化的产物，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。 人类活动加快了物种绝灭的速度，根据协同进化理论，这对我们有什么启示？ 38 三、生物进化论在发展 （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。 （4） 导致种群基因频率的定向改变，进而通过 形成新的物种。 （5）生物进化的过程实际上是 与 、 与 间 的过程。 （6）生物多样性是 的结果。 1、现代生物进化理论（核心： ） 突变和基因重组 自然选择 协同进化 自然选择学说 种群 自然选择 隔离 生物 生物 生物 无机环境 协同进化 39 有些学者的研究表明，大量的基因突变是_____的，因此有人主张，决定生物进化方向的是__________的逐渐积累，而不是___________。 有人提出物种形成并不都是渐变的过程，而是物种__________与_______________交替出现的过程。 中性 中性突变 自然选择 长期稳定 迅速形成新种 中性突变学说： 间断平衡学说： 生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展! 生物进化理论在发展 40 $$