6.4 协同进化与生物多样性的形成-【新课程能力培养】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化学习手册（人教版2019）

学 第 6章 生物的进化 第 4节 协同进化与生物多样性的形成 核 心 素 养 1. 运用归纳的方法， 概括出生物多样性形成 的原因。 （科学思维） 2. 基于对隔离与物种形成的作用的理解， 认识 环境保护与物种多样性的作用。 （社会责任） 知识点一 协同进化 知 识 梳 理 协同进化 1. 概念： 之间、 生物与 之 间在 中不断进化和发展。 2. 意义： 形成了 。 要 点 精 析 1. 协同进化中的 “相互影响” （ 1 ） 不同物种在相互帮助中协同进化： 例如 某种具有细长花距的兰花和具有细长的 口器的蛾。 （ 2 ） 不同物种在相互斗争中协同进化： 例如 羚羊和猎豹。 （ 3 ） 生物和无机环境在相互影响中协同进 化： 例如原始大气无氧气， 生物都是厌 氧型 → 光合生物出现， 氧气得以产生 → 需氧型生物出现。 2. “收割理论” 斯坦利的 “收割理论”： 捕食者往往捕食 个数数量多的物种， 这样就会避免出现一种或 少数几种生物占有绝对优势的局面， 为其他物 种的形成腾出空间。 捕食者的存在有利于增加 物种多样性， 对某一个被捕食者种群也有利。 例 1 下列选项中二者不能协同进化的是 （ ） A. 植物和蜜蜂 B. 植物和土壤 C. 斑马和猎豹 D. 大鲈鱼和小鲈鱼 答案： D 解析： 协同进化指的是不同物种之间、 生物 和无机环境之间在相互影响中不断进化和发 展。 大鲈鱼和小鲈鱼为同一物种， 不存在协 同进化， 故选 D 。 知识点二 生物多样性 知 识 梳 理 1. 生物多样性的层次 ： 多样性 、 和 。 2. 生物多样性形成的原因： 。 要 点 精 析 1. 生物多样性层次的判断 一个物种或种群只能体现基因多样性， 两个以上物种才能体现物种多样性， 两个以 上生态系统才能体现生态系统多样性。 2. 进化史上生物出现的顺序 （ 1 ） 原核生物早于真核生物。 （ 2 ） 分解者、 生产者、 消费者 （寒武纪无脊 椎动物大爆发出现） 依次出现。 （ 3 ） 两极生态系统发展到三极生态系统。 （ 4 ） 无性生殖早于有性生殖。 （ 5 ） 基因突变早于基因重组。 97 学 高 中 生 物 必 修 2 （人教版） （ 6 ） 水生生物早于陆生生物， 最早的登陆植 物、 动物分别是蕨类植物和原始两栖类。 （ 7 ） 异养型早于自养型， 厌氧型早于需氧型。 3. 已知最早的生物化石是 35 亿年前的古细 菌化石。 4. 生物登陆后， 裸子植物和被子植物先后成 为优势植物类群， 鸟类、 哺乳类等成为优 势动物类群。 5. 物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的， 一方面会使生物多样性出现损失， 另一方 面如白垩纪末恐龙的全部绝灭又为哺乳类 的兴盛腾出了空间， 丰富了生物多样性。 例 2 （不定项） 生物多样性包括 （ ） A. 基因多样性 B. 细胞多样性 C. 物种多样性 D. 生态系统多样性 答案： ACD 解析： 生物多样性的层次包括基因 （遗传） 多样性、 物种多样性、 生态系统多样性。 例 3 （不定项） 关于生物在地球上出现的 先后顺序， 下列选项排序正确的是 （ ） A. 异养生物、 自养生物 B. 厌氧生物、 需氧生物 C. 生产者、 分解者 D. 登陆动物、 登陆植物 答案： AB 解析： 最早发现的古细菌为原核生物， 原始 生命为异养厌氧型， 属于分解者， A 、 B 正 确， C 错误； 最先登陆的是植物， 否则动物 没有食物来源。 知识点三 生物进化理论在发展 知 识 梳 理 生物进化理论包括： 1. 拉马克 学说和达尔文 学说与 学说。 2. 现代生物进化理论。 3. 中性突变学说： 决定生物进化方向的是 的逐渐积累， 不是 。 4. 其他： 物种的形成是 与迅速形成 交替出现的过程等。 要 点 精 析 1. 现代生物进化理论的主要内容： 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。 2. 现代生物进化理论对自然选择学说的完 善： 从分子水平上阐明了自然选择对遗传 变异的作用机理， 强调群体进化， 认为种 群是生物进化的基本单位。 例 4 （不定项） 现代生物进化理论与达尔 文进化论观点相同的是 （ ） A. 可遗传的变异是生物进化的原材料 B. 自然选择决定生物进化的方向 C. 种群基因频率的改变是生物进化的实质 D. 自然选择是环境对生物的选择 答案： ABD 解析： 达尔文的自然选择学说， 没有用基因 等遗传学原理解释生物进化的原因， 这是他 的自然选择学说的不足之一。 98 参考答案与解析 不同物种间存在生殖隔离， D 正确。 14. C 【解析】 变异是不定向的， A 错误； 隔离是物 种形成的必要条件， 但不是进化的必要条件， B 错误； 产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的差异 ， C 正 确； 地理隔离不一定导致生殖隔离， D 错误。 15. Ａ 【解析】 核酸分子的结构和蛋白质种类存在物 种差异， 可利用核酸分子杂交或分析生物体内的蛋白质 种类等手段来判断物种间的亲缘关系， A 正确； a 、 b 是 两个不同的物种， 二者之间存在生殖隔离， B 错误； 海 豚和鲨鱼属于两个不同的物种， 外表相似但亲缘关系较 远， 能用图乙表示， C 错误； 甲、 乙两图中物种进化的 方向不同， 这是特定的自然环境对生物进行选择的结 果， 说明了自然选择在进化中的作用， D 错误。 提升练习 1. BC 【解析】 变异是不定向的， 自然选择不能决 定生物变异的方向， 但能决定生物进化的方向， A 错 误； 生物进化的实质是种群基因频率的改变， B 正确； 通过遗传能使种群基因频率的改变在前后代保持一定的 连续性， C 正确； 种群内基因频率改变的偶然性随种群 数量下降而增大， D 错误。 2. ABD 【解析】 A 的基因频率是 0.62 ， a 的基因频 率为 0.38 ， 因此若下一代有 500 个个体 ， 则杂合子 （ Aa ） 的个体约有 2×0.62×0.38×500≈236 （个 ）， A 、 D 正确； 生物进化的实质是种群基因频率发生改变， 故 B 正确； 种群自由交配的结果是基因频率不变， 基因型频 率也不发生变化， C 错误。 3. ACＤ 【解析】 地理隔离不一定导致生殖隔离， A 正确； 地理隔离的两个种群， 未形成生殖隔离， 可以相 互交配， B 错误； 生殖隔离产生的关键原因是种群基因 库的差异， C 正确； 不同的物种之间一定具有生殖隔 离， D 正确。 4. ABC 【解析】 自然选择过程中， 直接受选择的是 表型， 进而导致基因频率的改变， A 错误； 同一物种不 同种群基因频率的改变能导致种群基因库的差别变大， 只要种群基因频率发生改变就认为生物已发生进化了， B 错误； 地理隔离能使种群基因库产生差别， 但不一定 导致生殖隔离， C 错误； 种群基因频率的改变是产生生 殖隔离的前提条件， D 正确。 5. （ 1 ） 基因库 （ 2 ） 资源有限 （或存在生存斗争） （ 3 ） 自然选择 隔离 （ 4 ） B （ 5 ） 52 基因 （遗 传） （ 6 ） ABC 【解析】 （ 1 ） 一个种群中的全部个体的所有基因叫 这个种群的基因库。 如果大熊猫种群仍然保持较高的遗 传多样性， 实际上反映了种群中基因的多样性。 （ 2 ） 达尔文认为： 由于资源有限 （或存在生存斗争）， 自然 界中任何生物的个体数都不可能无限增加。 （ 3 ） 物种 形成和生物进化的三个环节是变异和基因重组、 自然选 择和隔离。 （ 4 ） 该种群中 A 和 a 的基因频率之和等于 1 ， 且 A 和 a 的基因频率取值范围分别 0<A%<1 ， 0<a%< 1 ， Aa 的基因型频率： N=2×A%×a%=2×A%× （ 1-A% ）。 当 A%=1/2 时， N=1/2 ； 当 A%=0 时， N=0 ； 综上分析， 0＜N≤50% 。 （ 5 ） 若某小岛上原有果蝇 10000 只， 其中 基因型 VV 、 Vv 和 vv 的果蝇分别占 15% 、 55% 和 30% 。 若此时从岛外入侵了 2000 只基因型为 VV 的果蝇， 且 所有果蝇均随机交配 ， 则 F 1 代中 V 的基因频率约是 10000×15%×2+10000×55%+2000×2 10000×2+2000×2 =52% （取整数）。 该 种群果蝇在性状上的差异体现了生物基因多样性。 （ ６ ） 环境变化不会导致生物产生适应性变化， 是先有变异后 有环境的自然选择， A 错误； 隔离是物种形成的必要条 件， B 错误； 同一物种的不同种群之间存在地理隔离， C 错误； 生物进化必然伴随基因频率变化， D 正确。 6. （ 1 ） 基因库 8/9 （ 2 ） 不定向 自然选择 （ 3 ） 是 种群基因频率已经改变 【解析】 （ 1 ） 一个种群中所有个体所含的全部基 因， 称为该种群的基因库； 由题意可知， 基因频率发生 变化后， WW 的基因型频率 =0．2×0．2×100%=4% ， ww 的 基因型频率 =0．8×0．8×100%=64% ， Ww 的基因型频率 =1- 64%-4%=32% ， 因此杂合子占分趾海龟的比例为 32%÷ （ 4%+32% ） =8/9 。 （ 2 ） 该种群中海龟有多种多样的类 型， 其中可遗传的变异来源于突变和基因重组， 但由于 变异是不定向的； 因此只是产生了进化的原材料， 进化 的方向是由自然选择决定的。 （ 3 ） 生物进化的实质是 种群基因频率的改变， 该海龟种群中基因频率发生了改 变， 因此海龟发生了进化。 第 4节 协同进化与生物多样性的 形成 学习手册 知识点一 协同进化 知识梳理 1. 不同物种 无机环境 相互影响 2. 生物多样性 知识点二 生物多样性 知识梳理 1. 基因 （遗传） 物种多样性 生态系统多样性 2. 协同进化 知识点三 生物进化理论在发展 知识梳理 1. 用进废退和获得性遗传 共同由来 自然选择 3. 中性突变 自然选择 4. 长期稳定 新种 练习手册 基础练习 1. D 【解析】 物种不能单独进化， A 错误； 捕食者 对被捕食者起选择作用， 有利于被捕食者的进化， B 错 91 （人教版）高 中 生 物 必 修 2 误； 物种间的协同进化方式多种多样， 有的通过生存斗 争实现， 有的通过种间互助实现， C 错误； 一个物种的 形成或绝灭必然会对其他物种产生影响。 2. C 【解析】 协同进化指不同物种之间或生物与无 机环境之间， 在相互影响中不断进化和发展， 故不同物 种之间可以相互选择协同进化， A 正确； 捕食者的存在 使食物链中的生物通过反馈进行调节， 有利于增加物种 的多样性， B 正确； 生物多样性包括物种多样性、 遗传 多样性和生态系统多样性， C 错误； 共同进化是指生物 与生物之间、 生物与环境之间的共同进化， 生物多样性 的形成是协同进化的结果， D 正确。 3. D 【解析】 协同进化包括生物与生物之间、 生物 与无机环境之间的相互影响。 4. C 【解析】 长期的地理隔离可能产生生殖隔离， 就 可形成新物种， A 正确； 草原上狼和兔子奔跑能力的提高 是二者通过相互选择， 协同进化的结果， B 正确； 细菌的 抗药性在接触抗生素之前就已经产生， 抗生素只是对细菌 抗药性突变个体进行了选择， C 错误； 外来物种入侵会导 致本地食物链的稳定性受损， 可能改变了自然选择的方向， 进而导致生物进化的速度和方向发生变化， D 正确。 5. D 【解析】 地球上先出现生产者和分解者， 然后 出现消费者， D 错误。 6. D 【解析】 真核生物的出现在生物进化史上具有 重要意义， 这主要表现在以下三个方面： 一是与原核生 物相比， 真核生物的结构和功能要复杂得多； 二是真核 生物通过有丝分裂增殖， 这是减数分裂 （特殊有丝分 裂） 进化出现的前提， 即为有性生殖的产生奠定了基 础； 三是通过有性生殖实现了基因重组， 推动了生物进 化， D 正确。 7. C 【解析】 种群中基因频率改变一定会导致基因 库的改变， A 正确； 协同进化过程可以发生在生物与生 物之间， 也可以发生在生物与无机环境之间， B 正确； 生物多样性的直接原因是蛋白质分子具有多样性， 基因 多样性是生物多样性的根本原因， C 错误； 生物多样性 从不同的层次上可以包括基因多样性、 物种多样性、 生 态系统多样性， D 正确。 8. C 【解析】 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， A 正确； 基因突变产生新的等 位基因， 基因突变是使种群基因频率发生变化的因素之 一， B 正确； 小麦吸浆虫在接触敌敌畏前就产生抗药性 的突变个体， 敌敌畏只是对其起了选择作用， C 错误； 化石是古代生物的遗体、 遗物或生活痕迹等， 由于某种 原因被埋藏在地层中， 经过漫长的年代和复杂的变化而 形成的， 是研究生物进化的过程中最重要的、 比较全面 的证据， D 正确。 9． A 【解析】 种群基因频率发生变化说明生物发生 了进化， 而不一定产生新物种， B 错误； 物种之间的关 系不仅有生存斗争还有互利共生等， C 错误； 突变和基 因重组为生物进化提供了原材料， 这里指的突变包括基 因突变和染色体变异， D 错误。 10. C 【解析】 应该说达尔文自然选择学说取代拉马 克用进废退学说成为进化理论的主流， C 错误。 11. C 【解析】 中性学说认为决定生物进化方向的是 中性突变的逐渐积累， 而不是自然选择。 提升练习 1. AC 【解析】 生物多样性包括三个方面： 遗传多 样性、 物种多样性和生态系统多样性， A 正确； 协同进 化就是不同物种之间、 生物与无机环境之间在相互影响 中不断进化和发展的过程， B 错误； 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少数几种生 物在生态系统中占有绝对优势的局面， 为其他物种的形 成腾出空间， 所以协同进化中捕食者的存在有利于增加 物种多样性， C 正确； 一个物种的形成或灭绝会影响其 他物种的进化， 如狼的灭绝， 羊会因为天敌减少而导致 进化的速度变慢， D 错误。 2. AD 【解析】 蛾与蝙蝠间相互影响， 发生了协同 进化， A 正确； 蛾在不断进化， 生物进化的实质在于种 群基因频率的改变， 故祖先蛾种群的基因频率发生了改 变， B 错误； 当变化后的蛾与祖先蛾人工交配后， 产生 的受精卵不具有生命力。 因此变化后的蛾与祖先蛾存在 生殖隔离， C 错误； 自然选择决定生物进化的方向， 蛾 复杂飞行模式的形成是自然选择的结果， D 正确。 3. ABC 【解析】 生物的生活习性是长期进化的结 果， A 正确； 建立自然保护区是保护生物多样性最有效 的措施， B 正确； 滇金丝猴是一个物种， 其灭绝就代表 一个物种的消失， 保护滇金丝猴实际是从物种水平保护 生物多样性， C 正确； 生态系统中生产者是关键性物 种， 维持生态系统稳定的因素很多， 滇金丝猴虽然在生 态系统中起重要作用， 但它的灭绝并不一定会导致生态 系统的崩溃， D 错误。 4. CD 【解析】 变异是不定向的， 自然选择决定生 物进化的方向， A 错误； 种群的基因频率发生改变意味 着生物的进化， 但生物的进化不一定会形成新的物种， 生殖隔离是新物种形成的标志， B 错误； 可遗传变异为 生物进化提供原材料， C 正确； 具有捕食关系的两种生 物互为选择因素， D 正确。 5. （ 1 ） 原 真 无性 有性 水 陆 （ 2 ） 不同 物种 生物 无机环境 （ 3 ） 大量的基因突变是中性 的 自然选择 【解析】 （ 1 ） 地球上的生物是从单细胞到多细胞， 从简单到复杂， 从水生到陆生， 从低级到高级逐渐进化 而来的。 在生物进化过程中， 许多生物物种相继灭绝， 许多新的物种又不断产生， 正是由于这种旧有物种的绝 灭伴随着新的物种的产生， 才构成了一部轰轰烈烈的生 物进化发展史。 （ 2 ） 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。 92 参考答案与解析 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， 而且形成了多种多样的生态系统。 第 6章 章末测试 1. A 【解析】 生活在一定区域的同种生物的全部个 体叫种群， A 错误； 种群基因库是指一个生物种群中全 部个体所含有的基因总和， B 正确； 基因频率是指在一 个种群基因库中， 某个基因占全部等位基因数的比率， C 正确； 基因型频率是指某种基因型的个体在种群中所 占的比率， D 正确。 2. B 【解析】 种群是生物进化的基本单位， A 正确； 自然选择决定生物进化的方向， B 错误； 隔离是新物种 形成的必要条件， 生殖隔离是新物种形成的标志， C 正 确； 生物进化的实质是种群基因频率的改变， D 正确。 3. D 【解析】 自然选择会使不适者被淘汰， 从而增加 某一基因的基因频率， 基因突变会产生新的基因， 染色体 变异等都为自然选择提供原始材料， 而自由交配保持基因 在亲子代中按原有比例进行传递而不改变基因频率。 4. C 【解析】 在古脊椎动物的研究中发现， 鸟类在 进化过程中腕掌骨不断愈合 （如图）， 这是飞行结构优 化的体现， 该研究结果属于古生物化石证据， 故选 C 。 5. B 【解析】 变异是不定向的， 所有突变和基因重 组是随机的和不定向的， 突变和基因重组为生物进化提 供了丰富的原材料， A 正确； 种群基因库是一个种群中 全部个体所含有的全部基因， B 错误； 自然选择通过直 接选择个体的性状， 进而实现了对基因的选择， 最终导 致种群的基因频率发生定向改变， C 、 D 正确。 6. B 【解析】 基因频率改变标志着生物发生了进化， 不是新物种形成的标志， A 错误； 生物进化的实质是种 群基因频率的改变， B 正确； 达尔文认为生物进化的单 位是个体， C 错误； 协同进化是不同物种之间以及物种 和环境之间在相互影响中不断进化和发展， D 错误。 7. A 【解析 】 AA 自交产生 AA 占的比率为 40%× 40%＝16% ， AA 与 Aa 杂交产生 AA 为 2×40%×60%× 1 2 ＝ 24% ， Aa 自交产生 AA 的比率为 60%×60%× 1 4 ＝9% ， 而 aa 产生的比例为 60%×60%× 1 4 ＝9% ， 所以随机交配后 AA 占的比例为 49% ， 但总数变为 1－9% （被淘汰的 aa ） ＝ 91% ， 此时 AA 的比例为 49 91 。 8． A 【解析】 生物产生适应性的变异不是由环境变 化引起的， 变异是不定向的， 环境变化对不定向的变异 起选择作用， A 错误； 基因的自发突变率虽然很低， 但 能产生新基因， 为生物进化提供原材料， B 正确； 进化 的基本单位是种群， C 正确； 环境发生变化时， 种群的 基因频率可能改变， 也可能不变， D 正确。 9． C 【解析】 昆虫多以植物为食， 但对植物的传粉 等有重要作用， 故昆虫的存在对植物的多样性不只是一 种威胁， 有时也是一种保护， C 错误。 10. C 11. B 【解析】 分析图形可知， a 是自然选择， b 是 种群基因频率的改变， c 是地理隔离， d 是生殖隔离； a 是自然选择， 自然选择决定生物进化的方向， A 错误； 生物进化的实质是种群基因频率的改变， B 正确； 长期 的地理隔离不一定导致生殖隔离， C 错误； 自然条件下 能相互交配并产生可育后代的一群生物称为一个物种， D 错误。 12. C 【解析】 达尔文生物进化学说的中心内容是自 然选择学说， 自然选择学说的核心内容是： 生物个体之 间存在差异， 即变异。 变异频率的高低可能与环境中的 某种因素有关， 但变异的方向与环境无关。 环境对变异 的作用是选择， 这种作用是定向的。 环境选择对环境适 应的变异个体， 淘汰不适应的个体。 选择的结果是生物 对环境的适应。 A 、 B 、 D 都与达尔文的自然选择学说相 符。 C 中狗坚硬的牙齿也是长期自然选择的结果， 不是 长期磨炼出来的。 13． D 【解析】 喷施华法林杀灭家鼠， 在喷施华法林 之前， 家鼠中就存在抗药的突变个体， 喷施华法林仅杀 灭了不抗药的个体， 抗药的个体存活下来， 华法林不能 使家鼠产生抗药性突变， 只是对抗药性个体进行了选 择， A 错误； 基因突变属于可遗传的变异， 是生物变异 的根本来源， 是小鼠抗药性产生的根本原因， 能为进化 提供原材料， 抗药小鼠的抗性基因在停药后可以遗传给 后代， B 错误； 抗药与敏感属于小鼠的一对相对性状， 抗药小鼠与敏感小鼠属于同一物种， 二者之间不存在生 殖隔离， C 错误； 根据题意， 使用华法林灭鼠， 发现抗 药小鼠比例明显增加， 停施华法林后抗药性个体比例下 降， 说明突变是否有利是相对的， 取决于环境条件， D 正确。 14． C 【解析】 分析题图可知， Q 点以后 A 的基因频 率升高， a 的基因频率降低， 说明 A 基因控制的性状更 加适应环境， A 正确； 变异是不定向的， 环境变化对不 定向的变异起选择作用， 即变异产生于环境变化之前， C 错误； 由于自然选择是定向的， 所以在自然选择的作 用下， 种群的基因频率会发生定向改变， D 正确。 15. ACD 【解析】 白虎发生的变异类型与镰状细胞 贫血的相同， 都是基因突变， 但猫叫综合征的变异类型 属于染色体结构变异， A 错误； 基因突变是指基因中发 生碱基对的替换、 增添或缺失， 根据题干信息并不知道 SLC45A2 发生了哪种改变， 所以 SLC45A2 基因中碱基对 数目可能发生了改变， B 正确； 白虎和普通虎是同一个 物种， 不存在着生殖隔离， C 错误； 白虎和普通虎是同 一个物种， 白虎的出现丰富了基因多样性， D 错误。 16. AB 【解析】 达尔文接受了拉马克关于生物是进 化的观点， 并没有接受用进废退的观点， 而认为生物进 93