6.4 协同进化与物种多样性的形成（精讲课件）-【上好课】2024-2025学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修2）

第4节 协同进化与生物多样性的形成 第6章 生物的进化 必修二 协同进化与生物多样性的形成 1 生物进化理论在发展 2 目录 习题检测 3 一、学习目标 二、重难点 1.举说明协同进化。 2.概述生物多样性及其形成的过程。 3.概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的要点， 认同其在现有生物进化理论中的主流和核心地位。 4.通过了解现代生物进化理论存在的争论和疑点， 认同科学理论是不断发展的。 1.协同进化与生物多样性形成的关系 2.现代生物进化理论的要点。 协同进化与生物多样性的形成 1 问题探讨 某种兰花和专门给它传粉的蛾 达尔文由储存着花蜜的细长兰花花距 一定存在具有同样细长口器的昆虫，可以吸到花蜜。 推测 大约50年以后，研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。 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（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。 5 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？ 未发现这样的蛾类昆虫，达尔文的推测就仅仅是一种猜测，不能被证实。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。 3.在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见， 昆虫传粉的专门化有什么意义？ 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或保护。 生命观念——进化与适应观 结构与功能观 6 协同进化与生物多样性的形成 1 一、协同进化 1.概念 、 之间在相互影响中不断进化和发展。 ☞不发生在同种物种之间 不同物种之间 生物与无机环境 （1）不同物种之间 2.类型 （2）生物与无机环境之间 ①种间互助 ②种间斗争 7 （1）不同物种之间 ①种间互助 某种兰花和专门给它传粉的蛾 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。 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或保护。 一、协同进化 8 （1）不同物种之间 猎豹追捕羚羊 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。这两个物种的进化过程宛如一场漫长的“军备竞赛”。 捕食者的存在对于被捕食者是否有害无利？ 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，客观上起到促进被捕食者种群发展的作用。 ②种间斗争 9 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，有利于增加物种多样性。 ➳猎豹往往都在体格和速度上更具优势，据此是否可以高枕无忧了？ 羚羊奔跑的速度在猎豹的选择下越来越快，所以也只有动作敏捷、跑的快的猎豹才能获得食物，从而生存下来，繁育更多的后代。 生物的进化并非孤立进行，而是相互选择、协同进化的。 “精明的捕食者”策略： 捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。 捕食者在进化中的作用——受割理论 10 （2）生物与无机环境之间 地球形成时，原始大气中没有氧气，最早出现的生物是厌氧的，但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。 3.意义 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，也就是形成了生物的多样性。 一、协同进化 11 协同进化与生物多样性的形成 1 二、生物多样性的形成 1.内容 遗传多样性（基因多样性）、物种多样性、生态系统多样性。 生态系统多样性 根本 原因 组 成 导致 直接原因 组成 直接 选择 决定 基因多样性 物种多样性 变异的不定向性 蛋白质多样性 无机环境的多样性 2.关系 12 3.生物多样性的形成历程 二、生物多样性的形成 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。 （1）前寒武纪（至5.4亿年前） 13 3.生物多样性的形成历程 （2）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如三叶虫、鹦鹉螺等爆发式地迅速形成。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 14 3.生物多样性的形成历程 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 （3）晚古生代生物 （至2.45亿年前） 15 3.生物多样性的形成历程 （4）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。 16 3.生物多样性的形成历程 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。 （5）新生代生物 （至今） 17 （5）新生代生物 （至今） 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。 18 习题巩固 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？ 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。 先出现植物，后出现动物，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。 恐龙是在中生代后期绝灭的。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。 19 3.生物多样性的形成历程 （1）生物的结构： （2）生物的等级： （3）细胞的结构： （4）生物的细胞组成： （5）生殖方式： （6）呼吸方式： （7）生活环境： 简单→复杂 低等→高等 原核细胞→真核细胞 单细胞→多细胞 无性生殖→有性生殖 无氧呼吸→有氧呼吸 水生→水陆两栖→陆生 20 4.生物多样性的形成原因 长期自然选择、协同进化的结果 生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向变异进行选择的结果。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基因多样性。 5.研究生物进化历程的主要依据 化石 二、生物多样性的形成 生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向变异进行选择的结果。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基因多样性。 21 现代生物进化理论在发展 2 现代生物进化理论在发展 2 一、现代生物进化理论 1.现代生物进化理论（核心： ） 自然选择学说 （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。 自然选择 种群 突变和基因重组 自然选择 隔离 生物 生物 生物 无机环境 协同进化 协同进化 23 现代生物进化理论在发展 2 二、生物进化理论在发展 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。 1.中性突变学说 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。 2.间断平衡学说 以自然选择为核心的进化理论，更为大多数学者所接受。 生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展。 24 1.褐家鼠种群中的一种突变体对华法林(一种鼠药)不敏感而具有抗药性，但其维生素K合成能力下降。某地区施用华法林后抗药性个体比例显著上升，停施后比例下降。相关叙述错误的是（ ） A.基因突变是褐家鼠抗药性产生的根本原因，能为进化提供原材料 B.施用华法林后褐家鼠种群基因频率发生了定向改变 C.施用华法林后褐家鼠种群数量及抗性基因频率均会显著增加 D.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 C 习题巩固 25 2.雄性缝蝇的求偶方式有：①向雌蝇提供食物；②用丝缕简单缠绕食物后送给雌蝇；③把食物裹成丝球送给雌蝇；④仅送一个空丝球给雌蝇。以上四种方式都能求偶成功。下列叙述错误的是（ ） A.求偶时提供食物给雌蝇有利于其繁殖，是一种适应性行为 B.④是一种仪式化行为，对缝蝇繁殖失去进化意义 C.③是雌蝇对雄蝇长期选择的结果 D.④可能由③进化而来 B 习题巩固 26 3.金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是（ ） A.金鱼与野生鲫鱼属于同一物种 B.人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态 C.鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变 D.人类的喜好影响了金鱼的进化方向 B 习题巩固 27 4.(2022·辽宁高考)下列关于生物进化和生物多样性的叙述， 错误的是(　 ) A.通过杂交育种技术培育出许多水稻新品种， 增加了水稻的遗传多样性 B.人类与黑猩猩基因组序列高度相似，说明人类从黑猩猩进化而来 C.新物种的形成意味着生物类型和适应方式的增多 D.生物之间既相互依存又相互制约，生物多样性是协同进化的结果 B 习题巩固 人类与黑猩猩基因组序列高度相似，可以说明人类与黑猩猩有共同的原始祖先，但不能说明人类从黑猩猩进化而来，B错误。 28 5.超高速奔跑是猎豹的生存本领，它依靠减轻体重来实现低能耗。为了达到极速，猎豹的身体有很多特殊的结构，比如相对劣质的骨骼，修长的体型等。这些结构在加快猎豹速度的同时，也让它成了猫科动物中的“瓷娃娃”。一旦受伤，它就会几乎失去捕食能力。猎豹奔跑速度越来越快的主要原因是瞪羚的速度越来越快。作为食草动物，瞪羚的速度只有猎豹的70%左右，但是瞪羚学会了一种绕过猎豹的方法。下列说法正确的是( 　 ) A.协同进化的结果是两种生物的机能越来越完善 B.瞪羚的速度越来越快导致猎豹产生了超高速奔跑的变异 C.猎豹的存在对瞪羚种群的发展起到了阻滞作用 D.如果草原演替成森林，具有超高速奔跑本领的猎豹最终可能走向灭亡 D 习题巩固 协同进化使猎豹奔跑速度越来越快，但也使其成为“瓷娃娃”，由此可见，协同进化的结果不是两种生物的机能越来越完善，A错误； 变异是不定向的，瞪羚的速度越来越快对猎豹进行了选择，奔跑速度快的猎豹可以通过捕食瞪羚存活，B错误； 捕食者往往捕食被捕食者中老弱病残的个体，客观上起到了促进被捕食者种群发展的作用，因此，猎豹的存在对瞪羚种群的发展起到了促进作用，C错误； 如果草原演替成森林，具有超高速奔跑本领的猎豹可能难以适应森林环境，最终可能走向灭亡，D正确。 29 课堂总结 习题检测 3 1.生物多样性是协同进化的结果。判断下列与进化和生物多样性有关的表述是否正确。 （1）一个物种的形成或绝灭，会影响到若干其他物种的进化。 （ ） （2）物种之间的协同进化都是通过物种之间的竞争实现的。（ ） （3）地球上的生态系统从古至今都是由生产者、消费者 和分解者组成的。 （ ） （4）生物多样性的形成是指新的物种不断形成的过程。（ ） 习题检测 ✓ ✘ ✘ ✘ 32 习题检测 2.基于早期地球的特殊环境推测，地球上最早出现的生物是 （ ） A.单细胞生物，进行有氧呼吸 B.多细胞生物，进行有氧呼吸 C.单细胞生物，进行无氧呼吸 D.多细胞生物，进行无氧呼吸 C 33 习题检测 3.用一位学者的话说，协同进化就是“生态的舞台，进化的表演"（The ecological theater and evolutionary play ）。根据本节所学内容，谈谈你对这句话的理解。 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。 34 习题检测 4.假如物种之间没有一定的关系（如亲缘关系和相互影响），也不随时间而改变，那么我们的生物学观点会发生怎样的变化？生物学是更容易学习还是更难学习？ 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。 35 习题检测 5.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。这对保护生物多样性有什么意义？这种做法适合在其他地区推广吗？请综合运用本章各节所学知识，从基因、物种和生态系统三个方面来论证。感兴趣的话，你还可以从经济和社会等角度提出自己的看法。 36 习题检测 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。 37 习题检测 1.对种群的基因频率没有影响的是 （ ） A.随机交配 B.基因突变 C.自然选择 D.染色体变异 A 2.生态系统多样性形成的原因可以概括为（ ） A.基因突变 B.基因重组 C.协同进化 D.地理隔离 3.下列关于生物进化的表述，错误的是（ ） A.隔离是物种形成的必要条件 B.突变和基因重组都具有随机性 C.自然选择决定生物进化的方向 D.只有有利变异才是进化的原材料 C D 38 习题检测 4.关于有性生殖在进化上的意义，下列说法错误的是 （ ） A.实现了基因重组 B.提高了繁殖速率 C.加快了进化的进程 D.丰富了变异的原材料 B 39 突变和基因重组 自然选择 种群基因频率 基因库的差别 地理隔离 生殖隔离 物种形成 时间 定向 改变 积累 导致 扩大 导致 标志 习题检测 40 习题检测 2.在进化地位上越高等的生物，适应能力越强吗？请说明你的观点和证据。 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，家养动物的变异较多（如狗的变异比狼多）。对此你如何解释？ 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。 41 习题检测 4.科学家对某地一种蟹的体色深浅进行了 研究，结果如下图所示。不同体色的个体数量为什么会形成这样的差别呢？请提出假说进行解释。 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。 42 习题检测 5.褐花杓兰和西藏杓兰主要分布于我国西南 地区，且分布区域有一定交叉。典型的褐花杓兰，花是深紫色的；典型的西藏杓兰，花是紫红色的。此外，它们还存在花色从浅红到深紫等一系列过渡类型。研究人员通过实验发现，这两种植物能够杂交并产生可育后代。请回答下列问题。 （1）这两种兰花的花色存在一系列过渡类型，能否用二者在自然状态下可以杂交来解释？如果能，能否确定过渡类型就是二者杂交形成的？ 43 习题检测 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。 44 习题检测 （2）研究人员建议将它们合并为一种。这一建议有道理吗？ 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。 45 6.20世纪40年代，DDT开始被用作杀虫剂，起初非常有效。若干年以后， 人们发现它的杀虫效果越来越差。人们的解释是昆虫产生了抗药性。 请你运用本章所学知识，对昆虫产生抗药性作出进一步的解释。 按照达尔文的自然选择学说，可以作如下解释：细菌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。在未使用抗生素时，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；使用抗生素以后，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，抗生素的杀菌效果就会下降。 习题检测 46 习题检测 7.学习完“遗传与进化”模块，你对基因、遗传、变异和进化乃至生命本质有哪些深入的体会和独到的理解？请你围绕上述关键词写一篇短文，题目自拟，文体和字数不限。 这是一道开放性问题，引导学生对本模块所学内容进行整理和提升，加深对遗传与进化原理的理解乃至对生命本质的认识。期待学生在综合概括遗传与进化基本原理的基础上，认识到生物的个体有生有死，但遗传信息是代代相传的，是在继承的基础上不断发展变化并多样化的，这一过程体现了内因（遗传信息）和外因（环境）的相互作用和对立统一。 47 THANKS $$