6.4 协同进化与生物多样性的形成—雨林深处的悬案（情境课件）生物人教版必修2

人教版必修2 第6章 生物的进化 第4节 协同进化与生物多样性的形成 目录 生命观念 1. 理解生物与生物之间相互塑造的协同进化关系，认识到物种不是孤立存在的。 科学思维 1.基于形态特征与生态关系进行推理，形成“从证据到结论”的逻辑链。 2.像侦探一样提出假设、分析线索、验证推断，体验科学推理过程。 社会责任 1. 认识到一个物种的灭绝可能引发“协同灭绝”的连锁反应，增强保护生物多样性的责任感。 素 养 目 标 情境启思 雨林深处的“悬案”：谁杀死了“完美之花”？ 背景： 在亚马孙雨林深处，植物学家发现了一种极其罕见的兰花——“达尔文之星”。这种兰花拥有长达29厘米的细长花距（花蜜管），是所有已知兰花中最长的。然而令人震惊的是，过去三年中，这种兰花的种群数量下降了80%，新结出的果实几乎为零。更诡异的是，这种兰花从未被观察到任何传粉者访问。 【侦察任务】 1. 这种兰花的“花距”为何如此之长？ 2.曾经是谁为它传粉？ 3. 传粉者去哪里了？ 4. 兰花还能被拯救吗？ 情境启思 案件导入：抵达案发现场 【案情档案】： 探员们，你们现在人手一份档案。请大家打开‘案件概述’——这是一朵来自亚马孙雨林的兰花，名叫‘达尔文之星’。它的花距长达29厘米，是世界上最长的花距之一。但最近三年，它几乎没有结出任何果实。更奇怪的是，科学家24小时监控，从未看到任何昆虫或鸟类访问它的花朵。 【侦探任务】： 今天，你们要通过四轮线索调查，还原这起‘悬案’的真相。每破获一条线索，我们就能离真相更近一步。” 这朵花的传粉者是谁？它为什么消失了？这朵花为什么会进化出这么长的花距？ 情境启思 第一轮调查：从形态反推传粉者 【1号证据内容】： 【侦探任务】： 1. 根据三条线索，推论谁最可能是“达尔文之星”的传粉者？ 2. 这种天蛾要如何获取花蜜？这对天蛾的身体结构有什么要求？ 线索A：这种兰花的花蜜仅存在于花距最底部，距离入口约28cm。 线索B：在兰花周围，科学家发现了一些飞蛾鳞片和口器残片，经DNA比对属于某种大型天蛾。 线索C：残片显示，该天蛾的口器（喙）长度异常，约为25-30cm。 情境启思 第一轮调查：从形态反推传粉者 【资料1】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。 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。 某种兰花和专门给它传粉的蛾 达尔文作出上述推测的理由是什么？ 情境串讲 一：协同进化 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 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？ 情境串讲 一：协同进化 概念： 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。 作用对象 作用结果 这种现象叫做协同进化——兰花花距越长的个体，越能确保只有口器足够长的天蛾能取食花蜜并为其传粉；反之，口器越长的天蛾，能获取其他竞争者取不到的深层花蜜。两者相互选择、相互塑造。 ” 探案笔记1 情境串讲 一：协同进化 情境启思 第二轮调查：谁破环了传粉关系？ 【背景】： “现在，传粉者已经锁定。但问题来了：既然天蛾存在，为什么兰花三年没有结出果实？一定是传粉关系被破坏了。请开启2号证据信封。” 【2号证据】： 【侦探任务】： 1. 将上面三条线索串联起来，推理天蛾数量下降的原因链条。 2. 用箭头画出“因果链”。 线索D：过去十年，该区域森林边缘扩大了3倍（附地图对比）。 线索E：当地常见的一种寄生蜂种群数量增加了500%。这种寄生蜂的天敌是一种小型鸟类，而该鸟类数量下降了90%。 线索F：实验室检测发现，这种天蛾幼虫体内寄生蜂寄生率高达85%。 类型： 动物取食花蜜的同时帮助植物传粉 （1）物种之间的协同进化——①种间互助 情境串讲 一：协同进化 【资料1】：动物学家对非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊群进行过研究，发现东岸羚羊群的繁殖能力比西岸强，奔跑速度也比西岸的快。为何两岸的羚羊差异如此之大？研究发现，原来东岸羚羊附近生活着一个狼群。 1.在羚羊种群中生存下来的是什么类型的个体？为什么？ 2.捕食者的存在是否对羚羊有害无益？ 3.捕食者是否可以“高枕无忧”？ （1）物种之间的协同进化——②种间斗争 情境串讲 一：协同进化 健壮跑的快的。因为自然选择有利于羚羊种群中肌肉发达、动作敏捷的个体生存。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”。 1.在羚羊种群中生存下来的是什么类型的个体？为什么？ 2.捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？ 否。 实际上，捕食者所吃掉的大多是捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进被捕食者种群发展的作用。 “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。 情境串讲 一：协同进化 小样！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 解 释 　　美国生态学家斯坦利提出了“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。 意 义 捕食者的存在有利于增加物种多样性 捕食者是不是就可以“高枕无忧”呢？ 情境串讲 一：协同进化 不是。 一般来说，只有动作敏捷、跑得快的捕食者个体才能获得食物，从而生存下来，繁殖后代。因此，羚羊对捕食者种群的进化也起到了促进作用。 在自然界，捕食者和被捕食者都面临生存压力。在自然选择的作用下，它们也相互选择，协同进化。由此可见，任何一个物种都不是单独进化的。 捕食者是不是就可以“高枕无忧”呢？ 情境串讲 一：协同进化 【资料2】地球上的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。氧气的产生也促使臭氧及臭氧层的形成，臭氧层吸收了大量的紫外线，为陆生生物的出现创造了条件。 原始地球 蓝细菌 （2）生物与无机环境之间的协同进化 出现 臭氧层 有氧 环境 产生氧气 无氧 环境 厌氧 生物 需氧 生物 陆生 生物 光合 生物 地球上氧气的出现与代谢类型的进化 情境串讲 一：协同进化 协同进化类型 包含类型 实例 不同物种之间 某种兰花和专门给它传粉的蛾 猎豹和羚羊 T2噬菌体和大肠杆菌 作物和杂草 生物与 无机环境之间 地球早期无氧环境→厌氧型生物→光合生物出现→空气中有氧气→需氧型生物 种间互助 种间 斗争 捕食 寄生 竞争 生物影响环境, 环境影响生物. “这是一个典型的多物种网络中的连锁反应。协同进化不仅仅发生在两个物种之间，还可以存在于复杂的物种网络中。寄生蜂与天蛾之间也是协同进化关系（寄主-寄生者型），但当外部环境（人类活动）打破生态平衡，整个协同进化网络就会崩溃。” 探案笔记2 情境串讲 一：协同进化 D 即学即练 协同进化 1.下列哪项不是生物共同进化的事例（   ）  A. 某种兰花有专门为它传粉的蛾 B. 光合生物出现后，为好氧生物的出现创造了条件  C. 猎豹捕食斑马                D. 草原上狼的灭绝造成羊群的数量激增 D 即学即练 协同进化 2.协同进化就是“生态的舞台，共同的表演”，下列关于协同进化的说法，错误的是 （ ） A.协同进化可发生在不同物种之间 B.协同进化可发生在生物与无机环境之间 C.猎豹与羚羊之间的“军备竞赛”实现了二者的协同进化 D. 研究协同进化无法预测某物种的存在 情境启思 第三轮调查：历史上的“分化事件” 【背景】： “案件已经明朗了一大半，但还有一个更深的问题：为什么花距会这么长？难道一开始就这么长吗？请开启3号证据信封。” 【3号证据】： 【侦探任务】： 1. 根据线索G-I，画出一个祖先种如何变成7个物种的“分化树”。 2. 用一两句话解释：是什么机制推动了这种分化？ 线索G：该区域共有7种同属的兰花，它们的花距长度从5cm到29cm不等。 线索H：基因分析显示，这7种兰花来自同一个祖先，约在500万年前开始分化。 线索I：每一种兰花都对应一种不同口器长度的天蛾，花距长度与天蛾口器长度呈精确匹配（附数据图）。 情境启思 第三轮调查：历史上的“分化事件” 时间轴 35亿年前 古细菌出现 （厌氧异养） 35亿~15亿年前 主要是细菌 （包括蓝细菌—自养） 真核生物出现 15亿年前 5.4亿~5.0亿年前 4亿年前 随后变化 海洋中有大量的无脊椎动物 原始陆生植物（厥类） 原始两栖类 生物通过有性生殖，实现了基因重组，这就增强了生物变异的多样性。 寒武纪大爆发，构成消费者，使生态系统更加复杂 生物的登陆改变着陆地的环境，陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台。 裸子植物和被子植物先后成为主角，鸟类、哺乳类等成为优势类群 两极生态系统 （只有生产者和分解者） 情境串讲 二：生物多样性的形成 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。 什么是生物多样性，具有哪些类型呢？ 情境串讲 二：生物多样性的形成 23 生物多样性之间的关系： 生物 多样性 基因多样性 物种多样性 生态系统多样性 根本原因 组成 变异的不定向性 导致 蛋白质多样性 直接原因 直接选择 无机环境的多样性 组成 决定 情境串讲 二：生物多样性的形成 湿地生态系统 森林生态系统 冻原生态系统 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，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。 “这就是协同进化如何驱动生物多样性形成。当协同进化的物种对被地理隔离后，它们各自沿着不同的方向协同分化，最终产生新物种。花距长度的多样化，反过来又为不同的天蛾创造了新的生态位，进一步推动天蛾的分化。这就是一个共辐射的例子。 探案笔记3 情境串讲 二：生物多样性的形成 A 即学即练 生物多样性的形成 1.生物多样性是协同进化的结果。下列事实不属于协同进化的是(　　) A.工业的发展导致大量温室气体排放,全球气温升高 B.随着光合生物出现,大气中有了氧气,为好氧生物的出现创造了条件 C.生活在草原上的羚羊和猎豹都能迅速奔跑,是长期相互选择的结果 D.4亿年前形成了原始的陆生植物,随后出现了适应陆地生活的动物 C 即学即练 生物多样性的形成 2.世界自然基金会发表报告指出，1998～2008年这10年间，在新几内亚岛上发现了1 060种新物种，其中有12种为哺乳动物，如居住在火山里的羊毛鼠、惹人喜爱的扁鳍海豚等。下列关于协同进化与生物多样性形成的叙述中，正确的是(　　) A．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 B．生物多样性的形成过程也就是新的物种不断形成的过程 C．一个物种的形成或灭绝会影响到其他若干物种的进化 D．不同物种之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化 情境启思 第四轮调查：真相与出路 【背景】： “现在，我们已经找出了传粉者、查明了消失原因、理解了花距为何如此之长。最后一个问题：这朵兰花还能被拯救吗？请开启4号证据信封。” 【4号证据】： 【侦探任务】： 如果要拯救“达尔文之星”，应该采取什么措施？至少提出两条。 线索J：相邻保护区内部，原始森林保存完好，天蛾种群稳定，“达尔文之星”仍能正常结实。 线索K：人工授粉实验成功，但无法长期依赖人工。 线索L（法医式结论）：真正的“凶手”不是寄生蜂，而是森林破碎化引发的网络级联效应。 人类也是生物进化的产物，人类的进化对其他物种的进化产生了重要影响。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灭绝的速度，根据协同进化理论，这对我们有什么启示？ 情境串讲 三 ：生物进化理论在发展 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。 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。 情境串讲 三 ：生物进化理论在发展 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。 发展 “协同进化塑造了地球上令人惊叹的生物多样性，但这种精致的相互依赖关系，也让物种变得脆弱。保护生物多样性，不只是保护一个个孤立的名字，而是保护这些千百万年编织起来的关系网。” 探案笔记4 情境串讲 三 ：生物进化理论在发展 B 即学即练 生物进化理论在发展 1.关于生物进化理论发展的叙述，不正确的是（ ） A．大多数情况下生物的进化导致生物对环境的相对适应 B．寒武纪生物大爆发支持达尔文进化渐进观点 C．生物进化是通过传代过程中基因频率的变化而实现的 D．中性的分子进化属于既无利也无害的基因突变 A 即学即练 生物进化理论在发展 2.下列关于生物进化理论的叙述，错误的是（　　　） 　　A. 现代生物进化理论可以解释寒武纪大爆发现象 　　B. 中性学说认为，大量的基因突变是中性的，自然选择对这些基因不起作用 　　C. 现代生物进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多 　　D. 生物进化理论不会停止，而是在不断发展 1.协同进化 不同物种间的协同进化 生物与无机环境之间的相互影响和共同演变 2.生物多样性的形成 （1）生物多样性的内容 生态系统多样性 基因多样性 物种多样性 生物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。 （2）生物多样性的形成的进化历程 3.生物进化理论在发展 中性突变学说、间断平衡学说： 课堂小结 协同进化与生物多样性的形成 C 课堂练习 能力提升 1．下列有关生物的进化和生物多样性的叙述，错误的是(　　) A．自然界中种群的基因频率总是不断变化的，基因频率的变化是导致基因库变化的原因 B．狼和鹿通过捕食和被捕食进行着相互选择，实现共同进化 C．从分子水平上看，生物的性状具有多样性的直接原因是遗传的多样性 D．生物进化导致了生物多样性 A 课堂练习 能力提升 2．生物多样性形成的根本原因是(　　) A．遗传信息的多样性 B．蛋白质的多种多样 C．物种的多样性 D．生态系统的多样性 A 课堂练习 能力提升 3．按照动物进化历程进行排序(　　) ①原始单细胞动物　②古代鱼类　③原始两栖类　④原始无脊椎动物　 ⑤原始爬行类　⑥原始鸟类和哺乳类 A．①④②③⑤⑥ B．①②③④⑤⑥ C．④①②③⑤⑥ D．①②④⑤③⑥ C 课堂练习 能力提升 4.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．某种长有细长花矩的兰花和生有细长口器专门为它传粉的蛾 C．草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增 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 人教版必修2 感谢观看！ Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $