内容正文:
《找找看,虫虫在哪里》
拟叶蝗
钩线青尺蛾的幼虫
兰花螳螂
行进过程中瞬间变色的章鱼
第6章 生物的进化
第2节
自然选择与适应的形成
人教版高中生物 必修2
适应的普遍性和相对性
一
适应是自然选择的结果
4
①是指生物的形态结构适合于完成一定的功能。
小肠位于腹中,是食物消化吸收主要场所。小肠全长约4~6米。小肠内表面有许多环形皱襞和小肠绒毛,使小肠的消化、吸收面积大大增加;小肠绒毛壁很薄,只由一层上皮细胞构成,且绒毛中有丰富的毛细血管和毛细淋巴管。
小肠内壁
适应的含义
② 是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
仙人掌叶子退化,根系发达,适应干旱缺水的沙漠环境
北极熊白色的毛发,厚厚的脂肪层,适应寒冷的北极环境
适应的含义
适应的特点
普遍性
避役的保护色
某种蛇的警戒色
竹节虫的拟态
企鹅对寒冷环境的适应
① 适应是普遍存在的,所有的生物都具有适应环境的特征。
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1. 枯叶蝶能完全免于天敌的捕食吗?
枯叶蝶的卵常被小峰寄生;幼虫期易受到鸟类、步甲、土蜂、胡蜂、猎蝽等的捕食,寄蝇、茧蜂、姬蜂也常寄生在它们体内,它们还常受到细菌、真菌和病毒的感染;蛹期的天敌有姬蜂、小蜂、马蜂等。
步甲
猎蟒
胡蜂
【思考·讨论】分析适应的相对性
不能
【思考·讨论】分析适应的相对性
雷鸟是寒带地区特有的鸟类。羽毛颜色因季节而异,春夏为有横斑的灰或褐色,以配合冻原地区的植被颜色。而在冬季来临前将羽毛换成白色的,这有利于在白色皑皑的环境中保护自己。这种适应现象有没有局限性?
有局限性。例如,如果降雪延迟,已经换成一身白色羽毛的雷鸟反而容易被天敌发现。
夏天的雷鸟
冬天的雷鸟
降雪延迟的雷鸟
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适应是针对一定的环境条件而言的,是一种暂时的现象。
适应的特点
相对性
造成适应具有相对性的主要原因是什么?
适应性特征来自 ,即来源于可遗传的有利变异的逐代积累,是对之前的环境适应的结果。由于环境总是处于 之中,而遗传物质具有 ,它是不能随着环境条件的变化而迅速改变的,这就导致经过长期进化形成的适应一般要晚于环境条件的变化,这是造成适应相对性的主要原因。
遗传
不断变化
稳定性
(1)适应不仅是指生物对环境的适应,也包括生物的结构与功能相适应( )
(2)越高等的生物适应环境的能力越强( )
√
×
判断正误
11
1.下列关于生物适应性的叙述,不正确的是
A.生物的适应性可以理解为生物的形态结构适合于完成一定的功能
B.仙人掌的叶退化成针形是对干旱环境的适应
C.生物能够适应环境,但是对环境的适应具有相对性
D.生物的适应具有普遍性,只要生物具有某种适应性特征,就能长期生存和繁衍
√
落实 思维方法
2.以下属于适应的相对性实例的是
A.枯叶蝶在停息时,它的翅很像一片枯叶
B.竹节虫俯身于竹枝上,其身体颜色和形态与竹枝相似
C.仙人掌的叶退化成叶刺,光合作用减弱
D.冬季来临前,雷鸟将羽毛换成白色的
√
神创论:所有的物种都是上帝创造的。
物种不变论:自古以来既没有物种的绝灭,也没有新的物种产生,不同物种之间没有亲缘关系
各种生物的适应性特征是如何形成的呢?
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拉马克
(J.-B.Lamarck,1744—1829)
法国博物学家
彻底否定了物种不变论
最先提出生物进化的学说
进化论的奠基人
15
进化论——拉马克的进化学说
主要内容
当今所有的生物
更古老的生物
进化
形成各种生物的适应性特征
结果
用进废退
器官用得越多就越发达,器官废而不用,就会造成形态上的退化
获得性遗传
这些因用进废退而获得的性状是可以遗传给后代
原因
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举 例
鼹鼠长期生活在地下,视觉派不上用场,眼睛就萎缩退化。
食蚁兽的舌头细长
是长期舔食蚂蚁的结果
进化论——拉马克的进化学说
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用进废退和获得性遗传
环境改变
需求改变
使用或废弃某种器官
新性状
遗传
生物新类型
诱导
决定
产生
可以
逐代积累
先自然选择,后变异
批判性思维
人用眼过度,视力反而下降!
运动员的后代,无专业的训练,就无法跟父母一样拥有发达的肌肉、健壮的体格。
主要内容:
地球上的所有生物都不是神造的,而是由更古老的生物进化来的。
生物是由低等到高等逐渐进化的。
各种生物的适应性特征是在进化过程中逐渐形成的。
生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和
获得性遗传。器官用的越多越发达。
√
√
√
×
进化论——拉马克的进化学说
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4.意义:
①否定了神创论和物种不变论,强调生物的进化。
②历史上第一个提出比较完整的进化学说。
5.不足:
①提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持,大多来自主观臆测。
②过于强调环境变化直接导致物种的改变,具有局限性。
实际上环境的变化如果未引起遗传物质的改变,就不会使生物产生可遗传的变异。
进化论——拉马克的进化学说
达尔文
(C.R. Darwin,1809—1882)
英国生物学家
曾经乘坐贝格尔号舰作了历时5年的环球航行,对动植物和地质结构等进行了大量的观察和采集。出版《物种起源》,提出了生物进化论学说,从而摧毁了各种唯心的神造论以及物种不变论。
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②适应是 的结果。
①适应的来源是 。
1.自然选择学说主要观点:
可遗传的变异
自然选择
进化论——达尔文的自然选择学说
达尔文生物进化论的组成
共同由来学说
自然选择学说
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(1)自然选择学说的主要内容是什么?
(2)自然选择学说的意义和局限性?
(3)达尔文以后进化理论的发展?
(4)用自然选择学说解释长颈鹿的进化?
与拉马克的观点最关键的区别是什么?
自主阅读教材P107-108 3min。
进化论——达尔文的自然选择学说
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2.主要内容
过 度 繁 殖
生 存 斗 争
遗 传 变 异
适 者 生 存
进化论——达尔文的自然选择学说
(1)过度繁殖:
生物具有很强的繁殖能力,产生很多后代。
荚迷
鱼群
例如:鲫鱼,每条鲫鱼一年所产的卵中,大约有3000个可以受精并孵化成小鱼。一年后小鲫鱼成熟,再产生下一代。按照这个数目计算,经过三年,一对鲫鱼繁殖的后代数目可达67.5亿条。
事实上,自然界里其他一些生物的繁殖能力远远超过鲫鱼。因此,若按理论上计算,即使繁殖最慢的生物,也会在不太长的时间内产生大量的后代而占满地球。
(2)生存斗争
生物一方面过度繁殖,使数目剧增,另一方面,
生存条件(食物、空间等)是有限的。因此,任何生物都要为争夺生存条件而发生斗争。
②生存斗争----种内斗争
②生存斗争----种间斗争
② 生存斗争---- 生物与无机环境的斗争
生物大量死亡,少量存活。
对生物个体往往有害,但对生物物种是有利的。
(3)遗传变异
生物的变异有的比亲代更适应环境,有的却不适应环境。
有利变异可以遗传给下一代
生物产生的后代会发生变异,产生各种不同于亲代的性状。
变异是不定向的
经过生存斗争,凡是生存下来的生物个体,它们的形态结构和生理功能都是对环境适应的,而被淘汰的生物都是对环境不适应的。
(4)适者生存
在生存斗争中,适者生存,不适者被淘汰的过程,就是自然选择。
3.自然选择学说的解释模型
事实1:生物都有
过度繁殖的倾向
事实2:物种的个
体数能保持稳定
事实3:资源是
有限的
推论1:个体间存
在着生存斗争
事实4:同种个体间普
遍存在的差异(变异)
事实5:许多变异
是可以遗传的
推论3:有利变异逐代
积累,具有这些有利变
异的个体越来越多,形
成具有新的适应特征的
生物新类型
推论2:具有有利
变异的个体,生存并
留下后代的机会多
自然选择的条件
自然选择的手段,
进化的动力
自然选择的基础进化的内因
自然选择的结果
过度繁殖
不定向变异
生存斗争
适者生存
生物新类型
加剧
产生
定向选择
结果
遗传积累
逻辑关系图:请用箭头将达尔文自然选择学说的四个要点(过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存)连接起来,表示它们之间的逻辑关系,并简要说明。
进化论——达尔文的自然选择学说
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【思考·讨论】运用自然选择学说解释适应的形成
2.如图表示达尔文对现代长颈鹿进化形成过程的解释,请据图回答下列问题:
(1)长颈鹿祖先的颈和前肢的长短有差异吗?由此说明什么问题?
有差异,说明变异是不定向的。
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【思考·讨论】运用自然选择学说解释适应的形成
(2)长颈鹿主要以树叶为食,而在漫长的干旱季节,食物的缺乏是经常发生的。在食物的缺乏时期,颈和前肢长短不同的个体生存机会相等吗?食物在此过程中起到了什么作用?
(3)经过若干代的繁殖,长颈鹿祖先群体中颈长的个体所占的比例将会怎样变化?
生存机会不相等。颈和前肢长些的个体,在生存斗争中容易得到食物,从而得以生存并繁殖,食物在决定长颈鹿变异个体的生存和淘汰过程中,起到了选择作用。
颈长的个体所占的比例将逐渐增加。
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【思考·讨论】运用自然选择学说解释适应的形成
(4)模型应用:试用达尔文的自然选择学说解释长颈鹿长颈的现象。
①变异:长颈鹿种群中存在着 和 两种不同类型的个体,这种变异是 的。
②过度繁殖:长颈鹿能产生大量后代,导致 。
③生存斗争:在食物缺乏的背景下, 型长颈鹿不容易获取高处的树叶作为食物。
④适者生存: 型长颈鹿因容易获取食物而更容易生存下来并繁殖后代。
⑤遗传: 变异被遗传给后代,经过多代选择,
型长颈鹿的基因频率增加。
长颈
短颈
可遗传
生存斗争
短颈
长颈
长颈
长颈
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【思考·讨论】运用自然选择学说解释适应的形成
(5)观点比较:拉马克和达尔文是如何解释长颈鹿长颈的形成原因的?请完成下表。
比较项目 拉马克的观点 达尔文的观点
进化原因 用进废退、获得性遗传 自然选择
变异方向 定向(向着适应环境的方向) 不定向
变异产生时间 后天获得,受环境影响 先天存在,与环境无关
进化结果 长颈是经常使用的结果 长颈是长期自然选择对有利变异的积累
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【思考·讨论】运用自然选择学说解释适应的形成
(6)通过对长颈鹿的进化历程的分析,你能否解释达尔文自然选择学说中遗传变异和自然选择的关系?
变异是不定向的,自然选择的直接对象就是生物的变异性状,定向筛选出有利变异和不利变异,通过遗传使生物微小的有利变异得以积累加强。
先变异,后自然选择
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【思考·讨论】运用自然选择学说解释适应的形成
3.枯叶蝶在停息时形似枯叶这一适应性特征的形成,能否同样用自然选择学说来解释?并说明理由。
枯叶蝶
能;由于停息时形似枯叶这一变异是可遗传的有利变异,枯叶蝶的祖先种群中出现具有该变异的个体后,具有此种变异的个体生存和留下后代的机会多,久而久之,使大多数枯叶蝶具有形似枯叶的适应性特征。
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【思考·讨论】运用自然选择学说解释适应的形成
4.在进行以上分析的基础上,请你用自己的话概括适应是如何形成的。
在一定环境的选择作用下,可遗传的有利变异会赋予某些个体生存和繁殖的优势,经过代代繁殖,群体中这样的个体就会越来越多,有利变异通过逐代积累而成为显著的适应性特征,进而出现新的生物类型。
适应形成的必要条件:①群体中出现可遗传的有利变异
②环境的定向选择
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①对生物的进化和适应的形成作出了合理的解释。
②使生物学第一次摆脱了神学的束缚,走上了科学的轨道
③揭示了生物界的统一性是由于所有生物都有共同祖先,生物的多样性和适应性是进化的结果
④被誉为19世纪自然科学的三大发现之一
进化论——达尔文的自然选择学说
意义
局限性
受到当时科学发展水平的限制,
达尔文对于遗传和变异的认识还局限于 水平,不能科学地解释 的本质。
强调物种形成都是渐变的结果,不能很好地解释物种大爆发等现象。
进化论——达尔文的自然选择学说
性状
遗传和变异
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发 展
从研究水平上看:
遗传变异的认识: 性状水平→ 水平
从研究对象上看:
适应及物种形成等研究:个体水平→ 水平
实 质
以自然选择为核心的现代生物进化理论。
进化论——达尔文的自然选择学说
基因
种群
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核心归纳
(1)自然选择(定向选择)的对象。
①直接对象是生物的性状。
②间接对象是相关的基因型。
③根本对象是与性状相对应的基因。
(2)自然选择的因素:外界环境(环境不是诱变因素而是选择因素),包括无机环境和生物环境。
(3)自然选择的手段:生存斗争(包括生物与环境、
生物与生物之间的斗争)。
对达尔文自然选择学说的理解
核心归纳
(4)进化的内因:遗传和变异。
①生物的变异是不定向的。
②遗传的作用:使生物微小的有利变异得以积累加强,从而形成适应特定环境的生物新类型。
(5)选择的结果:适者生存,不适者被淘汰。一般外界环境条件变化越剧烈,选择越频繁,生物进化速度就越快。
(1)拉马克认为生物的适应性特征的形成是用进废退和获得性遗传的结果( )
(2)达尔文的自然选择学说正确地解释了生物的多样性、适应性以及遗传和变异的本质( )
√
达尔文的自然选择学说并未解释遗传和变异的本质。
×
判断正误
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(3)抗生素的滥用会使细菌产生抗药性的原因是抗生素诱发细菌产生基因突变,使细菌中出现抗药性强的个体( )
抗生素只起到选择作用,
变异在前且不定向,选择在后且定向。
×
(4)生存斗争仅仅是指同种生物不同个体之间对食物和空间的争夺( )
生存斗争包括生物与环境、生物种内及生物种间的斗争。
×
判断正误
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3.下列属于拉马克进化学说的是
A.鲸没有牙齿,是因为它们吞食浮游生物
B.长颈鹿的颈很长是采食高处树叶反复伸颈的结果
C.羚羊听觉灵敏、奔跑快是长期自然选择的结果
D.蛇身体细长无足,是经常出入鼠穴捕食的结果
√
落实 思维方法
4.下列对达尔文自然选择学说的理解,正确的是
①环境改变使生物产生适应性的变异 ②可遗传的变异是生物进化的基础 ③变异是不定向的
④变异是定向的 ⑤变异经过长期的自然选择和遗传积累就可能产生生物的新类型
A.②④⑤ B.②③⑤
C.①②④ D.①③⑤
√
5. 抗生素的滥用导致细菌的耐药性问题日益严重。
请用达尔文的自然选择学说解释细菌产生耐药性的过程。
(1)细菌种群中存在着的 变异,其中就有极少数个体具有 的特性。
(2)使用抗生素时,不具有耐药性的细菌被 ,而具有耐药性的细菌则 下来。
(3)耐药性细菌 后代,并将耐药性 给后代。经过多代选择,耐药性细菌的比例 。
(4)因此,抗生素的 作用,对细菌种群起到了
作用。
定向选择
可遗传
耐药性
杀死
生存
繁殖
遗传
上升(或增加)
选择
6. 螺旋蛆蝇是家畜的毁灭性寄生物,在实验室里对两组个体数相同的螺旋蛆蝇进行不同的处理:一组使用杀虫剂,另一组使用电离辐射促使雄性不育。实验结果如图所示。请回答下列有关问题:
(1) 用杀虫剂处理,可使群体中的个体数在短时间内迅速减少,但从处理后的第二世代开始,个体数又逐渐回升了,其原因是螺旋蛆蝇中存在着 类型,而杀虫剂起了 ,选择出了耐药个体,经过逐代 ,耐药变异特性得以加强,就逐渐形成了耐药新品种,从而使杀虫剂失效。
耐药变异
选择作用
累积
(2) 用电离辐射促使雄性不育的方法,在遗传学上叫 ,用这种方法最终能达到理想效果,但需要较长时间,其原因是 很低,需要在几代中反复进行,才能使 的数量逐渐增多。
(3) 实验结果表明,使用
的方法消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
6. 螺旋蛆蝇是家畜的毁灭性寄生物,在实验室里对两组个体数相同的螺旋蛆蝇进行不同的处理:一组使用杀虫剂,另一组使用电离辐射促使雄性不育。实验结果如图所示。请回答下列有关问题:
人工诱变
基因突变频率
突变个体(或雄性不育个体)
电离辐射促使雄性不育
Lavf56.15.100
$