1、6.4 协同进化协同进化与生物多样性的形成与生物多样性的形成教学目标1.举例说明协同进化。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.达尔文作出，上述推测的理由是什么?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。【讨论】2.如果后来未发现这样的蛾类昆虫，是否说明尔
2、文的推测是错误的?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，这个物种也就不能存续。如果后来未发现这样的蛾类昆虫，达尔文的推测就仅是一种推测，不能被证实。当然未发现并不等于这样的蛾类昆虫不存在，因此并不能说明达尔文的推测一定是错误的。长距彗星兰长喙天蛾生物和生物在相互影响中不断进化1.动物取食花的花蜜，同时为植物传粉2.猎豹追捕羚羊和狮子追捕斑马u捕食者吃掉的大多是被捕食者中老年、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。u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，为其它物种的形成腾
3、出空间，有利于增加物种多样性。生物和生物在相互影响中不断进化3.寄生生物和宿主相互选择u澳大利亚曾引入粘液瘤病毒控制野兔种群数量，第一年粘液瘤病毒杀死了99.8%的感染兔子，但在下一个感染季节只杀死了90%，第三次只有40%60%的病兔死亡，最终野兔-病毒之间达到了一种平衡，粘液瘤病表现为一种低危害的流行病。生物和生物在相互影响中不断进化生物和环境在相互影响中不断发展 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。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
4、协同进化46亿年前 地球形成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。1.生物多样性主要包括三个层次的内容：遗传多样性（基因多样性）生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。物种多样性动物，植物和微生物等生物种类的丰富性。生态系统多样性生物圈内生物环境、生物群落和生态过程的多样性。2.生物多样性形成的原因：长期自然选择、协同进化的结果生物多样性遗传多样性（基因多样性）物种多样性（生物多样性的核心）生态系多样性决定形成1.1.【答案】【答案】最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在
5、原始海洋中。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。2.2.【答案】【答案】植物先登陆，否则动物登陆后就会饿死。植物先登陆，否则动物登陆后就会饿死。3.3.【答案】【答案】当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。4.4.【答案】【答案】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。的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。生物多样性的形成经历了漫长的进化历程1.最早的生物化石出现在距今37.742.8亿年前（不同于教材的新证据），此
6、后20亿年地球上的生物主要是海洋中的原核生物，形成只由生产者和分解者构成的海洋生态系统。2.真核生物出现后，有性生殖也随之出现，这大大加快了生物进化的速度，多细胞动植物大量出现，消费者登场。3.造山运动导致陆地面积增大，一些海洋植物适应陆地生活成为最早的陆生植物，随后出现适应陆地生活的两栖类。生物的登陆改变了陆地环境，陆地复杂的环境又为生物进化提供了广阔的舞台。种子植物（裸子植物和被子植物）逐渐成为陆地上生产者的主角，鸟类、哺乳类和昆虫则成为优势动物类群。（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
7、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人既是进化的产物，也参与进化的过程。我们和其它生物以及无机环境之间相互依存、相互制约。保护生物多样性就是保护我们自己。以自然选择学说为核心的综合进化理论对自然界生命史做除了科学的解释：u适应是自然选择的结果；u种群是生物进化的基本单位；u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；u生物进化的过程是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程；u生物多样性是协同进化的结果。生物进化的奥秘仍有争论和疑点u中性学说自然选择对中性突变不起作用，中性突变经过积累也可以导致种群间的遗
8、传差异，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累u渐进式物种形成和短期内迅速形成新物种。u自然选择学说为核心的综合进化理论影响最为广泛和深远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。（）XXX2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
9、细胞生物，进行无氧呼吸C二、拓展应用1.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。【答案】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。2.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
10、学习？【答案】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。3.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。【提示】这是一道开放性问题。基本要点是：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
11、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。一、选择题 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2
12、.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AC3.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D4.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二、非选择题1.在下面的空白框和括号处填写适当的词语。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。【答案】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
13、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？【答案】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。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。【答案】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
14、过长期的自然选择，导致中间体色的个体较多。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？【提示】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
15、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。（2）研究人员建议将它们合并为一种。这一建议有道理吗？【答案】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。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
16、识，对昆虫产生抗药性作出进一步的解释。【答案】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。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。【提示】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。
