1、协同进化与生物多样性协同进化与生物多样性的形成的形成人 教 版 必 修人 教 版 必 修 2 2 第第 6 6 章 第章 第 4 4 节节讲授新课讲授新课问题探讨问题探讨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：1.达尔文作出上述推测的理由是什么？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？某种兰花和专门给它传粉的蛾在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形并不少见。想一想，昆虫传粉的专门化对植物
2、繁衍后代有什么意义？虫媒花的进化与传粉昆虫的进化有怎样的关系？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”。你想过没有，捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？实际上，捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。协同进化猎豹：没有猎豹：没有我，你跑不我，你跑不了这么快！了这么快！羚羊：没有羚羊：没有我，你也跑我，你也跑不了这么快不了这么快！活动：想一想活动：想一想捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、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。“精明的捕食者”策略
3、：捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。“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1.捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？提示：草原上，狮子捕食斑马，速度慢的斑马逐渐被狮子吃掉，而速度慢的狮子，因为不能获得足够的食物，也逐渐被饿死，这样，在狮子捕食斑马的过程中，狮子和斑马的速度都得到了提升。2.草原上狮子与斑马的关系对各自种群的进化有何影响？活动：想一想活动：想一想关于捕食者在进化中的作用，美国生态学家斯坦利（S.M.Stanley）提出了“收割理论”：捕食者往往捕食个体
4、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。捕食者的存在有利于增加物种多样性。拓拓 展展不仅不同种生物之间在进化上密切相关，生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。例如，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，这就是协同进化（coevolution）。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。生
5、物多样性主要包括三个层次的内容：（1）遗传多样性（基因多样性）（2）物种多样性（3）生态系统多样性。生物多样性的形成经历了漫长的进化历程。生物多样性的形成46亿年前 地球形成30多亿年前 生命的起源54亿年前 前寒武纪寒武纪2.45亿年前6600万年前分析生物多样性的形成思考思考讨论讨论仔细观察上图，或自己搜集资料，就以下问题进行讨论。讨论：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.同今天你所看到的地球相比，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？就目
6、前所掌握的证据来看，最早的生物化石是35亿年前的古细菌化石。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种数不多的蓝藻和细菌，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。古细菌化石真核生物出现以后，有性生殖作为一种新的繁殖方式出现了。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，生物进化的速度明显加快，多细胞植物和动物的种类不断增多。寒武纪的海洋生物类群想象图在54亿50亿年前的寒武纪，海洋中有大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成，这就是著名的寒武纪大爆发。大量的动物构成了生态系统的第三极消费者，使生态系统具有更加复杂的结构。同热闹非凡
7、的海洋生物世界相比，当时的陆地上却几乎没有生物。大约在4亿年前，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，形成了原始的陆生植物，主要是蕨类植物。随后才出现了适应陆地生活的动物原始的两栖类。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扮演了生产者中的主角，鸟类、哺乳类等成为地球上占优势的动物类群，复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。在进化过程中，许多物种由于不适应环境的变化而绝灭了。例如，在中生代“统治”地球达1亿年之久的各种恐龙，由于目前尚未定论的原因，在白垩纪末全部绝灭。恐龙的绝灭为哺乳类的兴盛腾出了空间，使生物进化翻开了
8、崭新的一页。与社会的联与社会的联系系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。我们须臾不能忘记的是，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。以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释：适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；突
9、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。生物进化理论在发展上面所概括的现代生物进化理论的要点，尽管已被学术界广为接受，却不意味着生物进化的一切奥秘都真相大白，而是仍有争论和疑点。相关信息相关信息自1984年开始，在我国云南省澄江县，陆续发现了大量寒武纪早期（约53亿年前）的化石，其中包括藻类、海绵动物、腔肠动物以及大量现已绝灭的无脊椎动物类群。这些发现不但证实了“寒武纪大爆发”事件，而且为研究生物进化提出了不少新课题。有些学者的研究表明，基因突变对生物
10、适应性的影响并不是非益即害的，大量的基因突变是中性的，自然选择对这些基因突变不起作用，这些基因突变经过长期积累会导致种群间遗传物质出现较大的差别。因此有人主张，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。更多学者则认为，基因突变并不都是中性的，有些基因突变反映在个体的性状上，与环境相适应的程度有差异，因此，不能否认自然选择的作用。根据许多物种是在短时间内迅速形成的现象，有人提出物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程，其原因仍在探索中。总之，生物的进化是如此复杂，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多。在这些理论中，以自然选择学说为核心
11、的进化理论比其他学说的影响要广泛和深远，它仍然是以后各个方面研究的基础。同其他科学理论一样，生物进化理论不会停滞不前，而是在不断发展。课堂小结课堂小结一、协同进化二、生物多样性的形成三、生物进化理论在发展1.生物与生物之间的协同进化2.生物与无机环境间的协同进化3.协同进化1.生物多样性的三个层次2.形成原因3.研究生物进化历程的主要依据4.进化历程课堂小结课堂小结课堂练习课堂练习1.1.种粒少而小的狗尾巴草经过人类长时间的驯化，逐渐转变为穗大、籽粒饱满的小米，小米具有很高的营养价值。下列有关说法正确的是（）A A没有人工驯化，狗尾巴草种群中不会出现穗大基因B B小米和狗尾巴草性状差异较大，故
12、二者不属于同一物种C C人工驯化过程中，直接受选择的是狗尾巴草的基因型D D人工驯化会使狗尾巴草的种群基因频率发生定向改变D课堂练习课堂练习2.2.古脊椎动物研究发现，鸟类在进化过程中腕掌骨不断愈合，如图。这更适应飞行生活。该研究结果属于（）A A胚胎学证据B B古生物化石证据C C生物化学证据D D比较解剖学证据B课堂练习课堂练习3.3.关于生物多样性和进化的叙述正确的是（）A A基因重组是生物变异的根本来源，并加速了生物进化B B长期自然选择和共同进化的结果导致生物多样性的形成C C共同进化就是指不同物种之间在相互影响中不断进化和发展D D生物多样性包括：基因多样性、种群多样性和生态系统多样性B课堂练习课堂练习
