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第4节 协同进化与生物多样性的形成
【学习目标】
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
【学习重点】
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。
【学习难点】
现有生物进化理论中的不同观点和未解决的问题。
学习任务一 协同进化
【自主梳理】
1.协同进化的概念: 在相互影响中不断进化和发展。
2.协同进化的类型：
(1)生物与生物之间：如开花植物与 动物互助互利；捕食者与 相互选择。
(2)生物与无机环境之间：如原始大气无氧→ 生物→ 生物出现→大气中有了氧气→出现 生物
3．协同进化的结果：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 。
4．协同进化的原因：生物与生物之间的 和生物与无机环境之间的 。
【合作探究】
1.一种植物专门由一种昆虫传粉有什么意义
2.大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者则通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为什么？
3.草原上猎豹与羚羊的关系对各自种群的进化有何影响
4.捕食者的存在是否对被捕食者有害无益
5.根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是什么？
6.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吗？
7.协同进化只是生物之间共同进化吗？
8.地球上的原始大气中是没有氧气的，最早出现的生物都是什么生物？
9.最早的光合生物的出现，使得原始大气中有了什么？为哪种生物的出现创造了前提条件？这说明了什么？
【自查自纠】
判断正误
1.蛾口器和兰花花距相互适应是协同进化的结果( )
2.地球上最早出现的生物是进行有氧呼吸的单细胞生物( )
3.协同进化只发生在生物和生物之间(　　)
4.协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的(　　)
典例分析
[典例1] 下列说法不支持协同进化观点的是(　　)
A.某草原上狼的灭绝造成鹿数量激增
B.通过捕食关系猎豹跑得越来越快，羚羊的逃生动作越来越敏捷
C.有长着细长花距的兰花，就必然有同样长着细长吸管似的口器的昆虫
D.随着蓝细菌的出现，地球上有了氧气，这为好氧生物的出现和进化提供了条件
学习任务二 生物多样性的形成
【自主梳理】
5.生物多样性的形成
(1)内容： 多样性(基因多样性)、物种多样性、 多样性。
(2)形成原因：生物的 。
(3)研究生物进化历程的主要依据： 。
6．生物进化历程中的几个关键事件
(1)最初地球上的生物主要是海洋中种数不多的细菌(包括蓝细菌)。这一时期的生态系统是只有
的两极生态系统。
(2)有性生殖的出现，实现了 ，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。
(3)海洋中大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成。大量的动物构成了生态系统第三极—— 的出现，使生态系统具有更加复杂的结构。
(4)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。
(5)在进化过程中,许多物种由于 的变化而绝灭了。例如恐龙绝灭了。恐龙的绝灭为 的兴盛腾出了空间,使生物进化翻开了崭新的一页。
【合作探究】
10.生物多样性就是指物种多样性吗？
11.根据你的理解，分析三种生物多样性之间的关系。
12.生物多样性形成的根本原因和直接原因分别是什么？
13.有性生殖出现后生物进化的速度明显加快的原因是什么？
14.当人类在进化历程某一时期出现流行性疾病或者传染病时，人体要么适应这种病毒，要么根除它们。请结合你对生命本质的理解，谈谈你对这一说法的认识。
15.林场通常是大规模种植乔木的半人工生态系统，树木成林往往需要数年至数十年。成林期间，一些动植物会陆续进入林区参与生物群落的构建。在林场进行适度砍伐后，会出现空地(林窗)。请说明林窗对林场生物多样性产生的影响并简要说明理由。
学习任务三 生物进化理论在发展
【自主梳理】
7．现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释
(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，自然选择导致种群 的定向改变，进而通过 形成新的物种。
(4)生物进化的过程实际上是 的过程。
(5)生物多样性是 的结果。
8．中性突变学说：大量的基因突变是 的，决定生物进化方向的是 的逐渐积累，而不是 。
9．间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种 与 交替出现的过程。
【合作探究】
15.科学家木村资生提出了分子进化中性学说。他认为DNA分子结构中的突变并不像达尔文进化论所说的区分为“有利"或“有害"突变,而是不好不坏的“中性突变”。因此,他认为分子水平的进化是由基因不断地产生中性突变,并通过随机突变在群体中消失或被固定,经过亿万年的积累而造成的,在基因水平上的进化速度基本不变。请思考下列问题:
(1)分子进化中性学说是对达尔文进化论的全面否定吗
(2)根据分子进化中性学说，自然选择对中性突变是否起作用 为什么
【自查自纠】
判断正误
5.捕食者的存在有利于增加物种多样性(　　)
6.生物多样性的根本原因是物种多样性(　　)
7.生物多样性包括遗传多样性、种群多样性和生态系统多样性三个层次(　　)
8.不同生物之间的相互影响形成了生物的多样性( )
9.生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性( )
10.生物登陆改变着陆地环境，陆地上复杂的环境又为生物进化提供了更广阔的舞台( )
[典例2]下列关于生物进化与生物多样性形成的叙述，错误的是(　　)
A.最早登陆的生物是适应陆地生活的原始的两栖类
B.生物多样性的形成经历了漫长的进化历程
C.生物的进化与无机环境的变化是相互影响的
D.一个物种的形成或绝灭，会影响其他物种的进化
【习题巩固】
1．甲、乙两物种在某一地区共同生存了上百万年，甲以乙为食。下列叙述错误的是(　　)
A．甲、乙的进化可能与该地区环境变化有关
B．物种乙的存在与进化会阻碍物种甲的进化
C．若甲是动物，乙可能是植物，也可能是动物
D．甲基因频率改变可能引起乙基因频率的改变
2．协同进化就是“生态的舞台，进化的表演”，协同进化丰富了生物的多样性。下列有关说法错误的是(　　)
A．研究协同进化无法预测某物种的存在
B．可遗传变异提高了种群的基因多样性
C．协同进化导致了生物多样性的形成
D．种群内部个体间的差异体现了遗传多样性
3.某种兰花有细长的花距，花距底部储存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是(　　)
A.蛾口器的特征决定兰花花距变异的方向
B.花距变长是兰花新物种形成的必要条件
C.口器与花距的相互适应是协同进化的结果
D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
4．下列有关生物进化的说法，正确的是(　 )
A．研究生物进化历程的主要依据是化石，消费者的出现明显加快了生物进化的速度
B．现代生物进化理论认为生物个体是生物进化的基本单位，自然选择决定生物进化的方向
C．种群基因频率的变化一定会导致生物的进化，地理隔离的形成标志着新物种的产生
D．狼和兔奔跑力的提高是两者协同进化的结果，漫长的协同进化逐渐形成生物多样性
5.下列叙述中，不符合中性突变学说的是(　　)
A．基因突变大多数是中性的，自然选择对它们不起作用
B．中性突变被随机地固定，日积月累、积少成多
C．生物性状的改变大多数是中性的，无利也无害
D．种群间遗传物质出现较大差别是中性突变积累的结果第4节 协同进化与生物多样性的形成
【学习目标】
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
【学习重点】
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。
【学习难点】
现有生物进化理论中的不同观点和未解决的问题。
学习任务一 协同进化
【自主梳理】
1.协同进化的概念: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。
2.协同进化的类型：
(1)生物与生物之间：如开花植物与传粉动物互助互利；捕食者与被捕食者相互选择。
(2)生物与无机环境之间：如原始大气无氧→厌氧生物→光合生物出现→大气中有了氧气→出现好氧生物
3．协同进化的结果：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。
4．协同进化的原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。
【合作探究】
1.一种植物专门由一种昆虫传粉有什么意义
【答案】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。
2.大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者则通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为什么？
【答案】协同进化。
3.草原上猎豹与羚羊的关系对各自种群的进化有何影响
【答案】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”。
4.捕食者的存在是否对被捕食者有害无益
【答案】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。
5.根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是什么？
【答案】捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种的形成腾出空间。
6.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吗？
【答案】不是。物种之间的协同进化有通过种间互助实现的，如某种兰花和专门给它传粉的蛾；也有通过种间斗争实现的，如猎豹和斑马。
7.协同进化只是生物之间共同进化吗？
【答案】协同进化包括生物之间以及生物与无机环境之间共同进化和发展。
8.地球上的原始大气中是没有氧气的，最早出现的生物都是什么生物？
【答案】厌氧(进行无氧呼吸)的生物。
9.最早的光合生物的出现，使得原始大气中有了什么？为哪种生物的出现创造了前提条件？这说明了什么？
【答案】氧气。为好氧生物的出现创造了前提条件。说明生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
【自查自纠】
判断正误
1.蛾口器和兰花花距相互适应是协同进化的结果( )
2.地球上最早出现的生物是进行有氧呼吸的单细胞生物( )
3.协同进化只发生在生物和生物之间(　　)
4.协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的(　　)
【答案】　1.√ 2.×　3.× 4.×
典例分析
[典例1] 下列说法不支持协同进化观点的是(　　)
A.某草原上狼的灭绝造成鹿数量激增
B.通过捕食关系猎豹跑得越来越快，羚羊的逃生动作越来越敏捷
C.有长着细长花距的兰花，就必然有同样长着细长吸管似的口器的昆虫
D.随着蓝细菌的出现，地球上有了氧气，这为好氧生物的出现和进化提供了条件
【答案】　A
【解析】　草原上狼的灭绝造成鹿的数量激增，这种情况是因为鹿群没有捕食者的选择作用，最终很可能会导致鹿群退化，不属于协同进化，A符合题意。
学习任务二 生物多样性的形成
【自主梳理】
5.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。
(2)形成原因：生物的进化。
(3)研究生物进化历程的主要依据：化石。
6．生物进化历程中的几个关键事件
(1)最初地球上的生物主要是海洋中种数不多的细菌(包括蓝细菌)。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。
(2)有性生殖的出现，实现了基因重组，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。
(3)海洋中大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成。大量的动物构成了生态系统第三极——消费者的出现，使生态系统具有更加复杂的结构。
(4)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。
(5)在进化过程中,许多物种由于不适应环境的变化而绝灭了。例如恐龙绝灭了。恐龙的绝灭为哺乳类的兴盛腾出了空间,使生物进化翻开了崭新的一页。
【合作探究】
10.生物多样性就是指物种多样性吗？
【答案】物种多样性只是生物多样性的一个方面。
11.根据你的理解，分析三种生物多样性之间的关系。
【答案】遗传多样性(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遗传多样性(基因多样性)。
12.生物多样性形成的根本原因和直接原因分别是什么？
【答案】根本原因：遗传多样性(基因多样性)。直接原因：蛋白质多样性。
13.有性生殖出现后生物进化的速度明显加快的原因是什么？
【答案】因为生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性，使生物进化的速度明显加快。
14.当人类在进化历程某一时期出现流行性疾病或者传染病时，人体要么适应这种病毒，要么根除它们。请结合你对生命本质的理解，谈谈你对这一说法的认识。
【答案】在进化过程中，人类与病毒协同进化，长期共存，相互适应；病毒也可能是进化压力，促进细胞进化，人体免疫机能显著提升则可能战胜病毒。
15.林场通常是大规模种植乔木的半人工生态系统，树木成林往往需要数年至数十年。成林期间，一些动植物会陆续进入林区参与生物群落的构建。在林场进行适度砍伐后，会出现空地(林窗)。请说明林窗对林场生物多样性产生的影响并简要说明理由。
【答案】提高生物多样性，形成更多生境类型或提高生物多样性，形成更多环境类型。
学习任务三 生物进化理论在发展
【自主梳理】
7．现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释
(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上是生物与生物、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。
8．中性突变学说：大量的基因突变是中性的，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。
9．间断平衡学说：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。
【合作探究】
15.科学家木村资生提出了分子进化中性学说。他认为DNA分子结构中的突变并不像达尔文进化论所说的区分为“有利"或“有害"突变,而是不好不坏的“中性突变”。因此,他认为分子水平的进化是由基因不断地产生中性突变,并通过随机突变在群体中消失或被固定,经过亿万年的积累而造成的,在基因水平上的进化速度基本不变。请思考下列问题:
(1)分子进化中性学说是对达尔文进化论的全面否定吗
【答案】不是。分子进化中性学说有效地补充和修正了现代生物进化理论的内容,可以说是对达尔文进化论的补充和发展。
(2)根据分子进化中性学说，自然选择对中性突变是否起作用 为什么
【答案】不起作用。根据分子进化中性学说,DNA分子结构中的突变并不像达尔文进化论所说的区分为“有利”或‘有害"突变，而是不好不坏的“中性突变”,所以自然选择对中性突变不起作用。
【自查自纠】
判断正误
5.捕食者的存在有利于增加物种多样性(　　)
6.生物多样性的根本原因是物种多样性(　　)
7.生物多样性包括遗传多样性、种群多样性和生态系统多样性三个层次(　　)
8.不同生物之间的相互影响形成了生物的多样性( )
9.生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性( )
10.生物登陆改变着陆地环境，陆地上复杂的环境又为生物进化提供了更广阔的舞台( )
【答案】　5.√ 6.×　7.× 8.× 9.√ 10.√
[典例2]下列关于生物进化与生物多样性形成的叙述，错误的是(　　)
A.最早登陆的生物是适应陆地生活的原始的两栖类
B.生物多样性的形成经历了漫长的进化历程
C.生物的进化与无机环境的变化是相互影响的
D.一个物种的形成或绝灭，会影响其他物种的进化
【答案】　A
【解析】　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，A错误；由于不同物种之间存在协同进化，因此，一个物种的形成或绝灭，会影响其他物种的进化，D正确。
【习题巩固】
1．甲、乙两物种在某一地区共同生存了上百万年，甲以乙为食。下列叙述错误的是(　　)
A．甲、乙的进化可能与该地区环境变化有关
B．物种乙的存在与进化会阻碍物种甲的进化
C．若甲是动物，乙可能是植物，也可能是动物
D．甲基因频率改变可能引起乙基因频率的改变
【答案】 B　
【解析】 根据协同进化的观点，物种乙的存在与进化会促进物种甲的进化，有利于提高生物多样性，B错误。
2．协同进化就是“生态的舞台，进化的表演”，协同进化丰富了生物的多样性。下列有关说法错误的是(　　)
A．研究协同进化无法预测某物种的存在
B．可遗传变异提高了种群的基因多样性
C．协同进化导致了生物多样性的形成
D．种群内部个体间的差异体现了遗传多样性
【答案】 A　
【解析】 研究协同进化可预测某种生物的存在。
3.某种兰花有细长的花距，花距底部储存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是(　　)
A.蛾口器的特征决定兰花花距变异的方向
B.花距变长是兰花新物种形成的必要条件
C.口器与花距的相互适应是协同进化的结果
D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
【答案】　C
【解析】　变异是不定向的，A错误；新物种产生的必要条件是隔离，B错误；根据题干可知，口器与花距的相互适应是相互选择、协同进化的结果，C正确；口器变长是自然选择的结果，D错误。
4．下列有关生物进化的说法，正确的是(　 )
A．研究生物进化历程的主要依据是化石，消费者的出现明显加快了生物进化的速度
B．现代生物进化理论认为生物个体是生物进化的基本单位，自然选择决定生物进化的方向
C．种群基因频率的变化一定会导致生物的进化，地理隔离的形成标志着新物种的产生
D．狼和兔奔跑力的提高是两者协同进化的结果，漫长的协同进化逐渐形成生物多样性
【答案】D　
【解析】化石在地层中出现的先后顺序反映生物的进化历程，可作为研究生物进化的主要依据，有性生殖生物的出现加快了生物进化的速度，A错误；现代生物进化理论认为种群是生物进化的基本单位，B错误；生殖隔离的形成是新物种形成的标志，C错误；捕食者(狼)与被捕食者(兔)奔跑力的提高是两者协同进化的结果，生物与生物或生物与无机环境间共同发展、协同进化，增加了生物的多样性，D正确。
5.下列叙述中，不符合中性突变学说的是(　　)
A．基因突变大多数是中性的，自然选择对它们不起作用
B．中性突变被随机地固定，日积月累、积少成多
C．生物性状的改变大多数是中性的，无利也无害
D．种群间遗传物质出现较大差别是中性突变积累的结果
【答案】　C
【解析】　中性突变学说认为生物基因的突变大多数是中性的，无利也无害，并不是生物性状的改变是中性的，C符合题意。

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