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第六章 生物的进化
第4节 协同进化与生物多样性的形成
本节聚焦
1. 什么是协同进化？
2. 怎样理解生物多样性是进化的结果？
3. 生物进化理论仍然在发展吗？
教学目标
通过对达尔文根据兰花细长的花距预测存在为其传粉的蛾的分析和讨论，认同进化与适应的基本观点。
分析猎豹追捕羚羊的案例并进行综合概括，阐明协同进化的概念。
通过观察生物进化的历程示意图，概述生物多样性及其形成的过程，认同保护生物多样性的意义。
概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的要点。
尝试用协同进化的观点解释生活中的现象，提出解决外来物种入侵问题的方法。
问题探讨
展馆设计团队名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。
1. 达尔文作出上述推测的理由是什么？
理由是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。
问题探讨
展馆设计团队名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。
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？
如果后来未发现这样的蛾类昆虫，达尔文的推测就仅仅是一种猜想，不能被证实。当然，未发现这样的蛾类昆虫，不等于这样的昆虫一定不存在，因此并不能说明达尔文的推测一定是错误的。
协同进化
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？
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。
协同进化
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”。
捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？
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
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
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。
类型：1、不同物种之间：①种间互助 ②种间斗争
2、生物与无机环境之间
原始大气
无 氧
生物为厌氧型
光合生物出现
有 氧
出现好氧细菌
最初
导致
协同进化
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。
生物多样性的形成
生物多样性形成的原因：长期自然选择、协同进化的结果
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。
思考·讨论：分析生物多样性的形成
1.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中
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。
2.陆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？
植物先登陆，否则动物登陆后就会饿死。
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？
当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
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？
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。
生物多样性的形成
就目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。
生物多样性的形成
在5.4亿~5.0亿年前的寒武纪，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，使生态系统由最早期的只有生产者和分解者的两极生态系统具有更加复杂的结构。
生物多样性的形成
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，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，复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。
生物多样性的形成
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。
生物进化理论在发展
现代生物进化理论
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。
生物进化过程复杂而漫长，已经发生的，研究者无法目睹；将要发生的，研究者很难预知。因此，上面所概括的现代生物进化理论的要点，仍有争论和疑点。
生物进化理论在发展
中性学说
内容：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，导致种群间遗传物质出现较大的差别。
争议：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。
间断平衡说
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，其原因仍在探索中。
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