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第6章 生物的进化
第4节 协同进化与生物多样性的形成
生物学必修2
遗传与进化（人教版）
导入新课（导入一）
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。
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,这种兰花就难以完成传粉受精,这个物种也就不存在了。
导入新课（导入一）
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。
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。
导入新课（导入一）
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。
昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义？
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等好处。
导入新课（导入一）
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。
这种一对一的关系建立在不受影响的环境条件下，如果环境遭受破坏，一种生物的灭绝就会导致另一种相关生物的灭绝。这说明适应具有什么性？
相对性。
导入新课（导入一）
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。
虫媒花的进化与传粉昆虫的进化有怎样的关系？
昆虫与植物存在协同进化的关系，两者之间不断互相适应，是其演化的其中一个动力。
导入新课（导入二）
(1)某种群的全部个体所含有的全部基因称为该种群的_______。经观察，该种群个体有多种多样的基因型，它们是由基因突变产生的_________，通过有性生殖过程中的_________而形成的。这使种群出现了大量的可遗传变异。由于可遗传变异是随机的、________，因此它们只是提供了生物进化的______，不能决定生物进化的方向。
如图是我国黄河两岸a、b、c、d四个物种及其演化关系的模型。请回答下列问题。
基因库
等位基因
基因重组
不定向的
原材料
导入新课（导入二）
(2)由a物种进化为b、c两个物种经历了从______隔离到______隔离的过程。黄河北岸的b物种迁到黄河南岸后，不与c物种进化为同一物种，内因是种群的____________，不能进行基因交流。
(3)判断d和b是否为同一物种的方法是_____________________
_______________________。
如图是我国黄河两岸a、b、c、d四个物种及其演化关系的模型。请回答下列问题。
地理
生殖
基因库不同
观察两个物种的生物能
否交配并产生可育的后代
导入新课（导入二）
(4)通过对生物的群体遗传学的研究，可得出生物进化的基本单位是_____，生物进化的实质在于______________________________
__________________。图中的c物种中，基因型为 AA的个体占20%，基因型为 aa的个体占 50%。若人为淘汰亲本中的隐性性状个体，仅保留显性性状个体，让基因型相同的个体进行交配，则子一代中 A 基因的频率为______，与亲代相比，该种群________(填“发生了”或“没有发生”)进化。
如图是我国黄河两岸a、b、c、d四个物种及其演化关系的模型。请回答下列问题。
种群
在自然选择的作用下，种群的基因
频率发生定向改变
70%
发生了
环节一：协同进化（思路一）
资料：
动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现，东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟快13米。为何差距如此之大？经过观察和科学实验，动物学家终于明白，东岸的羚羊之所以强健，是因为东岸羚羊附近生活着一个狼群，它们时时处于危险之中。
环节一：协同进化（思路一）
没有我，你跑不了这么快！
没有我，你也跑不了这么快！
猎豹追捕羚羊
猎豹和羚羊的种间关系是什么？这种关系对个体是否有利？ 对种群的发展有什么作用呢？
猎豹和羚羊是捕食关系。这种关系对个体不利，但对种群的发展起到促进作用。
环节一：协同进化（思路一）
没有我，你跑不了这么快！
没有我，你也跑不了这么快！
猎豹追捕羚羊
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。另外，有研究者发现，捕食者往往捕食个体数量多的物种，这具有什么作用呢？
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。
一方面，捕食者客观上起到了促进被捕食者种群发展的作用；另一方面，捕食者的存在有利于增加物种多样性。
环节一：协同进化（思路一）
没有我，你跑不了这么快！
没有我，你也跑不了这么快！
猎豹追捕羚羊
影响羚羊种群进化的因素还有哪些？
食草动物之间的竞争关系、寄生关系、共生关系等生物因素和无机环境的变化等对羚羊种群进化都有影响。
环节一：协同进化（思路一）
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，这就是协同进化。
协同进化
例如：地球形成时原始大气中没有氧气，因此，最早出现的生物都是厌氧的；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。
意义：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。
环节一：协同进化（思路二）
环节一：协同进化（思路二）
猎豹跑得慢会怎样？羚羊跑得慢会怎样？
猎豹跑得慢会饿肚子甚至死亡，繁殖下一代的可能性下降；羚羊跑得慢会被吃掉。
客观上，猎豹选择留下了跑得快的羚羊，使其活下来了，那么羚羊对猎豹有没有选择作用？
羚羊也选择留下了跑得快的猎豹，使其活下来了。
尽管捕食过程中，有些个体会死亡，但这对群体不一定有害，那么对于捕食者种群和被捕食者种群来说，是有利的还是有害的？
跑得快这一变异对捕食者和被捕食者都是有利的
对于捕食者种群和被捕食者种群来说，都是有利的。
环节一：协同进化（思路二）
当草原上羚羊数量较少时，猎豹捕食羚羊成功率较低，不得不捕食其他数量较多的生物，这对于被捕食者有什么影响？
使得羚羊的数量不至于继续减少，又限制了其他生物种群数量的增加，这对于生物多样性是有利的。
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。捕食者的存在有利于增加物种多样性。
环节一：协同进化（思路二）
资料1 世界上已知的榕树约有800种，绝大部分的榕树种类中，一种榕树只让一种榕小蜂传粉，而这种传粉榕小蜂也仅给一种榕树传粉，它们有着严格的一对一的关系。在漫长的岁月里，榕树和传粉榕小蜂为了彼此的种群繁衍，在结构、行为等方面作出适应性改变。
榕小蜂传粉的专门化对自身和榕树有什么意义？
减少了榕小蜂的种间竞争，也减少了榕树的种间竞争；
保护了榕树的多样性，同时也保护了自身的多样性。
环节一：协同进化（思路二）
资料1 世界上已知的榕树约有800种，绝大部分的榕树种类中，一种榕树只让一种榕小蜂传粉，而这种传粉榕小蜂也仅给一种榕树传粉，它们有着严格的一对一的关系。在漫长的岁月里，榕树和传粉榕小蜂为了彼此的种群繁衍，在结构、行为等方面作出适应性改变。
假如某一种传粉榕小蜂营养价值高，被开发成了“美味”，这会给生态系统带来什么影响？
该种传粉榕小蜂和对应的榕树都将面临灭绝的危险，自然界中它们的基因将会消失，榕树涵养水源、净化空气的生态价值也将失去。
物种之间会相互影响
环节一：协同进化（思路二）
资料2 在裸岩上，地衣首先定居，分泌的有机酸加速岩石风化形成土壤，使得土壤颗粒和有机物逐渐增多。在此基础上，苔藓便能生长起来。苔藓的生长会进一步使岩石分解，土层加厚，有机物增多，土壤中微生物的种类也越来越丰富。
由资料2可以得出什么结论？
生物的生命活动可以影响环境，环境的变化也可以影响生物。
环节一：协同进化（思路二）
协同进化
意义：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。
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，这就是协同进化。
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。
协同进化的结果是生物多样性
环节二：生物多样性的形成（思路一）
阅读教材内容，小组合作解决以下问题。
1.生物多样性包括哪三重含义？
2.研究生物进化最直接、最重要的证据是什么？
3.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？
4.此后20亿年，地球上的生物主要是什么？这一时期的生态系统是怎样的？
5.什么变化增强了生物变异的多样性？
6.寒武纪大爆发有什么重要意义？
7.陆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？
8.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？
9.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？
环节二：生物多样性的形成（思路一）
1.生物多样性包括哪三重含义？
2.研究生物进化最直接、最重要的证据是什么？
3.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？
4.此后20亿年，地球上的生物主要是什么？这一时期的生态系统是怎样的？
原始海洋
遗传多样性(基因多样性)、物种多样性、生态系统多样性
化石
厌氧的单细胞生物
海洋中种数不多的细菌(包括蓝细菌)
只有生产者和分解者的两极生态系统
环节二：生物多样性的形成（思路一）
5.什么变化增强了生物变异的多样性？
6.寒武纪大爆发有什么重要意义？
真核生物出现以后,有性生殖也随之出现，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。
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，使生态系统具有更加复杂的结构。
环节二：生物多样性的形成（思路一）
7.陆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？
8.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？
9.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？
当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中
植物先登陆，否则动物登陆后会饿死
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，使生物进化翻开了崭新的一页。
中生代后期
环节二：生物多样性的形成（思路一）
生物进化的历程
由水生到陆生
由简单到复杂
由低等到高等
从原核生物到真核生物
从无性生殖到有性生殖
环节二：生物多样性的形成（思路二）
生物多样性包括哪几个方面？
最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？
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？
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？
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？
遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性
原始海洋
厌氧的单细胞生物
植物先登陆，否则动物登陆后会饿死
当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中
中生代后期
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。
环节二：生物多样性的形成（思路二）
生物进化的历程具有哪三个关键点？
(1)真核生物出现以后，有性生殖方式的出现：生物进化速度明显加快。
(2)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。
(3)原始陆生植物和原始两栖类的出现：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。
环节二：生物多样性的形成（思路二）
项目 生物进化历程
结构上
呼吸方式
生殖方式
生态系统结构
生活方式
填表：
两极生态系统→三极生态系统
原核→真核
厌氧→需氧
无性生殖→有性生殖
水生→陆生
环节三：生物进化理论在发展（思路一）
现代生物进化理论
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
环节三：生物进化理论在发展（思路一）
中性学说
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。
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。
环节三：生物进化理论在发展（思路一）
物种形成都是渐变的吗？
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。
环节三：生物进化理论在发展（思路二）
请完成下面的填空题。
适应是__________的结果；______是生物进化的基本单位；_________________提供进化的原材料，自然选择导致种群_____________________，进而通过_______形成新的物种； 生物进化的过程实际上是_____________________________
_________的过程；生物多样性是__________的结果。
自然选择
种群
突变和基因重组
基因频率的定向改变
隔离
生物与生物、生物与无机环境
协同进化
协同进化
环节三：生物进化理论在发展（思路二）
间断平衡学说：
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。
中性学说：
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。
核心总结
核心总结
核心总结
课堂练习
1.下列关于协同进化和生物多样性形成的相关说法，正确的是 ( )
A.协同进化只能是不同生物之间协同进化和发展
B.捕食关系的两种生物协同进化对被捕食者不利
C.地球上最早出现的生物是有氧呼吸的单细胞生物
D.有性生殖通过基因重组加快了生物进化的速度
D
课堂练习
2.生物多样性的形成经历了漫长的进化历程，下列叙述错误的是 ( )
A.了解该历程的主要依据是化石
B.有性生殖的出现加快了生物进化的步伐
C.生态系统多样性形成的原因可以概括为协同进化
D.生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和群落多样性
D
课堂练习
3.根据现代生物进化理论，下列关于协同进化的叙述中，不正确的是 ( )
A.不同物种之间、生物与环境之间都能协同进化，从而形成生物多样性
B.在自然选择过程中，黑色桦尺蛾与浅色桦尺蛾之间表现为协同进化
C.非洲野牛与狮子之间可通过种间斗争等实现协同进化
D.4亿年前光合生物产生了氧气，而氧气也为生物登陆创造了有利条件，属于生物与环境之间协同进化
B
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