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6.4 协同进化与生物多样性的形成
新教材 人教版 必修二
【教学过程】
Teaching Process
1.概念图
3.教学总结、综合
2.课堂教
学内容
4.课堂练习巩固
典型习题
规律总结
生物多样性的形成
生物进化理论在发展
协同进化
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？
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。
长距彗星兰
长喙天蛾
问题探讨
讨论2. 如果后来未发现这样的蛾类昆虫，是否能说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。
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。
长距彗星兰
长喙天蛾
问题探讨
特定昆虫给特定的植物传粉，这样可以提高植物传粉的效率，并且昆虫也可得到较多的食物。
虫媒花与传粉昆虫在相互影响中不断进化和发展
种间互助
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
资料1：
大王花和苍蝇
大王花发出臭味是为了招来苍蝇等腐食动物为其授粉。在这（开花）4-5天中，蝴蝶、蜜蜂都不愿理睬它，大型的动物也会自然回避，而让一些逐臭的昆虫来为它传粉
资料2：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群每分钟竟快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，是因为它们附近有一个狼群，生存时时处于危险之中。
草原上，狼群捕食羚羊，速度慢的羚羊逐渐被狼吃掉，而速度慢的狼，因为不能获得足够的食物，也逐渐被饿死，这样，在狼捕食羚羊的过程中，狼和羚羊的速度都得到了提升。
种间斗争
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
思考：
捕食者所吃掉的大多是被捕食者中的年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用；
捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。
小样！没有
我，你也跑不了
这么快！
没有我，你跑不了
这么快！
猎豹追捕羚羊
“精明的捕食者”策略：
捕食者的存在对被捕食者是有害无益的吗？
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
资料2：
小样！没有
我，你也跑不了
这么快！
没有我，你跑不了
这么快！
猎豹追捕羚羊
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。捕食者的存在有利于增加物种的多样性。
“收割理论”：
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
资料2：
不同物种之间除了捕食关系，还有什么关系？
竞争：
寄生：
互利共生：
农作物与杂草
新冠病毒和人类
不同物种之间在相互影响中不断进化和发展
由此可见，任何一个物种都不是单独进化的，
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
资料3：
根瘤菌和豆科植物
原始大气
无氧
有氧
无氧呼吸的生物
出现好氧生物
光合作用的生物
最初
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
资料4：
原始地球
由此可见，生物和无机环境间也存在协同进化。
达尔文注意到：生物是不断进化的，而且还存在协同进化……
（阅读P121黑体字）
注意：①生物与生物之间的协同进化仅发生在不同物种之间，
同种生物之间不存在协同进化。
②无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
（2）结果：
形成了生物的多样性。
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
（1）定义：
生物多样性
01
02
03
遗传多样性（基因多样性）
物种多样性
生态系统多样性
生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。
动物、植物和微生物等生物种类的丰富性。
生物圈内生物环境、生物群落和生态过程的多样性。
生物多样性形成的原因：
长期自然选择、协同进化的结果
（阅读P121黑体字）
（2）结果：
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
（3）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，也就是形成了生物的多样性。
湿地生态系统
森林生态系统
冻原生态系统
（阅读P121黑体字）
一.协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
（1）生物多样性的内容：
(三个层次)
遗传多样性
物种多样性
生态系统多样性
根本 原因
组成
变异的不定向性
蛋白质多样性
无机环境的多样性
组成
直接原因
决定
导致
直接 选择
（2）形成生物多样性的原因：
长期自然选择、协同进化的结果
基因多样性
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
地球生命进化史①
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（3）生物多样性的形成历程
地球生命进化史②
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（3）生物多样性的形成历程
46亿年前 地球形成
30多亿年前 生命的起源
5.4亿年前 前寒武纪
寒武纪
2.45亿年前
6600万年前
古生代
中生代
新生代
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（3）生物多样性的形成历程
生命进化的历史长河中，生物与其生存环境相
互作用，并通过遗传、变异和自然选择不断进化。
这期间有的物种出现，有的物种灭绝……发生了许
多重要事件。生物进化史上的三件事
[资料1]恐龙最早出现在约2.35亿年前的三叠纪
时期。自从1989年南极洲发现恐龙化石后，全世界
七大洲都已发现了恐龙的遗迹。目前世界上被描述
的恐龙很可能在1000种以上。恐龙不仅种类多，体形和习性也相差很大(上图)。其中较大的，重量可以达到有几十头大象加起来那么大，小的却跟一只鸡差不多。就食性来说，有温顺的草食者和凶暴的肉食者，还有杂食性恐龙。在中生代的地层中，曾发现许多呈现各式各样形状的恐龙化石。但是，在之后的新生代地层中，却完全看不到恐龙化石，由此推知恐龙在中生代结束时灭绝了。
中生代时期的恐龙
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（3）生物多样性的形成历程
生命进化的历史长河中，生物与其生存环境相互作用，并通过遗传、变异和自然选择不断进化。这期间有的物种出现，有的物种灭绝……发生了许多重要事件。生物进化史上的三件事
[资料2]英国伦敦大学学院的古生物学家哈利迪（T.Halliday)等人对白亚纪早期哺乳动物的化石与后来的哺乳动物化石进行了对比分析。研究人员发现，最早哺乳动物都很小，有体毛和乳腺，胎生、哺乳，具有哺乳类的本质特征。在从株罗纪到白亚纪长达一亿多年的漫长岁月里，它们未能超过兔子大小。但是，自恐龙灭绝以后，哺乳动物迅速散布到各地，逐渐适应了各地的环境，繁衍出无数的分支，遍布世界各个角落。新生代时期哺乳动物呈现爆发式发展，物种进化速度大大快于恐龙灭绝前。
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（3）生物多样性的形成历程
生命进化的历史长河中，生物与其生存环境相互作用，并通过遗传、变异和自然选择不断进化。这期间有的物种出现，有的物种灭绝……发生了许多重要事件。生物进化史上的三件事
[资料3]1984年我国云南澄江动物群的发现，是生命进化史上的重大事件。澄江动物群距今5.6亿~5.3亿年，其化石精美完好，种类繁多，据统计包括67种以上的化石，为世界古生物研究史上所罕见(如图)。研究发现，现今世界上所有动物的门类都在这一时期同时出现，之后再没有产生新的门类，而这些动物中的极大部分在此以前从未发现过，它们比较原始。在动物进化史上，这是任何时期无法相比的。澄江化石群再现了远古海洋生命的壮丽景观和现有动物的原始特征，是寒武纪“生命大爆炸”的生动体现，澄江动物群的发现也被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”。
澄江动物群部分生物化石
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（3）生物多样性的形成历程
[资料3]寒武纪的海洋生物类群想象图和4亿年前陆地景观想象图。
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（3）生物多样性的形成历程
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
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。
讨论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？
先出现植物，后出现动物，否则动物登陆后就会饿死。
讨论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。
讨论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。
思考·讨论：分析生物多样性的形成
一.协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（3）生物多样性的形成历程
（3）生物多样性的形成历程
无机物
有机小分子
有机大分子
生物膜
原核细胞
单细胞真核生物
细菌
蓝细菌
多细胞真核生物
寒武纪生物大爆发
分解者
生产者
有性生殖出现
消费者繁盛
（无脊椎动物）
植物登陆
蕨类植物
动物登陆
两栖类动物
爬行类动物
鸟类
哺乳类
恐龙灭绝
被子植物
裸子植物
人类
一.协同进化与生物多样性的形成
1.适应是自然选择的结果。
6.生物多样性的形成是协同进化的结果。
5.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。
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
4.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
现代生物进化理论的内容
一.协同进化与生物多样性的形成
3.生物进化理论在发展
生物进化理论在发展
物种大爆发：有化石证据表明在距今约5.3亿年前一个被称为寒武纪的地质历史时期，地球上在2000多万年时间内出现了突然涌现出各种各样的动物，它们不约而同的迅速起源、立即出现。节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等等一系列与现代动物形态基本相同的动物在地球上来了个“集体亮相”，形成了多种门类动物同时存在的繁荣景象。
中性学说：认为分子水平上的大多数突变是中性或近中性的，自然选择对它们不起作用，这些突变全靠一代又一代的随机漂变而被保存或趋于消失，从而形成分子水平上的进化性变化或种内变异。
一.协同进化与生物多样性的形成
3.生物进化理论在发展
一.概念检测
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。（ ）
√
×
×
×
练习与应用（P124）
一.概念检测
2.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.多细胞生物，进行无氧呼吸
C
练习与应用（P124）
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 andevolutionary play)。根据本节所学内容，谈谈你对这句话的理解。
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。
练习与应用（P124）
二.拓展应用
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学习
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。
练习与应用（P124）
二.拓展应用
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。
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。
练习与应用（P124）

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