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第6章 生物的进化
女娲造人
上帝造人
古希腊神话
人类起源的神话
历史上第一个科学地诠释了生物起源问题的人是谁呢？
问题探讨
达尔文(C.R.Darwin，1809-1882) 在《物种起源》一书中明确提出，地球上的当今生物都是由共同祖先进化来的，人和猿有共同的祖先。这一论断给当时占统治地位的“神创论”带来了巨大冲击，有人在漫画中把达尔文画成半人半猴的形象，以此发泄对达尔文的不满。直到今天，仍有人对“共同由来学说”“人猿共祖说”持排斥态度。
《物种起源》
教材P100
问题探讨
讨论：反对共同由来学说的人能拿出有说服力的证据吗
不能。反对共同由来学说的人主要包括支持神创论、物种不变论的人，也有人认为，进化论只是一种假说，不是科学事实。反对的人可能会拿出这些说法来进行反驳，但这些都不是有说服力的证据。
《物种起源》
讨论：你能说出什么证据来支持达尔文的观点？
教材P100
第1节 生物有共同祖先的证据
聚焦
1
支持共同由来学说的证据有哪些？
2
怎样通过化石证据研究生物的进化？
3
当今生物在器官、胚胎发育、细胞和分子水平上是否具有共同特征？这是否支持共同由来学说？
达尔文生物进化理论
共同由来学说——指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化而来；
查尔斯·达尔文
（C.R.Darwin）
自然选择学说——揭示了生物进化的机制，解释了适应的形成和物种形成的原因。
1
地层中陈列的证据——化石
1. 地层中陈列的证据——化石
化石：指通过自然作用保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹等。
辽宁古果化石标本
辽宁古果的生存年代为距今1亿4500万年的中生代，比以往发现的被子植物早1500万年，被国际古生物学界认为是迄今最早的被子植物。
从辽宁古果化石表面上看，化石保存完好，形态特征清晰可见。
教材P100
1. 地层中陈列的证据——化石
化石种类：（根据保存特点）
遗体化石：指古生物遗体本身几乎全部或部分保存下来的化石。
遗物化石：指古代动物的粪便、卵（蛋）以及人类祖先使用的工具等 形成的化石。
遗迹化石：是古生物活动或存在过的痕迹的化石，其中最主要的是足迹。
硅化木—遗体化石
恐龙蛋—遗物化石
恐龙足迹—遗迹化石
教材P100
1. 地层中陈列的证据——化石
化石作用：是研究生物进化最直接、最重要的证据。
从动物的牙齿化石
推测它们的饮食情况
从动物的骨骼化石
推测其体型大小和运动方式
从植物化石
推测其形态、结构和分类地位
可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。
发掘化石有什么作用呢？
教材P100
1. 地层中陈列的证据——化石
化石在地层中出现的位置可以揭示它们生存的相对年代。
地层年龄 （百万年前） 首次出现的生物类群（化石）
245-144 鸟类、哺乳类
360-286 爬行类
408-360 昆虫、两栖类
505-438 鱼类
700 多细胞生物
2100 单细胞真核生物
地层中有大量化石的示意图
不同地层的形成年代不同，越早形成的地层中首次出现的生物越低等，生物特征越简单；越晚形成的地层中首次出现的生物越高等，生物特征越复杂。
教材P101
思考·讨论
图6-2所示资料支持达尔文的共同由来学说吗？
支持。不同地层形成年代不同，越早形成的地层中首次出现的生物越低等，生物特征越简单；越晚形成的地层中首次出现的生物越高等，生物的特征越复杂。
例如，21亿年前的地层中首次出现单细胞真核生物，7亿年前的地层中出现了多细胞生物，这说明多细胞生物出现的时间晚于单细胞真核生物，可判断多细胞生物是由单细胞真核生物进化来的。同理，根据图6-2可判断地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的。
化石证据对共同由来学说的支持
教材P101
思考·讨论
资料2：2009年，我国科学家在辽宁省建昌县发现了完整的赫氏近鸟龙化石，其身体骨架与恐龙非常接近，但其骨架周围有清晰的羽毛印痕，显示其后肢和尾部都有飞羽；后肢发达，显示其善跑不善飞。
科学家认为这一化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力证据，这是为什么？
赫氏近鸟龙化石及复原图
赫氏近鸟龙既有恐龙的特征，也有鸟类的特征，是鸟类和恐龙的过渡类型。说明鸟类可能由恐龙进化而来。
教材P101
思考·讨论
资料3：在东非大裂谷地带，科学家发现了许多早期古人类化石，其中有318万年前的少女露西的骨骼化石，其上肢骨的结构与黑猩猩的相似，适于攀缘，下肢骨与现代人类接近，适于直立行走。
这一证据支持人猿共祖说吗？
露西既有智人的特征，又有黑猩猩的特征。
说明人和黑猩猩可能有共同的祖先。
少女露西化石（左）黑猩猩（右）
教材P101
1. 地层中陈列的证据——化石
化石分布：大部分化石发现在沉积岩的地层（地层的沉积、成岩作用形成）。还有极少数埋藏于其他基质中，比如，在琥珀中发现过昆虫、在永冻土层中发现过猛犸象及其他少数物种。
结论：
生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的；
生物的进化顺序：简单→复杂、
低等→高等、水生→陆生。
教材P101
2
当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
2.1 比较比较解剖学
概念：对各类脊椎动物的器官、系统的形态结构进行解剖和比较研究的科学。
三种脊椎动物前肢和人的上肢骨骼比较的示意图
肱骨
桡骨
尺骨
腕骨
掌骨
指骨
蝙蝠的翼
鲸的鳍
猫的前肢
人的上肢
教材P102
观察上图，思考讨论以下问题，展示学习成果：
这三种脊椎动物的前（上）肢骨骼是否都有肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨？其种类一致吗？这些骨的排列顺序一致吗？
这四种前(上)肢骨骼的功能迥异，外形差别也很大，其内部结构模式为什么如此一致
思考·讨论
是。一致。
这四种前（上）肢骨骼有相同的起源，说明它们可能是由共同的祖先进化来的。在漫长的进化过程中，因为适应不同的环境，逐渐出现了形态和功能的不同。
教材P102
人与蝙蝠、鲸和猫的骨骼结构还有哪些共同点？哺乳动物和鱼在骨骼结构上有哪些共同点？这是否支持现有的脊椎动物有着共同的原始祖先？
思考·讨论
人与蝙蝠、鲸、猫的骨骼结构十分发达，脊柱、肋骨、胸骨等形成支架起到支撑身体、保护内部器官的作用；头骨骨块减少或愈合，使头骨坚硬，起到保护作用，等等。哺乳动物和鱼都具有头骨、脊柱、肋骨及附肢骨骼等。此外，一些具体的骨也有共同点，如哺乳类中耳的3块听小骨镫骨、砧骨、锤骨分别与鱼类的舌颌骨、方骨、关节骨有共同的起源。
不同类群动物的骨骼结构具有许多共同点，支持现有的脊椎动物有着原始的共同祖先。
教材P102
2.1 比较比较解剖学
比较解剖学意义：研究比较脊椎动物的器官系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。
结构的相似性：说明这些生物是由共同祖先演化而来；
形态上的差异：说明这些有共同祖先的生物生活在不同的环境中，向着不同的方向进化发展，其结构适应于不同的功能。
教材P102
2.2 胚胎学证据
概念：研究动植物胚胎的形成和发育过程的学科。
证据：脊椎动物在胚胎早期发育早期都有彼此相似的阶段，支持了人和其他脊椎动物有共同祖先的观点。
教材P103
2.3 细胞学和分子水平的证据
细胞学：在光学显微镜水平上研究细胞的化学组成、形态、结构及功能的学科。
分子生物学：从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。
细胞生物学和分子生物学的研究，可以看出截然不同的当今生物之间也有很多相似之处。
教材P103
思考·讨论
从细胞和分子水平看当今生物的共同特征
根据所学知识，结合以下资料，思考讨论以下问题：
资料1：已知最古老的化石是大约35亿年前的古细菌化石。现在，在海洋、湖泊、土壤等环境中还能发现古细菌，这些古细菌都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。
当今生物的细胞在结构上与古细菌有哪些共同点？这说明了什么？
都有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和DNA。地球上现存的古细菌与最古老的古细菌有相同的细胞结构模式，说明二者有共同祖先。
教材P103
思考·讨论
举例说出当今生物的细胞在代谢上的共同点。
资料2：人与猩猩和长臂猿的某段同源DNA的差异分别为2.4%、5.3%。 人与黑猩猩基因组的差异只有3%。
人和类人猿在DNA碱基序列或基因组方面高度接近说明了什么
都有呼吸作用，代谢中的酶类非常相似。都有相同的能量“货币”—ATP，绿色植物能进行光合作用等。
说明人和猩猩、长臂猿、黑猩猩等类人猿可能有共同的祖先。
教材P103
思考·讨论
资料3：细胞色素c是细胞中普遍含有的一种蛋白质，约有104个氨基酸，据测算，它的氨基酸序列每2000万年才发生1%的改变。不同生物与人的细胞色素c氨基酸序列的差异如下表所示。
关于人与其他生物的亲缘关系，从细胞色素c的相关资料可以得出什么结论？这些数据是否支持生物有着共同的起源？
人和其他生物的细胞中普遍含有细胞色素c，说明这些生物都有共同的祖先。细胞色素c的氨基酸序列差异的大小揭示了不同生物之间亲缘关系的远近，差异越小，表示亲缘关系越近。
生物 名称 黑猩猩 猕猴 狗 鸡 响尾蛇 金枪鱼 果蝇 天蚕蛾 链孢霉 酵母菌
氨基酸 差异/个 0 1 11 13 14 21 27 31 43 44
教材P103
2.3 细胞学和分子水平的证据
从细胞和分子水平看，当今生物有许多共同的特征：
1. 都有能进行 的细胞，细胞有共同的物质基础和结构
基础等→生物有共同祖先。
2. 不同生物的 等生物大分子的共同点→当今生物有着共同
的原始祖先。
但不同生物之间也存在着一定的差异：
差异大小揭示了当今生物 以及它们在进化史上出现的顺序。
DNA和蛋白质
代谢、生长和增殖
亲缘关系的远近
综上所述，化石为研究生物进化提供了直接的证据，比较解剖学和胚胎学以及细胞和分子水平的研究，都给生物进化论提供了有力的支持，这些证据互为补充、相互印证，有力地支持了达尔文的共同由来学说。
教材P104
2.3 细胞学和分子水平的证据
根据目前已学的知识，尝试归纳生物在细胞和分子水平上有哪些共同特点？
物质组成 化学元素种类大致相同，无机物和有机物（生物大分子蛋白质和核酸）
细胞结构 细胞膜（均由磷脂组成）、细胞质、核糖体
细胞代谢 都是物质与能量变化的过程，都有酶的催化、ATP是直接能源物质
细胞学说 体现生物界的统一性
DNA 所有的细胞生物都以DNA为遗传物质，核酸分子结构相似
蛋白质 使用同样的20种氨基酸来组成蛋白质
密码子 翻译时共用一套遗传密码
中心法则 所有的生物都遵循，整个生物界遗传信息的复制与表达具有相同的模式
…… ……
4
练习与应用
4.1 概念检测
1. 关于生物的进化，只能靠运用证据和逻辑来推测。判断以下有关生物进化证据和结论的说法是否合理。
（1）通过化石可以了解已经绝灭的生物的形态结构特点，推测其行为特点。（ ）
（2）人和鱼的胚胎发育经历了有鳃裂及有尾的阶段，这可以用人与鱼有共同祖先来解释。（ ）
（3）人和鱼的胚胎发育经历了有鳃裂及有尾的阶段，这可以用人与鱼有共同祖先来解释。（ ）



2.生物进化的证据是多方面的，其中能作为直接证据的是( )
A.化石证据
B.胚胎学证据
C.比较解剖学证据
D.分子生物学证据
A
4.1 概念检测
3.生物都有共同的祖先，下列各项不能作为支持这一论点的证据的是（ ）
A.所有生物共用一套遗传密码
B.所有生物都由ATP直接供能
C.各种生物的细胞具有基本相同的结构
D.所有生物的生命活动都是靠能量驱动的
D
4.1 概念检测
4.2 拓展应用
1. 如果有人坚持认为生物是自古以来就如此的，你认为能够反驳他的最有效的证据是什么？为什么？当你提供了你认为最有效的证据后，他还可能如何辩解？你又如何进一步反驳？
可以举出本节教材中的各种证据，如不同地质年代中相继出现的生物类群。已经灭绝的物种，物种大爆发事件，地壳剧烈运动、气候剧烈变化和小行星碰撞地球等事件对生物的影响，也可以引用达尔文论证生物进化时列举的大量证据，如在加拉帕戈斯群岛所发现的大量物种形成的事实。需要从所选择的证据出发，厘清与所反驳的观点之间的逻辑关系，进行有针对性的论述。
4.2 拓展应用
2. 我国地域辽阔，古生物化石种类繁多，在生物进化的研究中起着非常重要的作用。下面是我国发现的一些著名的化石群：澄江生物化石群、热河生物化石群、山旺生物化石群、和政生物化石群、关岭生物化石群等。请任选一个化石群或当地已发现的化石群，查找相关资料，向全班同学介绍该化石群中主要的化石，以及该化石群的发现在研究生物进化中的重要意义。
以澄江生物化石群为例，说明该化石群的发现在研究生物进化中的意义，澄江生物化石群分布在中国云南省澄江县，保存了大量具软躯体或弱矿化外壳的化石，展示了5.3亿年前的海洋生态系统，是研究寒武纪大爆发事件最重要的化石宝库之一。
4.2 拓展应用
澄江生物化石群的科学意义在于：
（1）在前寒武纪到早寒武纪的生命演进过程中，填补了从埃迪卡拉生物化石群(发现于澳大利亚的前寒武纪晚期地层)到布尔吉斯页岩生物化石群(发现于加拿大的中寒武纪地层)之间长达数千万年的古生物资料空白；
（2）呈现出一个前所未有的仅在二三百万年的“瞬间时空”里生物（特别是动物）大规模涌现的突发生物事件，是寒武纪生命大爆发的最好例证。
第2节 自然选择与适应的形成
聚焦
1
怎样理解适应？
2
如何运用自然选择学说解释生物的
适应和多样性的形成？
3
达尔文的自然选择学说对人们的思想观念产生了哪些重要影响？
问题探讨
右图为同一环境中的两种蝴蝶。
讨论：枯叶蝶的翅很像一片枯叶，这有什么适应意义？
这是拟态现象，使枯叶蝶不易被天敌发现。
枯叶蝶和翅色艳丽的蝴蝶
讨论：从进化的角度，怎样解释这种适应的形成？
枯叶蝶的祖先种群中出现翅似枯叶的变异个体后，由于这种变异是可遗传的有利变异，这种变异的个体生存和留下后代的机会多，久而久之，使这类蝴蝶具有翅似枯叶的适应性特征。
教材P106
问题探讨
讨论：同一环境中不乏翅色鲜艳的蝴蝶，这与你刚才作的解释有矛盾吗？如果有，又怎样解释？
这与对枯叶蝶适应性的解释看似矛盾，其实，翅色鲜艳的蝴蝶也具有其他防御敌害的适应性特征。如翅上有类似猛禽眼睛的眼斑等，迷惑天敌不敢靠近，是一种警戒色，也是适应环境的特征。
枯叶蝶和翅色艳丽的蝴蝶
教材P106
1
适应的普遍性和相对性
指生物的形态结构，适合于完成一定的功能。
指生物的形态结构及其功能，适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
适应的含义
竹节虫的拟态
雷鸟的保护色
人的小肠
小肠内壁
1. 适应的普遍性和相对性
教材P106
生物适应环境的类型
拟态：防御敌害、隐藏自己。
竹节虫的拟态
枯叶蝶的拟态
1. 适应的普遍性和相对性
教材P106
生物适应环境的类型
保护色：防御敌害、隐藏自己。
1. 适应的普遍性和相对性
教材P106
生物适应环境的类型
警戒色：迷惑警示天敌、颜色醒目
1. 适应的普遍性和相对性
教材P106
1. 适应的普遍性和相对性
适应特性
普遍性：适应是普遍存在的，所有的生物都具有适应环境的特征。
教材P106
思考·讨论
枯叶蝶的天敌有哪些。枯叶蝶能完全免于天敌的捕食吗
雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色的，这有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。这种适应现象有没有局限性
天敌有捕食性鸟类、步甲、土蜂、胡蜂、青蛙等。
枯叶蝶不能完全免于天敌的捕食。
分析适应的相对性
如果冬季降雪延迟，已经换成一身白色羽毛的雷鸟反而容易被天敌发现。可见，适应的实现是有条件的，当环境条件改变时，适应可能会失去作用。
教材P106
思考·讨论
在进行以上分析的基础上，请你用自己的话概括适应相对性的原因。
分析适应的相对性
适应性特征来自遗传，即来源于可遗传的有利变异的逐代积累，是对之前的环境适应的结果。
但由于环境总是处于不断变化中的，遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾是适应相对性的根本原因。
教材P106
2
适应是自然选择的结果
2. 适应是自然选择的结果
神创论：所有的物种都是上帝创造的。
物种不变论：各种生物都是自古以来就如此。
拉马克提出进化学说
拉马克，法国博物学家。生物学伟大的奠基人之一，生物学一词是他发明的，最先提出生物进化的学说，是进化论的倡导者和先驱。
拉马克
教材P107
2. 适应是自然选择的结果
拉马克进化学说内容
拉马克
地球上所有生物都不是神创造的，而是由 更古老的生物进化而来。
生物是由低等到高等逐渐进化的。
生物各种适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传。
教材P107
2. 适应是自然选择的结果
获得性遗传：由于用进废退所获得的变异性状，可以遗传给后代。
用进废退：指经常使用的器官较发达，不使用就会退化以致完全丧失。
食蚁兽的舌头又细又长 鼹鼠的眼睛萎缩
教材P107
2. 适应是自然选择的结果
拉马克进化学说意义
拉马克
否定了神创论和物种不变论。
历史上第一个提出比较完整的进化学说。
拉马克进化学不足
过于强调环境的变化直接导致物种的改变，把进化的动力归结为外因，具有局限性。
拉马克对适应形成的解释是肤浅的，缺少科学证据的支持，大多来自主观臆测。
教材P107
2. 适应是自然选择的结果
你能举例反驳用进废退、获得性遗传的观点吗？
批判性思维：
1. 人用眼过度，视力反而下降。
2. 运动员的后代，无专业的训练，就无法跟父母一样拥有发达的肌肉、健壮的体格。
教材P107
2. 适应是自然选择的结果
查尔斯·达尔文
（C.R.Darwin）
达尔文的自然选择学说：适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。
达尔文生物进化理论
共同由来学说——指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化而来；
自然选择学说——揭示了生物进化的机制，解释了适应的形成和物种形成的原因。
教材P107
2. 适应是自然选择的结果
事实3：
资源是有限的
推论1：
个体间存在着生存斗争
事实4：
个体间普遍存在差异(变异)
事实5：
许多变异是可以遗传的
推论2：
具有有利变异的个体，生存并留下后代的机会多
推论3：
有利变异逐代积累，具有这些有利变异的个体越来越多，形成具有新的适应特征的生物新类型
事实1：
生物都有过度繁殖的倾向
事实2：
物种内的个体数能保持稳定
达尔文自然选择学说的解释模型
解释模型构建：基于事实——进行推理——得出结论
教材P107
2. 适应是自然选择的结果
达尔文的自然选择学说内容
过度繁殖——自然选择的条件，为自然选择提供材料；
生存斗争——自然选择的手段，也是进化的动力；
遗传变异——自然选择的基础，生物进化的内因；
① 生物的变异是自发的、不定向的，其中变异可以分为有利变异和不利变异。
② 遗传的作用：使生物微小的有利变异得以积累加强，从而形成适应特定环境的生物新类型。
适者生存——自然选择的结果。
适者生存，不适者淘汰（相对的）。一般外界条件变化越剧烈，选择越频繁，进化越剧烈。
笔记P107
2. 适应是自然选择的结果
注意：
自然选择是定向的，且决定生物进化的方向。
生物进化的内因是遗传变异，外因是自然选择。
自然选择的对象
直接对象是生物的性状；
间接对象是相关的基因型；
根本对象是与性状相对应的基因。
自然选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所处的外界环境，环境是选择因素，不是诱变因素，环境包括生物环境、无机环境。
教材P107
思考·讨论
长颈鹿主要以树叶为食，而在漫长的干旱季节，食物的缺乏是经常发生的。设想在某个历史时期，长颈鹿的祖先群体中出现了颈长的个体，这一变异是可以遗传的。这样的个体在生存和繁殖上具有什么优势？
容易吃到高处的树叶，留下后代的机会多
运用自然选择学说解释适应的形成
长颈鹿的适应性特征示意图
教材P108
思考·讨论
经过若干代的繁殖，长颈鹿祖先群体中颈长的个体所占的比例将会怎样变化？
枯叶蝶在停息时形似枯叶这一适应性特征的形成，能否同样用自然选择学说来解释？
逐渐增加
能
运用自然选择学说解释适应的形成
教材P108
思考·讨论
在进行以上分析的基础上，请你用自己的话概括适应是如何形成的。
在一定环境的选择作用下，可遗传的有利变异会赋予某些个体生存和繁殖的优势，经过代代繁殖，群体中这样的个体就会越来越多，有利变异通过逐代积累而成为显著的适应性特征，进而出现新的生物类型。
适应形成的必要条件：
①群体中出现可遗传的有利变异
②环境的定向选择
教材P108
2. 适应是自然选择的结果
运用达尔文的进化学说解释长颈鹿的长颈的原因
长颈鹿
的祖先
大量长颈鹿
后代长颈鹿出现差异
(长颈长腿)
长颈长腿的长颈鹿存活
现代长颈鹿
过度繁殖
遗传变异
生存斗争
适者生存
有学者认为，个体即使产生可遗传的有利变异，如果不能繁殖后代，在进化上也没有意义。因此主张将“适者生存”改为“适者繁殖”。你同意这种观点吗？
这种观点有一定的道理。不过，“适者生存”的原意也包含有更多的机会繁殖后代，不改也是可以
批判性思维：
教材P108
尝试用拉马克的理论解释长颈鹿的适应性特征 —— 长脖子的形成
长颈鹿以树叶为食，草地退化（环境改变）后，要吃树叶，于是使劲将颈伸长（主观意愿），这样颈越伸越长（用进），并且这一性状能遗传给后代（获得性遗传）。长此以往，终于形成了现在的长颈鹿。
2. 适应是自然选择的结果
项目 拉马克进化学说 自然选择学说
区 别 进化原因
变异方向
适应性
进化方向
共同点 外界环境的影响
变异是定向的，环境和使用情况决定进化的方向
变异都是适应环境的
生物自身决定的
遗传变异是生物进化的内因，生存斗争是生物进化的动力
变异是自发的，不定向的
有些变异适应环境的，适者生存，有些变异不适应环境，被淘汰。
自然选择决定生物进化的方向
都认为生物是由低等到高等，由简单到复杂逐渐进化的
自然选择学说与拉马克进化学说的比较
2. 适应是自然选择的结果
达尔文的自然选择学说意义
反对神创论和物种不变论，使生物学第一次摆脱神学的束缚，走上了科学的轨道 ，为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。
论证了生物是不断进化的，并且对生物进化的原因提出了合理的解释。
揭示了生物界统一性的原因是由于所有生物都有共同的祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。
教材P108
2. 适应是自然选择的结果
达尔文的自然选择学说局限性
对于遗传和变异的认识还局限于性状水平，不能科学地解释遗传变异的本质。
对生物进化的解释局限于个体水平，认为生物进化是以个体为单位。
强调物种的形成都是渐变的结果，不能很好的解释物种大爆发等现象。
现代生物进化理论
深入到基因水平
现代生物进化理论
以种群为单位
形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。
教材P109
4
练习与应用
4.1 概念检测
1. 适应的形成离不开生物的遗传和变异(内因)与环境(外因)的相互作用。判断下列与适应及其形成相关的表述是否正确。
（1）适应不仅是指生物对环境的适应，也包括生物的结构与功能相适应。（ ）
（2）具有有利变异的个体，都能成功地生存和繁殖后代；具有不利变异的个体，会过早死亡不能留下后代。（ ）
（3）适应相对性的根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。（ ）



2.拉马克是研究生物进化的先驱。下列表述哪一项不是拉马克的观点（ ）
A.生物的种类从古至今是一样的
B.生物的种类是随着时间的推移而变化的
C.生物某器官的发达与否取决于用与不用
D.环境的变化使生物出现新的性状，并且将这些性状遗传给后代
A
4.1 概念检测
4.2 拓展应用
1. 有人认为，工蜂不能繁殖后代，因此，它们适于采集花粉的性状在进化上没有意义。你同意这种观点吗？为什么？
工蜂虽然不能繁殖后代，但它们适于采集花粉的性状在进化上仍是有意义的。因为决定这些性状(有利变异)的基因存在于蜂王和雄蜂的基因组中，可以遗传给后代。也正是由于工蜂有这些性状，才能使蜂王获得充足的食物来繁殖后代。
4.2 拓展应用
2.人类对濒危动植物进行保护，会不会干扰自然界正常的自然选择？为什么？
在自然界，物种绝灭的速率本来是很缓慢的，人类活动大大加快了物种绝灭的速率。现在许多濒危物种之所以濒危，在很大程度上是人为因素造成的。因此，一般来说，人类对濒危物种的保护，是在弥补自己对自然界的过失，不能说是干扰了自然界正常的自然选择。
从另一个角度看，自然选择所淘汰的物种并不是毫无价值，因此，不能完全从自然选择的角度来判断现有物种的存留意义。
温故知新
自然选择学说内容是什么？
达尔文认为适应是如何形成的？
以自然选择学说为核心的生物进化论的意义？
科学是不断进步发展的，自然选择学说有什么不足之处呢？
第3节 种群基因组成的变化
与物种的形成
一 种群基因组成的变化
聚焦
1
为什么说种群是生物进化的基本单位？
2
种群的基因频率为什么会发生变化？
3
自然选择与种群基因频率的变化有什么关系？
自然选择的直接作用对象是个体还是群体？基因型还是表型？生物进化的基本单位是个体还是种群？
aa
A
自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。
研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。
教材P110
1
种群和种群基因库
1. 种群和种群基因库
种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
一片草地上的所有蒲公英
一片树林中的全部猕猴
同一区域
同一物种（界门纲目科属种）
全部个体
教材P110
种群特点：
种群是生物进化的基本单位；
种群是繁殖的基本单位。
种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。
蝗虫繁殖时，新老种群在基因组成上有变化吗？
1. 种群和种群基因库
教材P110
基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
基因型频率：在一个种群中，某基因型个体占种群内全部个体的比率。
基因型频率=
某基因型个体总数
种群全部个体数
× 100%
基因频率=
某基因的总数
控制同种性状的等位基因的总数
× 100%
1. 种群和种群基因库
某昆虫决定翅色的基因频率
教材P111
1. 种群和种群基因库
【例1】某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。
那么A和a的基因频率是多少？AA、Aa、aa的基因型频率是多少？
① 在种群中，一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和等于1。
② 基因的频率 = 该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率。
AA基因型频率为: 30%
Aa基因型频率为: 60%
aa基因型频率为: 10%
A基因频率 =
×100%
2×AA＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
30×2+60
2×100
=
60%
2×100
a基因频率=
10×2+60
=
40%
2×aa＋Aa
2(AA＋Aa＋aa)
×100%
=
=
教材P111
【例2】在调查红绿色盲时，随机抽查了200人，其中男女各100人。女性患者1人，携带者3人，男性患者4 人。色盲基因的频率为多少？
基因频率 =
某基因的总数
控制同种性状的等位基因的总数
× 100%
Xb基因频率=
1×2+3+4
100×2+100
×100% =
3%
Xb基因频率=
Xb基因总数
2×女性个体数＋男性个体数
×100%
1. 种群和种群基因库
基因只位于X染色体上基因频率的计算
教材P111
一个种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化？
思考·讨论
用数学方法讨论基因频率的变化
1. 假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。
该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？
子代基因型的频率各是多少？
子代种群的基因频率各是多少？
亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 A（ ） A( ) a( ) a( )
子代基因型频率 AA（ ） Aa( ) aa( )
子代基因频率 A（ ） a( ) 30%
30%
30%
10%
36%
48%
16%
60%
40%
教材P111
思考·讨论
从子代基因型频率、基因频率的计算中，发现了什么现象？
F1基因频率与亲代相同。
F1基因频率与亲本产生配子的比值相等；
F1AA基因型频率等于F1A基因频率的平方；
F1aa基因型频率等于F1a基因频率的平方；
F1Aa基因型频率等于F1A基因频率×a基因频率×2。
A=60% a=40%
A=60%
a=40%
AA=(A%)2
Aa=
A%×a%
aa=(a%)2
亲本产生雌配子
亲本产生雄配子
Aa=
A%×a%
教材P111
思考·讨论
想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
亲代 子一代 子二代 子三代
基因型频率 AA 30%
Aa 60%
aa 10%
基因频率 A 60%
a 40%
36%
48%
16%
60%
40%
36%
16%
48%
60%
60%
40%
40%
36%
48%
16%
在满足上述5个前提条件下
各代基因频率相同。基因型频率从子一代开始保持不变。
教材P111
思考·讨论
遗传平衡定律（哈代—温伯格定律）：在理想条件下，一个进行有性生殖的自然种群中，当只有一对等位基因（A、a）时，该种群的基因频率（包括基因型频率）可以代代稳定不变，保持平衡。
种群是极大的；
种群个体间都能自由交配并产生后代，种群中每个个体与其他个体的交配机会是相等的；
种群之间不存在个体的迁入和迁出或基因交流；
没有自然选择（不同个体生存和繁殖的机会是均等的）；
没有突变发生。
在符合遗传平衡的某种群中一对等位基因为A和a。设A的基因频率为p，a的基因频率为q；因为p+q=A%+a%=1。
则：(p+q)2=p2 + 2pq + q2=AA%+Aa%+aa%=1；
AA基因型频率=p2；aa基因型频率=q2；Aa基因型频率=2pq。
教材P111
思考·讨论
如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2），也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？
突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。
基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，这取决于生物生存的环境。
教材P111
思考·讨论
上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。
足够大的种群是不存在。而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异；
所有雌雄个体间都能自由交配并产生后代也是不现实的。也就是说不同基因型个体产生的卵细胞和精子结合的机会并不是均等的；
由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，有的个体会迁入该种群；
在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用；
基因突变具有普遍性、随机性（P83）。
教材P111
对自然界的种群来说，不能满足遗传平衡规律的种群基因频率会发生变化吗？影响基因频率改变的因素有哪些？
种群较小
不自由交配
有基因突变
有自然选择
有迁入、迁出
教材P111
可遗传变异
自然选择
基因频率改变
适应性特征形成
生物进化
基因突变
教材P111
2
种群基因频率的变化
2. 种群基因频率的变化
基因突变在自然界是普遍存在的。基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。
基因突变
染色体变异
基因重组
变异
可遗传变异
不可遗传变异
3种可遗传变异都能改变基因频率吗？
突变
生物进化的原材料
教材P112
2. 种群基因频率的变化
基因突变
染色体变异
基因重组
可遗传变异
主要因素
3种可遗传变异都能改变基因频率吗？
不一定影响
不直接改变
突变
教材P112
2. 种群基因频率的变化
影响种群基因频率变化的因素
突变
生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么能够作为生物进化的原材料呢？（教材P112）
如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？
2 × 104 × 10-5
个体
× 108
种群
= 2 × 107
由此可见，虽然基因突变频率很低，但放到种群中每一代都会有可观的变异量，虽然大多数都是有害的，但是总会出现一些更适应环境的变异，在自然选择过程中被保留下来并逐代积累。
教材P112
2. 种群基因频率的变化
生物的生存环境：突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。
突变的多害少利是绝对的吗？
某海岛上残翅和无翅的昆虫
影响种群基因频率变化的因素
例如，有翅的昆虫中有时会出现残翅和无翅的突变类型，这类昆虫在正常情况下很难生存下去。但是在经常刮大风的海岛上，这类昆虫却因为不能飞行而避免了被海风吹到海里淹死。
教材P112
2. 种群基因频率的变化
基因重组：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。
猫由于基因重组而产生的毛色变异
影响种群基因频率变化的因素
教材P112
2. 种群基因频率的变化
突变（基因突变和染色体变异）和基因重组产生进化的原材料。
基因突变
基因重组
新的等位基因
多种多样的基因型
种群中出现大量可遗传的变异
变异是
不定向的
形成了进化的原材料,
不能决定生物进化的方向
突变和重组都是随机的，不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？
教材P112
3
自然选择对种群基因频率变化的影响
探究·实践
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
教材P112
黑色树干上的桦尺蛾
探究·实践
长满地衣的树干上的桦尺蛾
S<5%
S＞95%
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾黑色(S)对浅色(s)是显性的。
在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。
19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。
现象
教材P112
探究·实践
提出问题
桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？
做出假设
自然选择可以使种群的基因频率定向改变
探究思路
创设数字化问题情景的方法探究
1870年，桦尺蛾种群基因型频率为SS10％，Ss20％，ss70％。S基因的频率为20%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存， 使得浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％。
教材P112
探究·实践
制定并实施研究方案
创设数字化问题情景。
计算，将结果填入表格
假设：第1年桦尺蛾种群个体数为100只，则第1年SS有10只，Ss有20，ss有70只。浅色每年减少10%，黑色每年增加10%。
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10%
Ss 20%
ss 70%
基因频率 S 20%
s 80%
教材P113
探究·实践
第一年 第二年 第三年 第四年 …….
基因型频率 SS 10% 11.5%
Ss 20% 22.9%
ss 70% 65.6%
基因频率 S 20% 23%
s 80% 77%
12.9%
25.8%
61.3%
26%
74%
14.3%
29.7%
56.0%
29%
71%
升高
升高
降低
升高
降低
分析结果，得出结论
环境的选择作用使s基因频率越来越低，S基因的频率越来越高。
自然选择使种群基因频率发生定向改变。
教材P113
3. 自然选择对种群基因频率变化的影响
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
变异
自然选择
生物朝一定方向缓慢进化
种群基因频率
发生定向改变
（不定向）
（定向）
在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。
生物进化的实质是种群基因频率的定向改变
教材P113
影响种群基因频率变化（生物进化）的因素
小结
外因：自然选择。
内因：基因突变和部分染色体变异，比如缺失和重复能直接引起基因频率的改变，基因重组只是改变了基因型频率，在自然选择作用下淘汰部分个体后可引起基因频率的变化。
4
练习与应用
1.1 概念检测
1. 从基因水平看，生物进化的过程就是种群基因频率发生定向改变的过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）某地区红绿色盲患者在男性中约占8%，在女性中约占0.64%，由此可知，红绿色盲基因Xb的基因频率约为8%。（ ）
（2）基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的，不受环境的影响。（ ）
（3）生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（ ）



2.种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ ）
A.一个湖泊中的全部鱼
B.一片森林中的全部蛇
C.一间屋中的全部蟑螂
D.卧龙自然保护区中的全部大熊猫
D
1.1 概念检测
蟑螂属昆虫纲蜚蠊目的统称
3.某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为（ ）
A.18%、82% B.36%、64%
C.57%、43% D.92%、8%
C
1.1 概念检测
4.一种果蝇的突变体在21℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25℃时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ）
A.突变是不定向的
B.突变是随机发生的
C.突变的有害或有利取决于环境条件
D.环境条件的变化对突变体都是有害的
C
1.1 概念检测
1.2 拓展应用
1. 举出人为因素导致种群基因频率定向改变的实例。
如选择育种和杂交育种
2. 如果将一个濒临灭绝的生物种群释放到一个新的环境中，那里有充足的食物，没有天敌，这个种群将发生怎样的变化？请根据所学知识作出预测。
如果气候条件等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体总数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至灭绝。
1.2 拓展应用
3. 碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。下表为2005-2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。据表回答下列问题。
（1）这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间是否存在关联？依据是什么？
二者存在正相关的关系。
依据是调查数据。
（2）试从进化的角度解释耐药率升高的原因。
随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。
1.2 拓展应用
（3）我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床应用监测网和细菌耐药监测网，并要求医疗机构开展细菌耐药监测工作，建立细菌耐药预警机制。例如，当某抗菌药物的主要目标细菌耐药率超过30%时，医疗机构应及时将这一预警信息进行通报。请分析这一要求的合理性。
由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也较快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关检测机制，说明党和政府关注民生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素类药物将细菌耐药率控制在低水平。
1.2 拓展应用
（4）人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛。作为这场竞赛的参与者，你可以做些什么呢
合理使用抗生素，防止滥用抗生素。
探究·实践
探究抗生素对细菌的选择作用
教材P115
探究·实践
实验原理：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
实验目的：通过观察大肠杆菌在含有卡那霉素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
探究·实践
材料用具
实验材料：经高温灭菌的牛肉膏蛋白胨液体培养基及固体培养基平板，细菌菌株(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)，含有抗生素(如青霉素、卡那霉素等)的圆形滤纸片(以下简称“抗生素纸片”)，不含抗生素的纸片。
实验仪器：镊子，涂布器，无菌棉签，酒精灯，记号笔，直尺等。
探究·实践
实验方法步骤
1.用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号
2.将细菌涂布在培养基平板上
探究·实践
实验方法步骤
3.①号区域的中央放置不含抗生素纸片和②③④号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片
4.将培养皿倒置于37℃的恒温箱中培养12~16h。
探究·实践
实验方法步骤
5.观察并测量抑菌圈直径，并取平均值
6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤
探究·实践
结果与分析
抑菌圈直径/cm 第一代 第二代 第三代
1 2.26 1.89 1.62
2 2.41 1.91 1.67
3 2.42 1.87 1.69
平均值 2.36 1.89 1.66
抗生素纸片周围出现抑菌圈，在连续培养几代后，抑菌圈的直径越来越小。
结论：说明抗生素对细菌产生了选择作用。
注意：
抗生素不是诱变因子，因此细菌耐药性变异的产生与抗生素无关。
细菌产生耐药性过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。
滤纸片上的抗生素杀死了周围的细菌，使其不能形成菌落，而形成抑菌圈。
探究·实践
探究·实践
讨论：为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌？
抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
讨论：你的数据是否支持“耐药菌是普遍”存在的”这一说法？说说你的理由。
支持。因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
讨论：在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的？
在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异，在此环境中就是有利变异。
探究·实践
讨论：滥用抗生素的现象十分普遍。例如，有人生病时觉得去医院很麻烦，就直接吃抗生素；有的禽畜养殖者将抗生素添加到动物饲料中。你认为这些做法会有什么后果？请你查阅资料，举出更多滥用抗生素的实例。
这些做法都会促进耐药菌的产生。滥用抗生素会使病菌的抗药基因不断积累，抗药性不断增强，导致抗生素药物失效。
自然选择使种群的基因频率发生定向改变，只要是基因频率发生变化，生物就一定发生了进化，但是进化一定形成新物种吗？
19世纪中叶到20世纪中叶，英国曼彻斯特地区的桦尺蠖种群基因频率发生了很大的改变。
这两种桦尺蠖还是不是同一物种？
是同一物种
二 隔离在物种形成中的作用
聚焦
1
什么是物种？
2
怎样理解地理隔离和生殖隔离？
3
隔离在物种形成中起什么作用？
1
物种的概念
1. 物种的概念
物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
物种与种群的区别：
一个物种可以包括生活在不同地理区域的多个种群。只要各个种群相互交配仍能产生可育的后代，则是同一物种。
教材P116
随堂练习
（1）全世界的人是一个物种吗？为什么？
都是一个物种，无论白人黑人、黄种人结婚，都能产生可育的后代。
（2）马跟驴是一个物种吗？为什么？
马（2n=64）
驴（2n=62）
骡（2n=63）
不可育
+
随堂练习
（3）骡是一个物种吗？为什么？
不是，因为它不能繁殖后代。
（4）两个池塘的鲤鱼是一个物种吗？它们是属于一个种群还是两个种群？
是一个物种，属于两个种群。
（5）二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？为什么？
不是
因为后代三倍体西瓜不可育。
（6）三倍体西瓜是一个新物种吗？
不是，三倍体西瓜不可育。
2
隔离及其在物种形成中的作用
不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。例如，两个池塘里的鲤鱼就是两个种群。
在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？
2. 隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离：同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
东北虎
华南虎
在自然状态下，东北虎和华南虎处于不同的地域，无法跨越地理障碍完成交配。
如果把东北虎和华南虎放在同一片森林中，它们仍然可以交相互交配并产生可育的后代，这说明东北虎和华南虎仍然属于同一个物种。
教材P116
2. 隔离及其在物种形成中的作用
隔离：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括生殖隔离和地理隔离。
虎
狮虎兽
狮
生殖隔离：不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代的现象。
教材P116
2. 隔离及其在物种形成中的作用
地理隔离和生殖隔离之间有什么联系呢？
假象
教材P116
两个鼠种群间可能不能自由交配，也可能能自由交配。
如果不能自由交配或交配后不能产生可育后代，说明长期的地理隔离导致生殖隔离，形成了两个新物种；如果能自由交配并产生了可育后代，说明还是同一物种。
2. 隔离及其在物种形成中的作用
思考：两个鼠种群还能自由交配吗？
教材P116
思考·讨论
隔离在物种形成中的作用
在加拉帕戈斯群岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。
不同岛屿的环境有较大差别，比如岛的低洼地带，布满棘刺状的灌丛；而在只有大岛上才有的高地，则生长着茂密的森林。
达尔文在环球考察中观察到一个奇怪的现象。加拉帕戈斯群岛位于南美洲附近的太平洋中，由13个主要岛屿组成，这些岛屿与南美洲大陆的距离为160~950km。
加拉帕戈斯群岛的地雀
教材P116
2. 隔离及其在物种形成中的作用
总结：加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式？
突变和基因重组
种群基因频率变化
导致
积累
基因库的差异
种群间生殖隔离
标志着
地理隔离
时间
扩大
自然选择
新物种形成
导致
导致
阻断基因交流
教材P116
2. 隔离及其在物种形成中的作用
物种形成的三个基本环节：
突变和基因重组提供原材料；
自然选择使基因频率定向改变；
隔离是物种形成的必要条件。
生殖隔离是物种形成的标志
4
练习与应用
4.1 概念检测
1. 判断下列与隔离有关的表述是否正确。
（1）在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。（ ）
（2）加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。（ ）


2.19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是( )
A.两者尚未形成两个物种
B.两者的外部形态有明显差别
C.两者之间已经出现生殖隔离
D.两者的基因库向不同方向改变
D
4.1 概念检测
4.2 拓展应用
1. 斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑驴兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。斑马和驴杂交产生的后代是可育的吗？你能从染色体组的角度作出解释吗？
斑马和驴杂交产生的后代是不育的。
由题中所给斑马和驴的染色体数可知，其杂交后代的染色体数为53条(不是偶数)，杂交后代无法通过减数分裂产生正常的配子。
4.2 拓展应用
2. 在自然界，狮和虎是不可能相遇的。在动物园里，一般也将这两种动物分开圈养。近年来才出现将它们的幼崽放在一起饲养的做法，目的是获得有观赏价值的杂交后代—狮虎兽或虎狮兽，你对这种做法有什么看法？
从科学研究角度看，这样做可以帮助人们更多地了解生命的奥秘；
从生命伦理角度看，狮虎杂交后代中容易出现免疫力低、夭折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡；
4.2 拓展应用
从生物学角度看，狮和虎的自然分布区不同，分布在草原上，虎分布在森林里，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合它们天然分布和习性特点的生活环境，将二者分区域饲养，以体现对自然和生命的尊重。
第4节 协同进化与生物多样性的形成
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？
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：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。
某种兰花和专门给它传粉的蛾
教材P119
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。
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？
教材P119
1
协同进化
1. 协同进化
解决以下问题，展示学习成果：
在羚羊种群中生存下来的是什么类型的个体？
捕食者的存在对被捕食者是有害无益的吗？
教材P119
1. 协同进化
捕食者所捕食的大多是被捕食者中老年、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：
捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。
教材P119
1. 协同进化
捕食者的存在有利于增加物种多样性。
收割理论：
美国生态学家斯坦利提出：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再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。
捕食者是不是就可以“高枕无忧”呢？
教材P119
1. 协同进化
一般来说，只有动作敏捷、跑得快的捕食者个体才能获得食物，从而生存下来，繁殖后代。因此，羚羊对捕食者种群的进化也起到了促进作用。
在自然界，捕食者和被捕食者都面临生存压力。在自然选择的作用下，它们也相互选择，协同进化。
由此可见，任何一个物种都不是单独进化的。
教材P119
1. 协同进化
以上实例介绍的协同进化都是在不同种生物之间的，同学们思考一下协同进化还有其他类型吗？
生物与无机环境之间在相互影响中也会不断进化和发展。
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
教材P121
1. 协同进化
综上所述，你能给协同进化下个定义吗？它具有什么意义呢？
协同进化：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。
注意：
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。
一种生物灭绝导致另一种生物数量激增，不属于协同进化。
教材P121
1. 协同进化
协同进化的意义（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，也就是形成了生物的多样性。
什么是生物多样性，具有哪些类型呢？
教材P121
2
生物多样性的形成
2. 生物多样性的形成
生物多样性
01
02
03
物种多样性：
动物、植物和微生物等生物种类的丰富性。
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。
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。
生物多样性形成的原因：
长期自然选择、协同进化的结果
教材P121
讨论以下问题，展示学习成果：（教材P122-123）
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？
思考·讨论
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。
先出现植物，后出现动物，否则动物登陆后就会饿死。
分析生物多样性的形成
教材P122
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？
思考·讨论
当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
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。
分析生物多样性的形成
教材P122
2. 生物多样性的形成
生物多样性的形成经历了漫长的进化历程
最早的生物化石——35亿年前古细菌
时间：前寒武纪（至5.4亿年前）
古细菌化石（距今35亿年）
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的种类不多的蓝细菌和细菌，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。
真核生物出现后，新的繁殖方式有性生殖出现了，实现了基因重组，增加了生物变异的多样性，所以加快了生物进化速度。多细胞植物和动物种类不断增多。
教材P122
2. 生物多样性的形成
时间：早古生代生物（寒武纪大爆发，至5.0亿年前）
寒武纪的海洋生物类群想象图
生产者、消费者、分解者三极生态系统
海洋中大量的无脊椎动物如三叶虫、鹦鹉螺等爆发式地迅速形成。形成生态系统的第三极——消费者，生态系统结构更加复杂稳定。
生产者、分解者两极生态系统
教材P122
2. 生物多样性的形成
时间：晚古生代生物 （至2.45亿年前）
大约四亿年前，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，形成原始的陆地植物主要是蕨类植物。
随后出现适应陆地生活的原始两栖类。生物的登陆改变了陆地的环境。
裸子、被子植物先后扮演生产者中的主角，鸟类和哺乳类成为优势动物类群。
复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。
4亿年前陆地景观想象图
生物进化顺序：水生、简单、低等 → 陆生、复杂、高等
教材P123
2. 生物多样性的形成
时间：中生代生物（至6600万年前）
三叠纪生物复苏，开始出现海生爬行动物，脊椎动物得到进一步发展；
侏罗纪是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；
白垩纪末期也是恐龙的灭绝时期，开始出现被子植物。
中生代板块、气候、生物演化极大，末期已现现代类型生物群的雏形。
恐龙的绝灭为哺乳动物的兴盛腾出了空间，使生物进化翻开了崭新的一页。
教材P123
与社会的联系
时间：新生代生物 （至今）
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。
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。
教材P123
3
生物进化理论在发展
3. 生物进化理论在发展
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；（P107）
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。
教材P123
3. 生物进化理论在发展
生物进化是如此复杂的，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。
中性突变理论：大量基因突变是中性的，决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。
间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
发展
生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展！
教材P124
4
练习与应用
4.1 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。（ ）




类型 实例
不同物种之间
种间互助
捕食
寄生
竞争
某种兰花具有细长的花距，而专门给它传粉的蛾具有吸管似的口器
猎豹和羚羊
黏液瘤病毒和兔子
作物与杂草
协同进化类型
知识拓展
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
1.1 概念检测
4.2 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。
4.2 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。
4.2 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。
谢谢聆听!
同学们辛苦啦！

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