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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
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。
某种兰花和专门给它传粉的蛾
1. 达尔文作出上述推测的理由是什么？
【答案】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
问题探讨
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。
某种兰花和专门给它传粉的蛾
一、协同进化
资料1：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”。
生物与生物之间协同进化
一、协同进化
实际上，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。
丛林狼捕食兔子
猎豹追捕羚羊
捕食者存在是否对被捕食者有害无益？
一、协同进化
捕食者是不是就可以“高枕无忧”呢？
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。
一、协同进化
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，有利于增加物种的多样性。美国生态学家斯坦利称之为“收割理论”。
收割理论
由此可见，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。
一、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。
作用对象
作用结果
1. 概念：
（1）不同物种之间的协同进化
（2）生物与无机环境之间的协同进化
2. 实例：
一、协同进化
不同物种之间的协同进化
类型：① 种间互助
动物取食花的花蜜，同时为植物传粉
一、协同进化
长舌蝠取食长筒花的花蜜，同时为长筒花传粉
一、协同进化
不同物种之间的协同进化
丛林狼捕食老弱兔子，客观上促进了物种的发展
类型： ② 种间竞争
生物不是孤立进化的。
大豆和根瘤菌的共生关系
一、协同进化
一、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厌氧（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。
原始地球
2 生物与无机环境之间的协同进化
一、协同进化
（2）生物与无机环境之间的协同进化
无氧
有氧
出现好氧生物
原始大气
最初
生物为厌氧型
光合生物出现
导致
原始地球
一、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，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
3. 协同进化结果：
目标二　生物多样性的形成
2、生物多样性主要包括三个层次的内容：
长期自然选择、协同进化的结果
1、生物多样性形成原因：
二、生物多样性的形成
①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。
②物种多样性
动物，植物和微生物等生物种类的丰富性。
③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。
生物多样性三个层次的关系：
生态系统多样性
变异的不定向性
蛋白质多样性
无机环境的多样性
根本 原因
组 成
导致
直接原因
组成
直接 选择
决定
基因多样性
物种多样性
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基因多样性。
3. 生物多样性形成的进化历程
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
化石
34亿年前的古细胞化石
最早的生物化石——古细菌（距今35亿年）
研究生物进化最直接、最重要的证据：
（30多亿年前）
生命的起源
二、生物多样性的形成
原核生物，海洋中种类不多的蓝藻和细菌，单细胞生物，简单的两极生态系统：生产者和分解者。
13亿年前真核生物的红藻化石
前寒武纪地层的水母化石
约15亿年前，真核生物出现，有性生殖出现，实现基因重组，增强变异多样性，进化明显加快，多细胞生物种类增多。
（至5.4亿年前）
前寒武纪
二、生物多样性的形成
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。
（寒武纪大爆发，至5.0亿年前）
早古生代生物
二、生物多样性的形成
二、生物多样性的形成
1984年7月1日，当时还是中国科学院南京地质古生物研究所研究生的侯先光，在云南澄江帽天山西面山坡上发现了纳罗虫化石。纳罗虫是海底爬行泥食性无脊椎动物。随后，包括林桥利虫、云南鳃虾、日射水母贝以及帽天山虫等又陆续被发现，距今5.18亿年前的“澄江生物群”就这样首次呈现在世人面前。
澄江生物群生态复原图
纳罗虫化石及复原图
（寒武纪大爆发，至5.0亿年前）
早古生代生物
二、生物多样性的形成
水生、简单、低等
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。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。
陆生、复杂、高等
（至2.45亿年前）
晚古生代生物
二、生物多样性的形成
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。
（至6600万年前）
中生代生物
二、生物多样性的形成
新生代少女露西化石及复原图
化石
复原图
（至今）
新生代生物
二、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。
3. 生物多样性形成的进化历程
古细菌出现
主要是细菌（包括蓝细菌）
真核生物出现
海洋中有大量的无脊椎动物
原始陆生植物、原始两栖类
裸子植物和被子植物先后
成为主角、鸟类、哺乳类等成为优势动物类群。
二、生物多样性的形成
二、生物多样性的形成
1.【答案】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.【答案】植物先登陆，否则动物登陆后就会饿死。
3.【答案】当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
4.【答案】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。
目标三　生物进化理论在发展
三、生物进化理论在发展
1 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：
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。
(1)观点1：大量的基因突变是________，决定生物进化方向的是_________的逐渐积累，而不是__________。
(2)观点2：基因突变并不都是________，有些基因突变反映在个体的________上，与环境相适应的程度有差异，因此，不能否认__________的作用。
(3)观点3：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。
(4)影响广泛的观点：以________________为核心的进化理论。
生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展。
2. 生物进化理论在发展
中性的
自然选择
中性突变
中性的
性状
自然选择
长期稳定
迅速形成新种
自然选择学说
课堂练习
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。（ ）
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