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第4节
协同进化与生物多样性的形成
第6章 生物的进化
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。
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？
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。
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。
问题探讨
长距彗星兰
长喙天蛾
在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，昆虫传粉的专
门化有什么意义？
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。
虫媒花的进化与传粉昆虫的进化有怎样的关系？
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
资料一：
动物学家们对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究的时候发现，东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟然快了13米。为何会有如此之大差距？
经过观察以及科学实验，动物学家终于知道，东岸的羚羊之所以十分的强健，是因为它们附近有一个狼群，羚羊生存是处在危险之中。
一、协同进化
一、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”。
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。
猎豹追捕羚羊
小样，没有我你也跑不了这么快！
小样，没有我你跑不了这么快！
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。
“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。
捕食者在进化中的作用
一、协同进化
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
不同物种之间的协同进化
种间斗争
丛林狼捕食老弱兔子，客观上促进了物种的发展
种间互助
长舌蝠取食长筒花的花蜜，同时为长筒花传粉
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
生物与无机环境之间的协同进化
厌氧
光合
好氧
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
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。
1、协同进化是生物进化中常见的一种现象，下列叙述错误的是
A. 生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，就是协同进化
B. 猎豹与斑马的“军备竞赛”是协同进化的结果
C. 捕食者的存在有利于增加物种多样性
D. 有细长花距的兰花和有细长口器的蛾，两者相互选择、协同进化
2、(不定项)生物多样性是协同进化的结果。下列事实属于协同进化的是
A. 工业的发展导致大量温室气体排放，全球气温升高
B. 随着光合生物的出现，大气中有了氧气，为好氧生物的出现创造了条件
C. 生活在草原上的羚羊和猎豹都能迅速奔跑，是长期相互选择的结果
D. 4亿年前形成了原始的陆生植物，随后出现了适应陆地生活的动物
A
练习
BCD
3、安第斯山区有数十种蝙蝠以花蜜为食。其中，长舌蝠的舌长为体长的1. 5倍。只有这种蝙蝠能从长筒花狭长的花冠筒底部取食花蜜，且为该植物的唯一传粉者。由此无法推断出
A.长舌有助于长舌蝠避开与其他蝙蝠的竞争
B.长筒花可以在没有长舌蝠的地方繁衍后代
C.长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果
D.长舌蝠和长筒花相互适应，共同（协同）进化
练习
B
一、协同进化
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
2、生物多样性主要包括三个层次的内容：
协同进化
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。
二、生物多样性的形成
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。
生物多样性各层次间的关系
基因多样性
物种多样性
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
1.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中
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？
3.同今天的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？
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？
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。
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。
二、生物多样性的形成
讨论：
二、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(图6-14)。
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细菌（包括蓝细菌），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。
古细菌化石（距今35亿年）
古细菌化石（距今34亿年）
前寒武纪（至5.4亿年前）
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，真核生物出现了以后，有性生殖作为一种新的繁殖方式出现了。生物通过有性生殖实现了基因重组，这就增强了生物变异的多样性，进化的速度明显加快，多细胞植物和动物的种类不断增加。
二、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。
寒武纪的海洋生物类群想象图
生产者、分解者两极生态系统 → 生产者、消费者、分解者三级生态系统
早古生代生物 （寒武纪大爆发）
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
二、生物多样性的形成
早古生代生物 （寒武纪大爆发）
二、生物多样性的形成
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
二、生物多样性的形成
细菌（包括蓝细菌）
真核生物出现
裸子植物和被子植物
鸟类、哺乳类
生物多样性的形成过程
二、生物多样性的形成
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。
恐龙是什么时候绝灭的？
恐龙的绝灭对生物多样性产生了怎样的影响？
恐龙在白垩纪末全部绝灭。
恐龙的绝灭为哺乳动物的兴盛腾出了空间，增加了生物多样性，使生物进化翻开了崭新的一页。
二、生物多样性的形成
新生代少女化石和复原图
新生代生物 （至今）
二、生物多样性的形成
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。
正向利用人类对生物进化的影响力：
1、人工培育家禽、家畜等满足人类生活需要；
2、主导城市生态系统、农田生态系统，使能
量更多地流向对人类有益的部分（遵循自然
规律，保护生态平衡，实现可持续发展）；
3、新冠疫情危险仍未解除，外出口罩，阻断新冠病毒的传播。
二、生物多样性的形成
生物进化历程中的三个关键点
(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：形成生态系统的第三极——消费者，对植物的进化产生重要影响。
(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。
项目 进化历程 意义
细胞数目
细胞结构
代谢类型
生殖方式
生态系统成分
生活环境
生物进化的历程
二、生物多样性的形成
单细胞→多细胞
为功能复杂化提供结构基础
原核细胞→真核细胞
结构和功能更加完善
无氧呼吸→有氧呼吸
能量供应更加充足
无性生殖→有性生殖
实现基因重组，增强了变异的多样性，明显加快进化的速度
只有分解者→出现生产者→出现消费者
①光合自养生物的出现改变了原始大气成分，为需氧型生物的出现创造了条件②消费者的出现使生态系统结构更加复杂，对植物进化更加有利
海洋→陆地
陆地复杂的环境为生物进化提供了广阔的舞台
坡垒
珙桐
已经灭绝或者在我国境内绝迹的物种：
处于濒临灭绝状态的物种：
新疆虎
野马
银杉
人参
野骆驼
金丝猴
大熊猫
4、下列有关生物多样性和进化的叙述，正确的是
A.长期自然选择和协同进化导致生物多样性的形成
B.协同进化是指不同物种之间在相互影响中不断进化和发展
C.不同的物种及其所包含的基因共同构成了生物多样性
D.基因重组是生物变异的根本来源，并加速了生物进化
5、某花农栽种的一株琼花开出极少见的花瓣均为双层的花朵。运用生物多样性的原理对这种现象的正确解释是
A.遗传多样性　　　　　
B.物种多样性
C.生态系统多样性
D.个体多样性
A
练习
A
6、世界自然基金会发表报告指出，在1998年至2008年10年间，新几内亚岛上发现了1060种新物种，其中有12种为哺乳动物，如居住在火山里的羊毛鼠、惹人喜爱的扁鳍海豚等。下列关于协同进化与和生物多样性形成的叙述，正确的是
A.物种之间的协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的
B.生物多样性的形成也就是新的物种不断形成的过程
C.一个物种的形成或灭绝会影响到若干其他物种的进化
D.不同物种之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化
C
练习
7、真核生物的出现在生物进化史上具有重要的意义,这主要表现在
①真核生物出现了有性生殖,实现了基因重组　
②增强了生物变异的多样性,为进化提供了更丰富的原材料　
③真核生物的细胞中出现了染色体,增强了生物变异的多样性　
④真核生物可以使种群产生定向变异,因而可能导致新物种的形成
A.①②③　　 B.③④　 　C.①③　　 D.②④
A
三、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：
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。
现代生物进化理论
生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展。
核心：自然选择学说
中性突变理论：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
三、生物进化理论在发展
8、现代生物进化理论是在达尔文进化学说的基础上发展而来的，下列相关叙述不正确的是
A.现代生物进化理论的核心是自然选择学说
B.现代生物进化理论认为进化的基本单位是种群，而不是个体
C.现代生物进化理论发展了达尔文的进化学说，很好地克服了达尔文的进化学说的局限性，成为生物进化的终极理论
D.现代生物进化理论将自然选择学说与遗传变异的有关理论结合起来
9、下列不属于现代生物进化理论的要点的是
A.适应是自然选择的结果
B.种群是生物进化的基本单位
C.突变和基因重组提供进化的原材料
D.决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累
C
练习
D
10、下列有关生物进化的说法，正确的是
A. 研究生物进化历程的主要依据是化石，消费者的出现明显加快了生物进化的速度
B. 现代生物进化理论认为生物个体是生物进化的基本单位，自然选择决定生物进化的方向
C. 种群基因频率的变化一定会导致生物的进化，地理隔离的形成标志着新物种的产生
D. 狼和兔奔跑力的提高是二者协同进化的结果，漫长的协同进化逐渐形成生物多样性
D
练习

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