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第四节 协同进化与生物多样性的形成课件
【知识回顾】
1、生物进化的基本单位是_______，生物进化的实质是
_________________________。
2、________________为生物进化提供原材料，__________决定生物进化的方向。
3、自然选择使种群的____________发生________改变。
4、新物种形成的三个环节_______________、______________、
___________________。
种群
种群基因频率发生变化
突变和基因重组
自然选择
基因频率
定向
突变和基因重组
自然选择
隔离（生殖隔离）
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。
2、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？
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。
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测，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
1、达尔文作出上述推测的理由是什么？
一、协同进化
资料一：
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
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”：
不同物种之间在相互影响（ 、 ）中不断进化和发展。
种间互助
种间斗争
捕食者的存在对被捕食者是有害无益的吗？
由此可见，任何一个物种都不是单独进化的，
资料二：
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的，进行无氧呼吸；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。
氧气的产生也促使臭氧及臭氧层的形成，臭氧层吸收了大量的紫外线，为陆生生物的出现创造了条件。
生物与无机环境之间在相互影响中也会不断进化和发展。
一、协同进化 P121
、 在相互影响中不断进化和发展。
不同物种之间
生物与无机环境之间
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。
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，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。
一、协同进化 P121
生物多样性
遗传多样性（基因多样性）
物种多样性
生态系统多样性
决定
形成
二、生物多样性的形成
、 在相互影响中不断进化和发展。
不同物种之间
生物与无机环境之间
导致
(三个层次)
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
生物多样性三个层次之间的联系
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
（基因多样性）
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
二、生物多样性的形成
P121页图6-13
P122
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。
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
寒武纪的海洋生物类群想象图
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。
生产者、分解者两极生态系统 → 生产者、消费者、分解者三极生态系统
寒武纪大爆发：海洋无脊椎动物爆发式形成。大量的动物构成了生态系统的第三极——消费者，生态系统结构更加复杂稳定。
讨论
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？
当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
4亿年前陆地景观想象图
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。
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。
低等→高等
3
水生→陆生
2
简单→复杂
1
总的进化趋势
在进化过程中，许多物种由于不适应环境的变化而绝灭了。
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(白垩纪末)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，使生物进化翻开了崭新的一页。
与社会的联系：
人类也是生物进化的产物，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。
人类活动加快了物种绝灭的速度，根据协同进化理论，这对我们有什么启示？
生物进化历程中的几个关键变化
单细胞
多细胞
(1)结构上：
厌氧型
需氧型
(2)呼吸方式：
无性生殖
有性生殖
(3)生殖方式：
两极生态系统
三极生态系统
(4)生态系统：
水生
陆生
(5)生活环境：
二、生物多样性的形成
水陆两栖
三、生物进化理论在发展
1.现代生物进化理论的要点
(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。
2.生物进化理论在发展
(1)观点一:
①基因突变对生物适应性的影响并不是非益即害的,大量的基因突变是
中性的。
②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。
(2)观点二:
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。
(3)影响广泛和深远的观点是以自然选择学说为核心的进化理论。
【课堂回眸】
1．自然界中新物种的形成方式最常见的是通过长期的地理隔离而达到生殖隔离。这种方式需要通过三个环节的综合作用。下列不属于这三个环节的是 (　　)
A．提供进化原材料的突变和基因重组
B．使种群基因库中基因定向突变的特殊环境
C．使种群基因频率定向改变的自然选择
D．阻断不同种群间发生基因交流的隔离
【答案】B　
【解析】突变和基因重组、自然选择和隔离是新物种形成的三个环节；基因突变是不定向的，B项错误。
2．下列关于自然界中影响物种形成的因素，不正确的是(　　)
A．突变和基因重组是物种形成的内因
B．自然选择是物种形成的外因
C．新物种形成说明生物发生了进化
D．物种的形成有的不需要经过隔离
【答案】D　
【解析】突变和基因重组为生物进化提供了原材料，是物种形成的内因，A项正确；自然选择决定了生物进化的方向，是物种形成的外因，B项正确；生物进化不一定导致新物种形成，但新物种形成说明生物一定发生了进化，C项正确；隔离包括地理隔离和生殖隔离，生殖隔离是物种形成的标志，物种的形成必须经过生殖隔离，D项错误。
3．沟酸浆属植物中有两个亲缘关系很近的物种：一种开粉红花，由红色的蜂鸟为其传粉：另一种开黄花，由大黄蜂为其传粉。将两物种控制花色的一对基因互换，两物种的传粉者也会随之互换。由此无法推断出的是 (　　)
A．物种花色是其与传粉者长期自然选择的结果
B．两物种的性状差异一定不是少数基因决定的
C．传粉者不同是两种植物间隔离的形式之一
D．传粉者在传粉时被捕食的概率较低
【答案】B　
【解析】根据题干信息，不同颜色的花由不同的动物为其传粉，该现象是长期自然选择的结果；由题干信息无法判断两个物种的差异与基因数目的关系；传粉者的不同，导致二者的基因无法进行交流，从而形成生殖隔离；传粉者的体色与被其传粉的花颜色相近，不易被捕食者发现，因此传粉时被捕食的概率降低。
4．下图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型，A、B、C、D为四个物种及其演化关系，请据图回答问题：
(1)由A物种进化为B、C两个物种的内因是________________，外因是__________________________，进化的实质是________________。
(2)甲岛上的B物种迁到乙岛后，不与C物种发生基因交流，其原因是________________________________________________。
(3)迁到乙岛的B物种可能会_______________________________。
(4)假设种群中有一对等位基因A、a，A的基因频率为0.1，a的基因频率为0.9，那么AA、Aa、aa三种基因型的频率分别为________________；若环境的选择作用使a基因的频率逐渐下降，A的频率逐渐上升，则后代中aa基因型个体的变化趋势是________________。
【答案】(1)遗传变异　甲、乙两岛环境不同且有地理隔离　种群基因频率的改变
(2)已形成生殖隔离
(3)形成新的物种
(4)1%、18%、81%　逐渐减少
【解析】(1)由于甲岛和乙岛存在地理隔离，使两个种群的基因频率向不同方向变化，当达到生殖隔离后就形成不同的物种。生物进化的内因是遗传变异，实质是种群基因频率的改变。(2)当两个种群不能发生基因交流时，说明二者之间已形成生殖隔离。(3)因甲、乙两岛的环境条件不同，再加上由于地理隔离导致生殖隔离，乙岛上的C物种不能与B物种自由交配，故B物种可能会形成新物种。
(4)根据题意已知，A的基因频率为0.1，a的基因频率为0.9，则AA的基因型频率＝0.1×0.1＝0.01＝1%，Aa的基因型频率＝2×0.9×0.1＝0.18＝18%，aa的基因型频率＝0.9×0.9＝0.81＝81%。若环境的选择作用使a基因的频率逐渐下降，A基因的频率逐渐上升，则后代中aa基因型个体不断减少。

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