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6.4 协同进化与生物多样性的形成
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。
1. 达尔文作出上述推测的理由是什么？
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？
某种兰花和专门给它传粉的蛾
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。
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？
提示：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。
生命观念——进化与适应观
结构与功能观
协同进化
小样，没有我你跑不了这么快！
小样，没有我你也跑不了这么快！
【情景】：动物学家对非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊群进行过研究，发现东岸羚羊群的繁殖能力比西岸强，奔跑速度也比西岸的快。为何两岸的羚羊差异如此之大？研究发现，原来东岸羚羊附近生活着一个豹群。
1.捕食者的存在是否对羚羊有害无益？
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。
2.捕食者是不是就“高枕无忧”呢？
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。
“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。
协同进化
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。
捕食者的存在有利于增加物种多样性。
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
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。
（1）不同物种之间：
①种间互助
②种间斗争
范围：
协同进化
（2）生物与无机环境之间
生物与无机环境之间在相互影响中也会不断进化和发展。
环境
变化
生物
进化
出现
臭氧层
有氧
环境
产生氧气
无氧
环境
厌氧
生物
需氧
生物
陆生
生物
光合
生物
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
协同进化
意义（结果）：
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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
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
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。
生物多样性的形成
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。
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 是自然选择的结果；
② 是生物进化的基本单位；
③ 提供进化的原材料， 导致种群基因频率的 ，进而通过 形成新的物种；
④生物进化的过程实际上是 的过程；
⑤生物多样性是 的结果。
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
适应
种群
突变和基因重组
自然选择
定向改变
隔离
生物与生物、生物与无机环境协同进化
协同进化

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