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第三章 生物的进化
第三节 生物进化的原因
(1)通过桦尺蛾案例和保护色形成实验，理解生物结构与环境的适应关系。
(2)通过长颈鹿进化示意图，建立生物进化与适应的观念。
(1)通过分析案例和模拟实验，发展比较分析、因果推理和归纳演绎能力。
(2)运用自然选择学说解释进化实例，培养应用理论解释自然现象的能力。
(1)参与保护色形成模拟实验，发展实验设计、数据分析和得出结论的能力。
(2)运用模型思想解释复杂生物学现象，提高抽象思维能力。
(1)了解达尔文提出进化论的过程，认同科学研究需要严谨态度、正确方法和持之以恒的精神。
(2)用科学思维理解自然现象。
生命观念
科学思维
科学探究
社会责任
想一想，议一议：
在某个经常刮大风的海岛上，有许多无翅和残翅的昆虫（右图）、请分析：在这个海岛上，为什么无翅或残翅的昆虫特别多？
1.黑色桦尺蠖的数量由少变多，而浅色桦尺蠖数量由多变少，主要是受什么的影响？
黑褐色树干上的桦尺蠖
（深色个体占多数）
长满地衣的树干上的桦尺蠖（浅色个体占多数）
发生这种变化的主要原因是什么？
1850年考察
1950年考察
分析生物进化的实例
分析生物进化的实例
时间 英国曼彻斯特环境 大多数桦尺蛾体色
十八世纪
十九世纪
林木葱茏，空气清新
工厂林立，烟雾弥漫
浅色
深色
环境污染
被污染的环境，使得浅色型桦尺蠖容易被鸟类捕食而处于选择劣势，深色型桦尺蠖具有保护色而处于选择优势。
周围环境变化，环境和鸟对桦尺蛾的选择作用
分析生物进化的实例
2.请你试着解释桦尺蠖体色变化的原因？你从中受到哪些启发？
生物
变异
有利变异
淘汰
适应环境
不利变异
生存
遗传
物竞天择，适者生存
分析生物进化的实例
体表颜色与环境颜色相似的动物能更好的生存下来，一代一代下去，就逐渐形成了与环境颜色一致的保护色
浅色和深色桦尺蛾
不同季节的雷鸟
分析生物进化的实例
动物的体色与周围环境的色彩十分相似，人们把这种体色称为保护色 ，有利它躲避敌害或者捕食猎物。
分析生物进化的实例
模拟保护色的形成过程
实验·探究
动物的保护色是怎样形成的呢？
动物的保护色是自然环境对动物选择的结果。
1. 提出问题
2. 作出假设
3.制订计划
项目 模拟对象
彩色底布
各色小彩纸
同学
各色备用小彩纸
动物的生活环境
某动物不同体色的变异类型
捕食者
幸存者的后代
分析生物进化的实例
4. 实施计划
第一代 第二代 第三代 第四代 第五代 背景颜色 纸片颜色 开始数目 幸存数目 开始数目 幸存数目 开始数目 幸存数目 开始数目 幸存数目 开始数目 幸存数目
绿色 绿色 20 9 36 14 56 16 64 18 72 20
红色 20 3 12 1 4 0 0 0 0 0
黄色 20 3 12 3 12 3 12 2 8 0
蓝色 20 3 20 2 8 1 4 0 0 0
实验演示视频
模拟保护色的形成过程
实验·探究
分析生物进化的实例
与彩色底布颜色相同或相近的彩纸剩下最多
动物的保护色是自然环境对动物选择的结果。
5. 实验现象
6.实验结论
实验前
实验后
模拟保护色的形成过程
实验·探究
分析生物进化的实例
①在第一代和第五代中，分别是哪种颜色的“幸存者”最多？这与作为背景的彩纸颜色有什么关系？
②第一代和第二代之间“幸存者”的数目有什么变化？第一代和第五代之间又有什么变化？
讨论
和布的颜色最接近的小纸片“幸存者"最多。不同布的颜色代表不同的生活背景。
第二代“幸存者”的颜色开始有了分化，有些颜色的“幸存者"数量明显多干其他颜色的数量，有些颜色甚至已经没有“幸存者”。到第五代时，仅仅剩下一种颜色的“幸存者"。
模拟保护色的形成过程
实验·探究
分析生物进化的实例
③到第五代时，是否所有颜色都有“幸存者”？你怎么解释模拟的结果？
④在有的年份，雷鸟已经换上了白色“冬装”，但是迟迟没有下雪。这身“冬装”还能帮助雷鸟躲避敌害吗？这对你认识生物的适应性有什么启示？
讨论
和环境颜色差异最大者几乎没有代表，因为这种颜色最容易被发现。
在这样的环境中，雷鸟更容易被天敌发现，说明其适应性在环境变化时受到了挑战。这种现象说明生物对环境的适应是相对的，而不是绝对的。生物的适应性是长期进化的结果，是生物在特定环境条件下形成的。当环境发生变化时，生物原有的适应性可能不再适用，需要生物进一步进化以适应新的环境。
模拟保护色的形成过程
实验·探究
分析生物进化的实例
拟态
拓展延伸
某些动物的形态、色泽或斑纹等极似他物，借以蒙蔽敌害，保护自身的现象。
分析生物进化的实例
警戒色
拓展延伸
警戒色是指某些有恶臭和毒刺的动物和昆虫所具有的鲜艳色彩和斑纹。使敌害易于识别，避免自身遭到攻击。
分析生物进化的实例
生物分类学奠基人——林奈
关于生物进化的原因，科学家们是怎么看的呢？
达尔文与他的进化思想
生物进化是一个缓慢长期的过程，是一个渐进变化的过程，不是由上帝创造而来。
物种是上帝创造的不可改变的产物。
自然选择
自然选择
过度繁殖
讲授新知
达尔文认为，在自然界，生物普遍具有很强的繁殖能力，能够产生大量的后代，而生物赖以生存的食物和空间都是非常有限的。任何生物要生存下去，就得为获取足够的食物和空间而进行生存斗争。
过度繁殖会带来什么问题？
过度繁殖
过度繁殖会使生物需要更多的食物和生活空间。
自然选择
生存斗争
讲授新知
虽然生物的繁殖能力很强，但其赖以生存食物和空间都是非常有限的，任何生物要生存下去，就得为获取足够的食物、空间而进行生存斗争。 但在生存斗争中，什么样的个体能够获胜并生存下去呢？
达尔文认为，在自然界，生物个体都有遗传和变异的特性，只有那些具有有利变异的个体，在生存斗争中才容易生存下来，并将这些变异遗传给下一代，而具有不利变异的个体则容易被淘汰。
自然选择
遗传和变异
讲授新知
生物的变异有利于物种的发展和进化，各种有利变异会通过遗传不断地积累和加强。生物在繁殖过程中，普遍存在着遗传和变异现象，变异分为
（1）有利变异（生存）
（2）不利变异（淘汰）
自然选择
适者生存
讲授新知
过度繁殖
自然选择
自然选择学说的主要内容
讲授新知
自然界中的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存，不适应者被淘汰，这就是自然选择。生物通过遗传、变异和自然选择，不断进化。
达尔文
自然选择
自然选择学说解释长颈鹿进化的过程
讲授新知
变异
遗传
自然选择
产生大量后代
食物和生存空间有限
在某个经常刮大风的海岛上，有许多无翅和残翅的昆虫（上图）、请分析：在这个海岛上，为什么无翅或残翅的昆虫特别多？
自然选择学说解释生物进化的原因
学以致用
自然选择的结果
原始
昆虫
有翅
力大
有翅
力小
无翅
残翅
大风大浪
生存
生存
√
√
×
淘汰
无翅
残翅
有翅
力大
自然选择
过度繁殖
遗传变异
生存斗争
适者生存
合理质疑
思维训练
有研究人员提出了另一种解释：长颈可能帮助雄性长颈鹿在配偶争夺战中占据优势，因此有更多的机会留下后代，这才是长颈鹿长颈形成的主要原因。
请查阅资料，说一说上述观点是否合理。这些争论有没有从根本上否定自然选择学说？
上述对长颈鹿长颈形成原因的解释受到了一些质疑。质疑的理由包括：长颈鹿不但取食高处的树叶，也取食不太高的灌木；高度不足三米的幼年长颈鹿也要取食，它们能吃到食物并长大；过长的颈给长颈鹿带来诸多不便。
自然选择
生物进化的原因
过度繁殖（进化的前提）
实例：保护色的形成
生存斗争（进化的动力）
自然选择学说
体色与环境相似
遗传变异（进化的基础）
有利避敌、捕食
生物进化的原因
遗传和变异
环境的改变
适者生存（进化的结果）
1.刚开始使用蚊香的时候，杀蚊子的效果很好，可到后来，效果不明显，请你用达尔文的自然选择学说的观点分析此现象。
蚊子有不抗药的，也有抗药的，刚开始使用蚊香时，把不抗药的蚊子杀死，具有抗药性的蚊子保留下来，继续繁殖，后代有抗药的，也有不抗药的，不抗药的被杀死，抗药的继续保留下来。经过一代代选择，蚊子普遍具有了抗药性，所以到了后来使用蚊香时效果不明显。
2.用农药消灭害虫，开始时，效果显著，但过一段时间后，药效明显下降，其主要原因是农药使这些害虫产生了抗药性吗？
不是！主要是害虫本来就存在抗药性变异的个体，农药杀死的是不具抗药性的个体，具有抗药性的个体保留了下来，并把抗药性遗传给了后代。农药对害虫的抗药性变异起了定向选择作用，抗药性变异经过遗传逐代积累，最后就形成了具有抗药性的新品种，农药对其就不起作用。

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