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4.2 生物的进化
第2课时 生物进化的原因
大量事实表明，生物是在不断进化的。那么，生物为什么会发生进化？关于生物进化的原因，科学家们进行了长期的探索，提出了各种理论。
二、生物进化的原因
法国科学家拉马克（J. B. Lamark）提出了“用进废退”理论。
②获得性遗传：
（1）主要观点：
①现在的各种生物，包括人类都是由其他生物进化而来的；
①用进废退：
②生物进化的原因：
生物本身存在着一种由低级向高级发展的倾向。
③定向变异：
1、拉马克的“用进废退”理论
生物体的器官经常使用就会变得发达，而不经常使用就会逐渐退化；
生物后天获得的性状可以遗传。
生物的变异一定是沿着适应环境的方向改变的。
（2）核心理论：
例如，在解释“长颈鹿的颈为什么会那么长”时，拉马克认为：
长颈鹿祖先的颈并不长，当环境发生变化时，如干旱导致地上的草减少或枯死，这些长颈鹿只能伸长颈去吃树叶，久而久之，经常向上伸的颈变长了。而且这种特征会遗传给它的后代，后代出生时颈就比父母长一些。如此一代代地传下去，最后就形成了现在的长颈鹿。
地上草减少
（3）拉马克进化理论的致命缺陷：
伸长脖子吃树叶
脖子变长
获得性遗传
现代长颈鹿
一代代积累
认为后天获得的性状可以遗传给后代。
拉马克的“用进废退”理论能解释一些现象，但事实上由于使用而发达起来的器官特征并不能遗传给后代。
1859年英国科学家达尔文发表了《物种起源》，提出生物进化的“自然选择”理论。认为物种进化的原因是自然选择。
2.达尔文的“自然选择”理论
视频：达尔文的“自然选择”理论
（1）“自然选择”理论的主要观点：
①过度繁殖：
生物普遍具有很强的繁殖能力，能够产生大量的后代。
②生存斗争：
生物赖以生存的食物和空间等资源是有限的。生物要生存下去，就要为获取足够的食物和空间而进行激烈的生存斗争。
包括：种内斗争、种间斗争、生物与无机环境之间的斗争。
③遗传变异：
生物都有遗传和变异的特性。
如：猎豹的后代总是猎豹，这就是遗传，但它们之间或多或少存在着差异性，有的跑得快有的不够快，这就是变异。
④适者生存：
具有有利变异的个体，在生存斗争中容易存活下来，并将这种变异遗传给下一代，而具有不利变异的个体则容易被淘汰。生存斗争的结果就是适者生存。
即：凡是生存下来的生物都是对环境适应的，凡是淘汰的生物都是对环境不适应的，这就是适者生存。
（2）自然选择：生存斗争中适者生存、不适者淘汰的过程。
适者生存、不适者被淘汰。
（3）变异是不定向的：
有适应环境的变异和不适应环境的变异；
自然选择是定向的：
达尔文“自然选择”学说对长颈鹿的颈为何那么长的解释：
长颈鹿的祖先中有的颈和前肢长些，也有颈和前肢短些的。在干旱时，地上草枯死，颈和前肢长的个体，因为能够吃到树上高处的树叶，比颈和前肢短的个体有更多的生存机会，并通过繁殖将这种特征传递给后代。这样通过长期的自然选择，长颈鹿的长颈和长前肢的特征逐渐积累，就产生了现在这种长颈鹿。
达尔文对长颈鹿进化过程的解释：
长颈鹿的祖先
过度繁殖
后代个体间存在差异
生存斗争
长颈、长前肢个体
（遗传积累）
适者生存
自然选择
现代长颈鹿
（变异）
长颈鹿
个体差异
生存斗争
适者生存
图4.2-6分别用拉马克的“用进废退”理论和达尔文的“自然选择”理论表示古代长颈鹿是怎样进化成现代长颈鹿的，仔细分析比较，尝试用自己的语言对图示的含义作出说明。
拉马克理论 达尔文理论
拉马克理论
演化方向
脖子都不长
伸长脖子吃高处的树叶
脖子变长了，并遗传给后代
拉马克理论 达尔文理论
达尔文理论
演化方向
脖子有长有短
脖子长的能吃到高处的树叶
脖子长的生存下来并遗传给后代，脖子短的被淘汰
3、两种进化理论的比较：
理论 进化原因 核心思想
拉马克理论 用进废退 物种可变、用进废退、获得性遗传
达尔文理论 自然选择 过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存
飓风对蜥蜴的选择
2017年，科学家在西印度群岛对某种蜥蜴种群进行调查研究。当飓
风艾尔玛突然席卷该地之后，科学家沿着飓风经过的路径抓了100只蜥蜴，发现它们的前后脚趾趾板面积平均比飓风来之前抓的分别大了9.2%和6.1%，而且普遍后腿长前腿短。为什么一场飓风会导致蜥蜴种群发生这样的变化？原来这样的蜥蜴更容易抓住树枝而在飓风中存活下来。因为蜥蜴个体存在变异，正是这种变异导致的多样性，才使得这种蜥蜴不至于在一次飓风中全部被吹入大海而灭绝。这是人类观察到的典型的自然选择事件。
毫无疑问，达尔文提出这样惊世骇俗的理论需要极大的勇气，恩格斯评价达尔文的自然选择学说是19世纪自然科学三大发现之一。
达尔文的自然选择学说彻底改变了人们对自然以及自身的认识。
4、达尔文认为，现存于地球上的生物，包括人类在内，都是自然选择的结果，并且都是由一个共同的祖先进化而来的。因此生物间都存在着或近或远的亲缘关系。
达尔文的理论，对当时人们信奉的“人是上帝创造出来的、是独一无二的”的观点造成了极大的冲击，许多人提出了强烈的抗议。
图4.2-7 当时的漫画家嘲笑人与猴有亲缘关系的观点，画了一幅达尔文及其祖先的漫画
从猿到人的进化
在东非大裂谷地带，考古学家发现了许多早期古人类化石。图4.2-8是20世纪70 年代在埃塞俄比亚发现的距今约320万年的少女露西的骨骼化石，她被认为属于第一批直立行走的人类祖先之一。从化石可以看出，她的大脑体积小，具有类似猿的脑容量，但髋骨较宽，
露西的骨骼化石对于人类起源和进化的研究具有里程碑式的意义，揭示了人类从树栖到地栖生活方式转变过程中所发生的重要的适应性变化。
骨盆和腿骨的功能几乎和现代人类相同，既可以直立行走，
又会爬树。露西同时具有现代人类与黑猩猩的特征。
图4.2-8 少女
露西的骨骼化石
以前，英国曼彻斯特地区的森林中生活着一种桦尺蛾，体色大多数是浅色的，只有少数是深色。它们夜间活动，白天栖息在长满地衣的树干上。后来随着工业革命的发展，曼彻斯特工厂林立，烟雾弥漫，污染的空气使树皮裸露并被熏成黑褐色。一些科学家惊讶地发现，深色的桦尺蛾变成了多数，浅色的却成了少数。这是什么原因呢？
图4.2-9 不同颜色桦尺蛾的数量变化
3. 验证假设：可以通过模拟探究来检验假设是否正确。
（1）利用如图4.2-10所示的轮廓图，在纸上描出一些蝴蝶。根据教室中墙、橱柜、桌子等的颜色，给蝴蝶着色后剪下来。
（2）把蝴蝶贴在与墙、橱柜、桌子等颜色一致的地方。让一名同学在1min内寻找这些蝴蝶，在表4.2-1中记录找到的蝴蝶数量。
图4.2-10 蝴蝶图形
2.建立假设: 。
浅色的桦尺蛾与生活环境色彩类似，不易被天敌发现。
1.提出问题: ；
工业污染前，为什么浅色桦尺蛾的数量多于深色桦尺蛾？
（3）把着色的蝴蝶贴在颜色差异大的地方，让同一名同学在1min内去寻找，在表4.2-1中记录数据。
表4.2-1 蝴蝶数量
在同样的时间内，找到与环境同色的蝴蝶数远少于与环境颜色差异大的蝴蝶数。
（4）重复上述过程（2）（3）。
4. 得出结论：根据探究结果，能得出什么结论？假设成立吗？
体色与环境颜色一致的动物不易被天敌发现，容易生存下来，而体色与环境颜色差异大的动物易被天敌发现而被捕食。
5. 预测：根据“自然选择”理论，结合探究结论，如果这片树林周围的工厂污染减少，不同体色桦尺蛾的数量又会怎样变化？
假设成立。
如果树林周围工厂污染减少，树林的颜色变浅，黑色尺蛾由于不适应环境数量逐渐减少，浅色尺蛾的数量则会逐渐增多。
1.下列观点符合达尔文自然选择理论的是 ( )
A.不适应环境的生物将被淘汰
B.自然环境中生物的繁殖能力普遍较弱
C.生物赖以生存的空间和食物是无限的
D.生物产生的变异都是有利于自身生存的
A
2.生物通过遗传、变异和自然选择，不断进化。下列有关生物进化的叙述，正确的是 ( )
A.生物进化的总体趋势，从生活环境上看，是由陆生到水生
B.“超级细菌”的出现是自然选择的结果
C.越古老地层中的化石，其生物越复杂、越高等。
D.为了适应环境，生物会主动产生有利变异
B
3.1937年某人把原产丹麦和德国的白三叶草移到瑞典栽培，这里气候较寒冷，最初白三叶草的产量很低，但经过若干年后产量显著提高。对这一事实作出的解释中不正确的是（ ）
A．不耐寒的个体被自然淘汰　　　　　　　
B．耐寒的个体得以生存并繁衍
C．三叶草在生长过程中逐渐适应了新环境　
D．这是一个自然选择的过程
C
4.高度耐药菌MRSA对26种抗生素都无反应。这种“超级细菌”的出现与滥用抗生素甲氧西林之间的关系如图。下列对此过程的解释不符合达尔文自然选择学说的是（ ）
A.金黄色葡萄球菌的耐药性变异是为了适应环境而产生的
B.金黄色葡萄球菌的耐药性是出现在抗生素临床使用之前
C.甲氧西林对高度耐药菌MRSA进行了定向选择
D.金黄色葡萄球菌的这种耐药性能够遗传给下一代
A
5.农民施用农药1来防治害虫，害虫数量锐减然后又逐渐增加。一段时间后，农民又施用农药，害虫数量发生了同样的变化(见如图)。运用自然选择学说进行分析，错误的是 ( )
D
A．ab段下降的原因是害虫对农药的抗药性低
B．b点不为零的原因是少数抗药性强的个体存活下来
C．bc段迅速上升体现了害虫有过度繁殖的倾向
D．de段上升是因为农药Ⅱ使害虫产生了更强的抗药性变异
再见

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