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第2节　自然选择与适应的形成
高中生物学 必修2 遗传与进化 · 学案
班级：________　姓名：________　学号：________
一、学习目标
1．【生命观念】：通过雷鸟、仙人掌、保护色等实例分析，理解适应的普遍性与相对性，认同生物与环境的相互适应关系。
2．【科学思维】：比较拉马克与达尔文的进化学说，概述自然选择学说的要点，解释生物的适应是自然选择的结果。
3．【科学探究】：以长颈鹿长颈形成为例，分析遗传变异与自然选择在适应形成中的作用，体验归纳与演绎的科学方法。
4．【社会责任】：认识滥用农药、抗生素的环境后果，树立保护生物多样性与生态环境的意识。
二、情境导入
冬天的雷鸟换上与雪地相近的白色羽毛，枯叶蝶静息时形似枯叶，仙人掌把叶片退化为刺以减少水分散失。生物界的这些巧妙特征是怎样形成的？是生物天生就具备，还是在漫长岁月里逐渐演变而来的？不同的学者曾给出截然不同的回答。
1．你认为生物的适应特征究竟是“自古如此”，还是在进化中逐渐形成的？
2．若某一环境长期保持稳定，生物的适应性能否永远持续下去？
三、自主预学
任务一　适应的含义与特性
1．适应的含义：一是生物的形态结构适于完成一定的________；二是生物的形态结构及其功能又适于该生物在________的环境中生存与繁殖。
2．适应的特性：①普遍性——适应是普遍存在的，所有生物都具有适应环境的特征；②相对性——适应是针对________的条件而言的，是一种暂时的现象。
生物类群 适应环境的特征
植物 绿色植物叶片宽大，利于进行光合作用；仙人掌的叶退化为刺以减小水分散失，茎肥大且含叶绿素，既能光合作用又能储存水分，是对沙漠缺水环境的适应
动物 猛兽猛禽具锐利的牙齿（或喙）和尖爪利于捕食；鹿、兔、羚羊奔跑迅速，豪猪、刺猬满身尖刺，黄鼬遇敌释放臭气；蛔虫等寄生虫体表光滑、具角质层，运动与消化器官退化、生殖器官发达，与寄生生活相适应
类型 含义 实例
保护色 动物体色与环境色彩相似，便于躲避敌害和捕食猎物 雷鸟冬季体羽纯白、夏季斑驳棕褐
警戒色 有恶臭或毒刺的动物和昆虫具有的鲜艳色彩与斑纹，起预先示警作用 毒蛾幼虫鲜艳的花纹可警示捕食者
拟态 动物在外形、姿态、颜色、斑纹或行为上模仿其他生物或非生物以躲避天敌 枯叶蝶形似枯叶
任务二　拉马克的进化学说
1．主要观点：①当今所有生物都是由更古老的生物进化来的，其适应性特征是在进化过程中逐渐形成的；②________，即生物器官经常使用就会变得发达，反之则退化；③________，即生物因用进废退而获得的性状可以遗传给后代。
2．意义：拉马克是历史上第一个系统提出________的学者，并彻底否定了物种不变论和神创论。
3．局限性：①用进废退和获得性遗传的观点缺少________证据的支持；②过于强调环境的变化直接导致物种改变，忽略了只有遗传物质改变才产生可遗传变异。
任务三　达尔文的自然选择学说
1．主要内容：过度繁殖、________、遗传和变异、________。
图1　达尔文自然选择学说的解释模型
2．对适应的解释：①适应的________是可遗传的变异，适应是________的结果；②群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。
3．进步意义：①使人们认识到生物是在自然选择作用下________的，使生物学摆脱了神学的束缚；②揭示了生物界的统一性缘于所有的生物都有共同的________；③科学地解释了生物的多样性与适应性是进化的结果。
4．局限性：对遗传和变异的认识还局限于________水平，不能科学解释其本质。
5．达尔文之后的进展：关于遗传和变异的研究已从性状水平深入到________水平；关于适应及物种形成的研究已从生物个体发展到以________为基本单位；形成了以________为核心的现代生物进化理论。
四、课堂探究
探究一　适应的普遍性与相对性
雷鸟夏季体羽深褐色，与地表接近；冬季换成白色，与雪原同色，从而不易被天敌发现。但当降雪偏晚、雪量偏少时，提前换上白羽的雷鸟反而容易暴露。
1．雷鸟冬季换白羽体现了生物对环境的哪一类适应？这种适应对环境的适应是否绝对可靠？
2．在降雪偏晚的年份，提前换上白羽的雷鸟反而易被天敌发现，这一现象在生物学上称为什么？其产生的根本原因是什么？
3．结合雷鸟事例，概括适应的相对性的主要成因。
【典例1】刺猬遇敌害时会蜷缩成团、竖起硬刺以自卫，体现了适应的普遍性；但有时它会被狐狸抛向空中，待落地伸展躯体时再被吃掉。这一现象说明（　　）
A．适应的普遍性，自然选择是定向的
B．适应的相对性，根本原因是环境条件的不断变化
C．适应的多样性，变异是不定向的
D．自然选择是定向的，现存生物的适应是绝对的
【对点训练1】松毛虫体表有警戒色，多数食虫鸟对其望而生畏，而杜鹃却偏爱捕食松毛虫，使警戒色反而有利于杜鹃的捕食。这一现象体现了（　　）
A．适应的普遍性　　B．适应的相对性　　C．适者生存　　D．自然选择
探究二　拉马克与达尔文对长颈鹿的解释
现代长颈鹿的祖先群体中，不同个体的颈和前肢长短不一，并伴有过度繁殖现象；在缺乏青草的旱季，只有那些颈和前肢较长的个体才能获得高处树叶而存活繁殖。
图2　长颈鹿自然选择的示意过程
图3　达尔文对长颈鹿进化形成的解释模型
1．长颈鹿祖先的颈与前肢长短存在差异吗？由此说明生物的变异具有什么特点？
2．在旱季缺乏青草时，颈与前肢长短不同的个体生存机会相同吗？这体现了自然选择的什么作用？
3．请分别用拉马克和达尔文的进化观点，解释长颈鹿颈长的形成原因。
4．结合长颈鹿的进化，说明自然选择学说中遗传变异与自然选择的关系。
【典例2】下列有关达尔文自然选择学说与拉马克进化学说区别的叙述，正确的是（　　）
A．拉马克的进化学说认为生物是通过变异来适应环境的
B．达尔文的自然选择学说认为环境的作用能够引起生物发生定向变异
C．达尔文的自然选择学说认为生物只要发生变异就能适应环境
D．拉马克的进化学说认为动物的不定向变异是由动物的意愿决定的
【对点训练2】下列对达尔文自然选择学说的理解，正确的是（　　）
①环境改变会使生物产生适应环境的变异　②可遗传的有利变异是生物进化的基础　③生物变异是不定向的　④生物的变异是定向的　⑤有利变异经逐代积累形成显著的适应性特征，进而出现新的生物类型
A．②④⑤　　B．②③⑤　　C．①②④　　D．①③⑤
探究三　自然选择的主要类型
稳定性选择淘汰趋于极端的变异个体而保留中间型；单向性选择保留某一极端变异、淘汰另一极端；分裂性选择按不同方向保留极端个体、淘汰中间常态型。
1．自然选择的不同类型建模如下图所示，请分别指出图Ⅰ、图Ⅱ、图Ⅲ对应的选择类型。
图4　自然选择类型建模示意（图Ⅰ、图Ⅱ）
图5　自然选择类型建模示意（图Ⅲ）
2．在蜥虎属蜥蜴中，最小的个体很难保卫领地，最大的个体又容易被猫头鹰捕食。自然选择对该种群的作用模式是哪一种？为什么？
3．长期使用杀虫剂使农田中某昆虫的抗药性逐渐增强，自然选择对该种群的作用模式是哪一种？为什么？
4．分散在不同岛屿上的一个昆虫种群，自然选择对该种群的作用模式是哪一种？为什么？
【要点梳理】自然选择的因素包括非生物环境与生物环境。其中过度繁殖是生物进化的基础，生存斗争是生物进化的动力，遗传和变异是生物进化的内因，适者生存是生物进化的结果。生物的变异是不定向的，可区分为有利变异和不利变异；环境不是诱变因素而是选择因素，只对存在的变异个体进行选择。
五、分层训练
A组　基础巩固
1．判断下列说法的正误。
(1)拉马克认为生物适应性特征的形成是长期用进废退和获得性遗传的结果。　（　　）
(2)达尔文的自然选择学说正确解释了生物的多样性、适应性，以及遗传和变异的本质。　（　　）
(3)抗生素的滥用会使细菌产生抗药性，原因是抗生素诱发细菌产生基因突变。　（　　）
(4)生存斗争仅仅指同种生物不同个体之间对食物和空间的争夺。　（　　）
(5)达尔文已经认识到遗传和变异的本质并作出了科学的解释。　（　　）
(6)现代生物进化理论以自然选择学说为核心，其研究对象是生物个体。　（　　）
2．枯叶蝶静息时形似枯叶，毒蛾幼虫具有鲜艳的花纹，北极狐的体毛呈白色。这分别体现的防御方式是（　　）
A．保护色、警戒色、拟态　　B．拟态、警戒色、保护色　　C．保护色、拟态、警戒色　　D．拟态、保护色、警戒色
3．下列现象中体现适应具有相对性的是（　　）
A．仙人掌的叶退化为刺以减少水分散失　　B．冬天的雷鸟换上白羽适应雪地环境　　C．池塘干涸后水生生物大量死亡　　D．枯叶蝶形似枯叶不易被天敌发现
B组　素养提升
4．选择是生物进化的重要动力。下列有关自然选择与人工选择的叙述，正确的是（　　）
A．同一物种的个体差异不利于自然选择和人工选择
B．人工选择能培育新品种，而自然选择不能形成新物种
C．自然选择保存适应环境的变异，人工选择保留人类所需的变异
D．经自然选择获得的性状都可以通过遗传进行积累
5．下列关于生物适应性的叙述，错误的是（　　）
A．适应的形成是可遗传的有利变异与环境的定向选择相互作用的结果
B．适应仅指生物对环境的适应，是自然选择的结果
C．所有生物都具有适应环境的特征，所以适应具有普遍性
D．适应具有相对性的根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾
6．农业生产中，长期使用同一种杀虫剂会导致害虫的抗药性逐渐增强。请回答：
(1)害虫的抗药性变异是在使用农药之前就已存在，还是由农药诱导产生？
(2)农药在害虫抗药性增强的过程中起着什么作用？
7．用达尔文的自然选择学说解释“长颈鹿的颈长”是怎样形成的，并说明这一解释与拉马克观点的本质差异。
六、参考答案
情境导入
1．生物的适应特征并非天生固定，而是在长期进化过程中逐渐形成的。
2．不能。环境若发生变化，原有的适应可能变为不适应，故适应只是暂时的现象。
自主预学
任务一：1．功能　环境；2．环境条件。
任务二：1．用进废退　获得性遗传；2．进化理论；3．①科学证据。
任务三：1．生存斗争　适者生存；2．来源　自然选择；3．不断变化　祖先；4．性状；5．基因　种群　自然选择学说。
课堂探究
探究一　1．体现了适应的普遍性（保护色）。不是绝对的，若降雪延迟，白羽反而使其暴露。
2．称为适应的相对性；根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。
3．环境不断变化，而遗传物质具有稳定性、不能随之迅速改变，导致已形成的适应往往落后于环境的变化。
【典例1】B。
【解析】“刺猬背部布满硬刺，遇敌害时身体蜷缩成团，竖起硬刺以保护自己”体现了适应的普遍性；“但有时却被狐狸抛向空中，待其落地伸展躯体时便被吃掉”强调的是刺猬被狐狸吃掉，说明了适应的相对性，造成该现象的根本原因是环境条件的不断变化。
【对点训练1】B。
【解析】松毛虫的警戒色令许多食虫鸟望而生畏，这是松毛虫对环境的适应；但松毛虫的警戒色有利于杜鹃的捕食，这说明松毛虫对环境的适应是相对的，这种现象在生物学上称为适应的相对性，B符合题意。
探究二　1．存在差异。说明生物的变异是不定向的。
2．不相同。颈与前肢较长的个体在生存斗争中更易获得食物而存活繁殖，食物在保存和淘汰变异个体中起选择作用。
3．拉马克：干旱时伸长脖子吃高处树叶，长期使用使颈变长，并遗传给后代；达尔文：颈长的个体更易获得食物而生存繁殖，颈短的个体被淘汰，经长期选择形成。
4．变异是不定向的，自然选择定向筛选出有利变异并使之保留，遗传使微小有利变异逐代积累，最终形成显著的适应性特征。
【典例2】A。
【解析】环境变化直接导致生物变异的发生、使生物适应新环境，属于拉马克的进化学说，A正确；达尔文的自然选择学说认为环境只起选择作用而不引起定向变异，B错误；达尔文认为生物的变异不是定向的，变异后也不一定能适应环境，C错误；拉马克认为动物的变异由用进废退引起，并没有认为变异是定向的，D错误。
【对点训练2】B。
【解析】达尔文认为群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。影响生物变异的因素是多种多样的，变异是随机的、不定向的，B符合题意。
探究三　1．图Ⅰ为稳定性选择；图Ⅱ为分裂性选择；图Ⅲ为单向性选择。
2．为稳定性选择。最小的个体难守领地、最大的个体易被猫头鹰捕食，中间型个体得以保留。
3．为单向性选择。种群中选择保留抗药性个体、淘汰不抗药个体，使种群朝抗药方向定向发展。
4．为分裂性选择。不同岛屿环境差异使各方向变异均被保存，中间常态型被淘汰。
分层训练
1．(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
2．B。　3．C。
4．C。
【解析】同一物种的个体差异有利于自然选择和人工选择，A错误；人工选择能培育出新品种，自然选择也能形成新的类型、新的物种，B错误；自然选择使适者生存、不适者被淘汰，人工选择是有人类根据自己需要对合乎要求的变异个体进行选择、最后选育出新品种，C正确；经自然选择获得的性状，若由可遗传变异造成，可经遗传进行积累，若不是可遗传变异造成的则不能，D错误。
5．B。
【解析】群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件，A正确；适应不仅包括生物对环境的适应，还包括生物的形态结构与功能相适应，B错误；适应是普遍存在的，所有生物都具有适应环境的特征，所以适应具有普遍性，C正确；适应具有相对性的根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾，D正确。
6．(1)抗药性变异在农药使用之前就已存在，农药不能诱导产生；(2)农药是选择因素，对抗药性个体进行定向选择并使之保留。
7．自然选择学说认为颈长的个体更易存活繁殖、颈短的个体被淘汰，经长期自然选择使颈长者被保留；与拉马克观点的本质差异在于达尔文认为变异在前、选择在后，环境只起选择作用而不是诱变作用。

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