资源简介

第4节　协同进化与生物多样性的形成
高中生物学 必修2 遗传与进化 · 学案（改编版）
班级：________　姓名：________　学号：________
学习目标
1．【生命观念】：通过捕食者与被捕食者、生物与环境之间相互影响的案例分析，认同协同进化在生物界普遍存在，形成辩证统一的进化观。
2．【科学思维】：分析生物多样性三个层次的成因，运用进化与适应观综合概括生物进化的总体趋势。
3．【科学探究】：基于羚羊与捕食者、原始大气演变等资料开展证据推理，归纳协同进化的发生方式。
4．【社会责任】：关注人类活动对物种灭绝速度的影响，树立保护生物多样性、尊重自然的责任意识。
情境导入
在自然界中，捕食者与被捕食者之间常上演旷日持久的“军备竞赛”——猎豹跑得更快，羚羊也愈发敏捷；而如今地球大气中的氧气，最初正源自早期光合生物的出现。看似毫无关联的生命活动，背后其实连接着同一条主线——协同进化。正是这种彼此影响、共同演化的过程，铺就了今日地球生物的万千姿态。
1．捕食者的存在对被捕食者种群的进化是否一定有害？请说明理由。
2．最早的光合生物通过何种方式改变了地球环境，进而推动了其他生物的进化？
自主预学
任务一　协同进化的内涵与生物多样性
1．协同进化：指________之间、________之间在相互影响中不断进化和发展。
2．协同进化的方式：________之间的协同进化与________之间的协同进化。
3．协同进化的结果：经漫长的协同进化，地球上出现千姿百态的物种、丰富多彩的________，还形成了多种多样的________。
4．生物多样性的组成：________多样性（基因多样性）、________多样性和________多样性。
5．生物多样性的形成：根本原因是________的多样性，直接原因是________的多样性；从进化角度看，是多种多样的环境对生物的不定向变异进行________的结果。
任务二　生物进化理论的发展
6．现代生物进化理论：适应是________的结果；种群是生物进化的基本单位；________提供进化的原材料；自然选择使种群基因频率定向改变，进而通过________形成新的物种。
7．生物进化的过程实际上是________与________协同进化的过程，生物多样性是________的结果。
8．中性学说：大量基因突变是________的，自然选择对它们不起作用；这些突变经长期积累导致种群间遗传物质出现较大差别，认为决定生物进化方向的是________。
9．间断平衡学说：物种形成并不都是渐变过程，而是________与________交替出现的过程。
课堂探究
探究一　从案例分析归纳协同进化的概念
【情境】非洲奥兰治河两岸草原上的羚羊出现明显差异：东岸羚羊因邻近存在捕食者，其繁殖能力与奔跑速度均强于西岸；地球早期大气本无氧气，最早出现的生物都为厌氧型，直到光合生物出现后，氧气与臭氧层才逐渐形成，为陆生生物与好氧生物的登场创造了条件。
1．在有捕食者存在时，东岸羚羊种群中哪些个体更易存活下来？为什么？
2．捕食者的存在对羚羊种群是否毫无益处？
3．协同进化是否只发生在不同物种之间？
4．结合原始大气的演变，说明生物与无机环境之间是如何协同进化的。
探究二　生物多样性的形成与层次关系
请依据下表，从细胞数目、细胞结构、代谢类型、生殖方式等方面梳理生物进化的历程。
项目 进化历程 意义
细胞数目 单细胞→多细胞 为功能复杂化提供结构基础
细胞结构 原核细胞→真核细胞 结构和功能更加完善
代谢类型 厌氧型→好氧型 能量供应更加充足
生殖方式 无性生殖→有性生殖 实现基因重组，增强生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快
生态系统成分 只有分解者→出现生产者→出现消费者 ①光合自养生物的出现改变了原始大气的成分，为好氧生物的出现创造了条件；②消费者的出现使生态系统的结构更加复杂，对植物进化更加有利
生活环境 海洋→陆地 陆地上复杂的环境为生物的进化提供了广阔的舞台
1．生物多样性形成的基本原因可从哪三个层面分析？
图2　生物多样性形成的逻辑路径与三个层次的关系
2．遗传多样性、物种多样性与生态系统多样性之间存在怎样的层次关系？
3．结合上表，从细胞结构、代谢、生殖等角度归纳生物进化的总体趋势。
探究三　生物进化理论在不断发展
【情境】德弗里斯在月见草中观察到多种突然出现的变异类型，将不连续的变异称为“突变”；古生物学家则发现化石记录中常存在“缺失”环节，寒武纪物种大爆发似乎难以用持续的渐变解释。断续平衡论（间断平衡学说）认为，生物的进化是短时间内爆发式产生与长时间稳定状态之间交替进行的过程。
图1　现代生物进化理论的核心逻辑流程
1．达尔文关于生物进化的基本观点是什么？
2．化石记录中存在的“缺失”环节，对达尔文的渐变论提出了怎样的挑战？
3．断续平衡论是如何解释寒武纪大爆发等物种快速出现的现象的？
4．你如何评价渐变论与骤变论（间断平衡论）之间的关系？
典例精析
例1　下列不属于协同进化实例的是（　）
A．蜂王专职产卵，雄蜂和蜂王交尾，工蜂负责采集花粉、喂养幼虫等工作
B．蝶类偏好氨基酸含量高的花蜜，蝶类传粉植物的花蜜中氨基酸含量通常较高
C．某种蝾螈可产生神经毒素抵抗捕食者，以其为食的乌梢蛇对此具有一定的抗性
D．葱芥会产生有毒的化感物质，入侵美洲后，本土物种演化出耐受该有毒物质的能力
对点1．下列关于协同进化的说法，错误的是（　）
A．协同进化可发生在不同物种之间
B．协同进化可发生在生物与无机环境之间
C．猎豹与羚羊之间的“军备竞赛”实现了二者的协同进化
D．研究协同进化无法推测某物种的存在
分层训练
A组　基础巩固
1．判断正误。
(1)协同进化仅仅只发生在生物和生物之间。　　　(　　)
(2)协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的。　　　(　　)
(3)捕食者的存在有利于增加物种多样性。　　　(　　)
(4)生物多样性的形成就是新物种形成的过程。　　　(　　)
(5)不同生物之间的相互影响形成了生物多样性。　　　(　　)
(6)生物通过有性生殖实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。　　　(　　)
2．下列关于生物多样性的叙述，正确的是（　）
A．生物多样性的形成也就是新物种不断形成的过程
B．生物多样性包括遗传多样性、个体多样性和物种多样性
C．种间互助可以通过影响协同进化，进而影响生物多样性
D．生物多样性是生物与生物长期相互作用、协同进化的结果
3．海龙是一种硬骨鱼，又称管口鱼，常栖息于含有较多大型藻类的温带沿海水域。与大多数鱼类不同的是，海龙是通过雄性完成育儿过程的，雄性海龙具有细长管状嘴和育雏袋等。下列相关叙述错误的是（　）
A．突变和基因重组为海龙的进化提供原材料
B．雄性海龙具有细长管状嘴和育雏袋的出现是适应的表现
C．海龙通过雄性完成育儿过程是协同进化的结果
D．海龙的颜色和形态与周围的藻类相似是生物对环境的适应
B组　素养提升
4．蝙蝠是现存携带病毒较多的夜行性哺乳动物，这与其高体温（40℃）和强大的基因修复功能有关。关于蝙蝠与其携带的病毒，下列叙述错误的是（　）
A．高温有利于提高病毒对蝙蝠的致病性
B．病毒有潜在破坏蝙蝠基因的能力
C．病毒与蝙蝠之间存在寄生关系
D．病毒与蝙蝠协同进化
5．下列不属于现代生物进化理论要点的是（　）
A．适应是自然选择的结果
B．种群是生物进化的基本单位
C．突变和基因重组提供进化的原材料
D．决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累
参考答案
情境导入
1．不一定。捕食者主要捕食老弱病幼个体，客观上促进了被捕食者种群的优化与发展。
2．光合生物将二氧化碳转化为氧气，使原始大气含氧量上升，为有氧呼吸与好氧生物的出现创造了条件，同时也促使臭氧层的形成。
自主预学
任务一：1．不同物种、生物与无机环境；2．生物与生物、生物与无机环境；3．基因、生态系统；4．遗传（基因）、物种、生态系统；5．遗传（基因）、蛋白质、定向选择。
任务二：6．自然选择、突变和基因重组、隔离；7．生物与生物、生物与无机环境、协同进化；8．中性、中性的突变积累；9．物种长期稳定、迅速形成新物种。
探究一
1．肌肉发达、动作敏捷的个体。因为这类个体奔跑迅速、不易被捕食，更容易存活下来。
2．否。捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上促进了羚羊种群的发展。
3．否。协同进化还包括生物与无机环境之间的不断进化与发展。
4．无机环境的变化定向改变了种群的基因频率，引导生物定向进化；生物的进化（如光合生物改变大气成分）又会反过来影响无机环境，二者相互影响、协同发展。
探究二
1．根本原因：遗传（基因）的多样性；直接原因：蛋白质的多样性；从进化角度看：多种多样的环境对生物的不定向变异进行定向选择。
2．遗传（基因）多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，而物种多样性和生态系统多样性又反过来影响遗传多样性。
3．简单→复杂，低等→高等，水生→陆生，厌氧→好氧，原核→真核，无性生殖→有性生殖等。
探究三
1．达尔文认为生物在长期的、连续的渐变中进化，各种适应性特征来源于微小有利变异的逐渐积累。
2．化石记录存在许多“缺失”环节，说明生物进化并非一直连续渐变，与达尔文的渐变观并不完全相符。
3．断续平衡论认为生物在短时间内爆发式产生新种，之后长时间保持稳定，从而较好地解释了物种大爆发等现象。
4．渐变论与骤变论并非完全对立，二者各有证据，可能都存在合理成分，生物进化理论仍在不断发展之中。
典例精析
例1．A
【解析】协同进化发生在不同物种之间、生物与无机环境之间，雄蜂、蜂王和工蜂属于同种生物，不属于协同进化，A符合题意；蝶类与蝶类传粉植物属于不同物种，因此它们之间属于协同进化，B不符合题意；蝾螈和以其为食的乌梢蛇属于不同物种，两者之间的捕食关系体现了协同进化，C不符合题意；葱芥和演化出耐受葱芥释放的有毒物质的美洲本土物种之间属于竞争关系，它们之间体现了协同进化，D不符合题意。
对点1．D
【解析】协同进化可发生在不同物种之间、生物与无机环境之间，A、B正确；猎豹与羚羊之间的“军备竞赛”淘汰了二者中的老、弱、病、残等个体，实现了二者的协同进化，C正确；研究协同进化可推测某物种的存在，如达尔文根据某种兰花长有细长花距而推测出为其传粉的某种昆虫应具有吸管似的口器，D错误。
分层训练
1．(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
2．C
【解析】生物多样性的形成不仅仅是新物种不断形成的过程，也是遗传多样性和生物多样性不断形成的过程，A错误；生物多样性包括遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性，B错误；生物多样性是生物与无机环境长期相互作用、协同进化的结果，D错误。
3．C
【解析】可遗传变异为生物进化提供了原材料，包括突变和基因重组，A正确；雄性海龙的细长管状嘴和育雏袋适应环境，是自然选择的结果，管状嘴和育雏袋的出现是适应的表现，B正确；协同进化发生在不同物种之间以及生物与无机环境之间，海龙的雌雄个体属于同一物种，不属于协同进化，C错误；海龙通过模仿生活环境中的藻类从而减少被天敌注意和攻击的机会，体现了生物对环境的适应，D正确。
4．A
【解析】病毒的主要成分是蛋白质和核酸，高温下蛋白质会变性，故高温下病毒可能被杀死，不会提高病毒对蝙蝠的致病性，A错误；病毒有潜在破坏蝙蝠基因的能力，B正确；病毒只能寄生在活细胞内，与蝙蝠之间存在寄生关系，C正确；病毒与蝙蝠相互适应，存在协同进化，D正确。
5．D
【解析】现代生物进化理论认为，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定向改变，进而通过隔离形成新物种，决定生物进化方向的是自然选择，D符合题意。

展开更多......

收起↑