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第6章 生物的进化
第2节 自然选择与适应的形成
《找找看,虫虫在哪里》
拟叶蝗
菲律宾叶虫
钩线青尺蛾的幼虫
兰花螳螂
问题探讨
Problems discussed
讨论
1.枯叶蝶的翅很像一片枯叶,这有什么适应意义
2.从进化的角度,怎样解释这种适应的形成
3.同一环境中不乏翅色鲜艳的蝴蝶,这与你刚才作的解释有矛盾吗 如果有,又怎样解释
问题探讨
右图的枯叶蝶的翅像一片枯叶,这有什么适应意义?
这是拟态现象,使枯叶蝶不易被天敌发现。
同枯叶蝶一样,所有的生物都具有适应环境的特征。
兰花螳螂
雷鸟
竹节虫
适应是如何形成的呢?要探讨这一问题,
就要先了解适应的概念。
1、生物的形态结构适合于完成一定的功能;
2、生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
适应的含义
兰花螳螂的拟态
青蛙的保护色
箭毒蛙的警戒色
适应是普遍存在的
一、适应的普遍性和相对性
生物的形态结构适合于完成一定的功能
人的小肠
小肠内壁
小肠位于腹中,是食物消化吸收的主要场所。小肠全长约4-6米。
小肠内表面有许多环形皱襞和小肠绒毛,使小肠的消化、吸收面积大大增加;小肠绒毛壁很薄,只由一层上皮细胞构成,且绒毛中有丰富的毛细血管和毛细淋巴管。
一、适应的普遍性和相对性
一、适应的普遍性和相对性
P106
春夏的雷鸟
冬天的雷鸟
如果冬季降雪延迟,已经换成一身白色羽毛的雷鸟反而容易被天敌发现。可见,适应的实现是有条件的,当环境条件改变时,适应可能会失去作用。
适应性特征来自遗传,即来源于可遗传的有利变异的逐代积累,是对之前的环境适应的结果。由于环境总是处于不断变化之中,遗传的稳定性与环境之间不断变化之间的矛盾是适应相对性的根本原因。
一. 适应的普遍性和相对性
同枯叶蝶一样,所有的生物都具有适应环境的特征。适应是如何形成的?这是生物进化理论研究的核心问题之一。
1.
适应的含义:
形态结构适合于完成一定的功能。
(1)
形态结构及其功能适合于生物在一定的环境中生存和繁殖。
(2)
2.
适应的特点:
普遍性和相对性
3.
适应的实例:
拟态、保护色、警戒色
这些生物的适应性特征是如何形成的呢?
彻底否定
生物是由更古老的生物进化而来的
环境的变化可以引起物种的变化
用进废退和获得性遗传
拉马克进化学说
物种不变论:各种生物都是不变的
拉马克
器官越用越发达,废而不用就会造成形态上的变化
这些因用进废退而获得的性状是可以遗传给后代的
①用 进 废 退:
器官使用越多越发达,不使用就退化。
拉马克认为:食蚁兽的舌头之所以细长,是长期舔食蚂蚁的结果。
事实:食蚁兽舌头平均长度是
60cm,成年后不会增长。
食蚁兽——舌头平均长度是60cm
(一)拉马克的进化学说
②获得性遗传:
由于环境引起或由于用进废退引起的变化,都是可以遗传的。
拉马克认为:
事实:
鼹鼠长期生活在地下,视觉派不上用场,眼睛就萎缩退化。
鼹鼠是一种具有立体嗅觉感的哺乳动物,幼年有微弱视力,常年不见天日,成年后退化。
(一)拉马克的进化学说
拉马克的学说
意义:
① 否定了神创论和物种不变论。
② 历史上第一个提出比较完整的进化学说。
不足:
① 提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学
证据的支持,大多来自主观臆测。
② 过于强调环境的变化直接导致物种的改变,
具有局限性。
达尔文(1809-1882)是英国的博物学家,他曾随英国海军勘探船“贝格尔号”,做了历时五年(1831-1836)的环球航行考察,在动植物和地质等方面进行了广泛的观察,并采集了大量的生物标本和矿物标本,经过深入研究,形成了生物进化的观点。终于在1859年出版了震动当时学术界的巨著《物种起源》。
2. 达尔文的自然选择学说
二、适应是自然选择的结果
二、适应是自然选择的结果
2. 达尔文的自然选择学说
主要内容
过度繁殖
生存斗争
遗传变异
适者生存
过度繁殖:
生物通常都具有很强的繁殖能力,产生很多后代。
鳕鱼的产卵量每年大约是500万粒。有人计算过,如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼,那么不出6年,整个大西洋就会被鳕鱼塞满。
按照这个理论计算,即使繁殖非常慢的生物比如大象,也可以在不太长的时间内产生大量的后代而占满地球。
事实1:
生物都有过
度繁殖的倾向
2.
达尔文的自然选择学说:
事实1:
生物都有过
度繁殖的倾向
事实2:
物种内的个体数能保持稳定
事实3:
资源是有限的
推论1:
个体间存在着生存斗争
种间生存斗争
种内生存斗争
生物与环境之间的生存斗争
(2)生存斗争
事实4:同种个体间普遍存在着差异(变异)
事实5:许多变异是可以遗传的
思考:什么样的变异个体生存和留下后代的机会多呢?新的生物类型是怎样产生的呢?
推论2:
有利变异(适应环境的变异类型)的个体,生存并留下后代的机会多。
推论3:
有利变异逐代积累
具有有利变异的个体越来越多
形成具有新的适应特征的生物新类型。
经过生存斗争,凡是生存下来的生物个体都是对环境适应的,而被淘汰的生物都是对环境不适应的。
(4)适者生存
每一种生物之所以能够在一定的环境中生存下来,是因为它们的形态结构和生理功能是与环境相适应的,即适者生存。
在生存斗争中,适者生存,不适者被淘汰的过程,就是自然选择。
达尔文的自然选择学说:
达尔文的自然选择学说:
基础
动力
遗传变异(内因)
适者生存(结果)
事实1:
生物都有过
度繁殖的倾向
事实2:
物种内的个体数能保持稳定
事实3:
资源是有限的
推论1:
个体间存在着生存斗争
事实4:
同种个体间普遍存在差异(变异)
事实5:
许多变异是可以遗传的
推论2:
具有有利变异的个体生存并留下后代的机会多
推论3:
有利变异逐代积累,具有这些有利变异的个体越来越多,形成新的适应特征的生物新类型
②适应是自然选择的结果
①适应的来源是可遗传的变异
(1)主要观点:
(2)学说内容:
①过度繁殖
②生存斗争
③遗传变异
④适者生存
——自然选择的条件
——自然选择的手段,进化的动力
——自然选择的基础,进化的内因
——自然选择的结果
遗传变异
(内因)
适者生存
(结果)
过度
繁殖
生存斗争
(条件)
(动力)
(二)达尔文的自然选择学说
1.达尔文的自然选择学说的主要内容
尝试用达尔文的自然选择学说解释长颈鹿的适应性特征 —— 长脖子的形成。你认为达尔文与拉马克的观点最关键的区别是什么?
拉马克:先选择,后变异
达尔文:先变异,后选择
☆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。
揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先,而生物的多样性和适应性是进化的结果。
达尔文的自然选择学说的局限性:P109 第两行+倒数第二行
1.局限于性状水平,不能解释遗传和变异的本质
2.对生物进化的解释也局限于个体水平;
达尔文的自然选择学说的意义:P108 第二段最后两行
3、运用自然选择学说解释适应的形成
适应形成的必要条件:
①群体中出现可遗传的有利变异
②环境的定向选择
达尔文认为:在一定环境的选择作用下,可遗传的有利变异会赋予某些个体生存和繁殖的优势,经过代代繁殖,群体中出现这样的个体就会越来越多,有利变异通过逐代积累而成为显著的适应性特征,进而出现新的生物类型。
性状水平
深入
基因水平
以个体为单位
以种群为单位
深入
形成以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。
三、达尔文以后进化论的发展
P109
认识到了遗传和变异的本质
获得性遗传的观点,已经被多数人摈弃
拉马克进化学说和自然选择学说
总结:
二、拓展应用
1. 有人认为,工蜂不能繁殖后代,因此,它们适于采集花粉的性状在进化上没有意义。你同意这种观点吗?为什么?
【答案】工蜂虽然不能繁殖后代,但它们适于采集花粉的性状在进化上仍是有意义的。因为决定这些性状(有利变异)的基因存在于蜂王和雄蜂的基因组中,可以遗传给后代。也正是由于工蜂有这些性状,才能使蜂王获得充足的食物来繁殖后代。
2. 人类对濒危动植物进行保护,会不会干扰自然界正常的自然选择?为什么?
【答案】在自然界,物种绝灭的速率本来是很缓慢的,人类活动大大加快了物种绝灭的速率。现在许多濒危物种之所以濒危,在很大程度上是人为因素造成的。因此,一般来说,人类对濒危物种的保护,是在弥补自己对自然界的过失,不能说是干扰了自然界正常的自然选择。从另一个角度看,自然选择所淘汰的物种并不是毫无价值,因此,不能完全从自然选择的角度来判断现有物种的存留意义。
濒危植物金花茶
濒危动物金丝猴
3. “人们现在都生活在各种人工环境中,因 此,人类的进化不再受到自然选择的影响。”你同意 这一观点吗?写一段文字阐明你支持或反对的理由。
【答案】人工环境与自然环境不可能完全隔绝,人也不可能离开自然界而生存,因此,人类的进化不可能完全摆脱自然界的影响。但是,人类毕竟早已远离风餐露宿、“与狼共舞”的时代,工农业的发展和医疗水平的提高,使人们的生活条件不断改善,健康水平不断提高,婴幼儿死亡率显著下降,平均寿命显著延长,来自自然界的选择压力在变小,来自人类社会内部的选择因素在增加。