6.4协同进化和生物多样性的形成(共32张PPT)【高效备课】2022-2023学年高一生物同步备课优质课件（人教版2019必修2）

(共32张PPT)
第六章
生物的进化
第 4节 协同进化和生物多样性的形成
达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距，其底部储存着花蜜。达尔文推测，这种花的形成绝不是偶然的，肯定存在这样的昆虫，它们生有同样细长的吸管似的口器，可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后，研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
2、如果后来未发现这样的蛾类昆虫，是否说明达尔文的推测是错误的？
理由是兰花的生殖离不开传粉昆虫。如果没有与这种兰花结构相适应的传粉昆虫（靠细长的口器获取花距底部的花蜜），这种兰花就难以完成传粉受精，这个物种也就不存在了。
如果后来未发现这样的蛾类昆虫，达尔文的推测就仅仅是一种猜测，不能被证实。当然，未发现这样的蛾类昆虫，不等于这样的昆虫一定不存在，因此并不能说明达尔文的推测一定是错误的。
某种兰花和专门给它传粉的蛾
讨论：1、达尔文作出上述推测的理由是什么？
“军备竞赛”型
一、协同进化
不同物种之间协同进化
种间斗争
型
没有我，你也跑不了这么快！
没有我，你跑不了这么快！
在自然界中，捕食者和被捕食者都面临生存压力。在自然选择的作用下，它们相互选择，协同进化。
1.捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？
捕食者吃掉的多是老、病弱或年幼个体，客观上促进羚羊种群发展。
2.捕食者是否可以“高枕无忧”？
不可以，只有动作敏捷、跑得快的狼才能获得食物。
捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。
3.“精明的捕食者”策略：
捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间，有利于增加物种多样性。
4.“收割理论”：
资料2：世界上已知的榕树有800种，98%的榕树种类中，一种榕树只让一种榕小蜂传粉，而一种传粉榕小蜂也仅给一种榕树传粉，它们有着严格的一对一的关系。在漫长的岁月里，榕树和传粉榕小蜂为了彼此的种群繁衍，在结构、行为等方面做出适应性改变。
榕果
传粉榕小蜂（左雄右雌）
种间互助型
1.传粉榕小蜂的进化与榕树的进化有什么关系 ？
协同进化。
2.榕小蜂传粉的专门化对自身和榕树有什么意义？
减少了榕小蜂的种间竞争，也减少了榕树的种间竞争；保护了榕树的多样性，同时也保护了自身的多样性。
3.假如某一种传粉榕小蜂营养价值高，被开发成了“美味”，这会给生态系统带来什么影响？
该种传粉榕小蜂和对应的榕树都将面临物种灭绝的危险，自然界中它们的基因将会消失，榕树的涵养水土、净化空气生态价值也将失去。
请思考？
不同物种之间在相互影响（ 、 ）中不断进化和发展。
由此可见，任何一个物种都不是单独进化的，
种间互助
种间斗争
资料3：在裸岩上，地衣首先定居，分泌的有机酸加速岩石风化形成土壤，使得土壤颗粒和有机物逐渐增多。在此基础上，苔藓便能生长起来，苔藓的生长会进一步使岩石分解，土层加厚，有机物增多，土壤中微生物的群落也越来越丰富。
资料4：地球上的原始大气中是没有氧气的，因此，最早出现的生物都是厌氧的；最早的光合生物的出现，使得原始大气中有了氧气，为好氧生物的出现创造了前提条件。氧气的产生也促进臭氧及臭氧层的形成，臭氧层吸收了大量紫外线，为陆生生物的出现创造了条件。
生物与无机环境之间在相互影响中也会不断进化和发展。
由资料3和资料4可知生物与无机环境相互作用，这对生物和环境的多样性有何影响 ？
生物种类越来越多，基因库越来越丰富，环境越来越复杂多样。
不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化。
生 物 多 样 性
物种多样性
基因多样性
生态系统多样性
一、协同进化 P121
、 在相互影响中不断进化和发展。
不同物种之间
生物与无机环境之间
注意：
①生物与生物之间的协同进化仅发生在不同物种之间，
同种生物之间不存在协同进化。
②无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成了生物的多样性。
46亿年前 地球形成
30多亿年前 生命的起源
5.4亿年前 前寒武纪
寒武纪
2.45亿年前
6600万年前
古生代
中生代
新生代
时间 重要事件
46亿年前 地球形成
38亿年前 最早的生命
35亿年前 原核细胞出现
20亿年前 真核细胞出现
6亿年前 多细胞生物出现
5亿年前 寒武纪大爆发
4亿年前 生物登陆
1.6亿年前 哺乳动物出现
0.6亿年前 恐龙灭绝
0.5亿年前 灵长类出现
最早的生物化石是35亿年前的古细菌化石(图6-14)。在此之后大约20亿年的漫长岁月中，地球上的生物主要是海洋中种数不多的蓝藻和细菌，它们都是原核生物。这一时期的生态系统是只有生产者和分解者的两极生态系统。
寒武纪大爆发。大量的动物构成了生态系统的第三极——消费者，使生态系统由最早期的只有生产者和分解者的两极生态系统具有更加复杂的结构。
水生、简单、低等 → 陆生、复杂、高等
一些海洋植物开始适应陆地生活，形成了原始的陆生植物，主要是蕨类植物，随后才出现了适应陆地生活的动物——原始的两栖类。生物的登陆改变着陆地的环境，陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台，裸子植物和被子植物先后扮演了生产者的主角，鸟类、哺乳类等成为地球上占优势的动物类群，复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。
P122
二、生物多样性的形成
1.研究生物进化历程的主要证据是什么？
化石。
澄江生物化石群的发
现地已建成博物馆
2.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？
厌氧的单细胞生物，生活在原始海洋中。
3.同今天的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？
当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
4.陆生植物和陆生动物的出现谁先谁后？
植物先登陆，否则动物登陆后会被饿死。
寒武纪的海洋生物类群想象图
5.恐龙大约是何时绝灭的？物种绝灭对生物多样性产生什么影响？
1亿年前，中生代后期。物种绝灭对生物多样性的影响复杂，利于哺乳动物的繁盛。
6.人类活动加快了物种绝灭速度，根据协同进化理论，这对我们有什么启示？
（1）人类同其他物种一样，都是大自然的一员，而不是凌驾于其他物种之上的主宰；
（2）每个生物身上都凝聚着数十亿年的进化史，生命来之不易，都是亿万年生物的遗传基因与环境相互作用的产物，因此应当珍爱生命、敬畏生命；
（3）人与其他生物、与无机环境相互影响，作为一个有机整体不断发展，我们应当保护自然、保护生物多样性，与大自然和谐共处。
以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释：
解释
① 适应是自然选择的结果；
② 种群是生物进化的基本单位；
③ 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的定向改变，进而通过隔离形成新的物种；
④ 生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程；
⑤ 生物多样性是协同进化的结果。
三、生物进化理论在发展
核心：自然选择学说
中性突变理论：决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。
间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
发展
三、生物进化理论在发展
同其他科学理论一样，生物进化理论不会停滞不前，而是在不断地发展……
一、概念检测
1．生物多样性是协同进化的结果。判断下列与进化和生物多样性有关的表述是否正确。
（1）一个物种的形成或绝灭，会影响到若干其他物种的进化。（ ）
（2）物种之间的协同进化都是通过物种之间的竞争实现的。（ ）
（3）地球上的生态系统从古至今都是由生产者、消费者和分解者组成的。（ ）
（4）生物多样性的形成是指新的物种不断形成的过程。（ ）
√
X
X
X
2．基于早期地球的特殊环境推测，地球上最早出现的生物是（ ）
A．单细胞生物，进行有氧呼吸
B．多细胞生物，进行有氧呼吸
C．单细胞生物，进行无氧呼吸
D．多细胞生物，进行无氧呼吸
C
一、概念检测
二、拓展应用
1. 用一位学者的话说，协同进化就是“生态的舞台，进化的表演"（The ecological theater and evolutionary play ）。根据本节所学内容，谈谈你对这句话的理解。
【答案】生态指的是生物与环境的相互关系，进化指的是生物界的历史演变；如果把进化看作由各种生物表演的一部历史剧，那么，上演这部历史剧的舞台就是生物与环境之间复杂的相互关系。生物进化的表演受舞台背景的制约，舞台背景也要与上演的内容相协调。
2. 假如物种之间没有一定的关系（如亲缘关系和相互影响），也不随时间而改变，那么我们的生物学观点会发生怎样的变化？生物学是更容易学习还是更难学习？
【答案】假如那样，生物界纷繁复杂的现象就很难用统一的观点和理论来解释，作为生物学基本观点之一的进化观点将难以建立，生物学就不可能形成现在这样一个科学的框架体系，学习生物学将缺少基本观点和方法的指导和统领。
3. 我国在修建青藏铁路时，不惜耗资修建了许多高架桥和涵洞。这对保护生物多样性有什么意义？这种做法适合在其他地区推广吗？请综合运用本章各节所学知识，从基因、物种和生态系统三个方面来论证。感兴趣的话，你还可以从经济和社会等角度提出自己的看法。
【提示】这是一道开放性问题。基本要点是：种群是生物繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位，一个种群就是一个独特的基因库；不同物种之间、生物与无机环境之间是在相互影响中协同进化的；生态系统是生物与环境相互作用形成的有机整体。修建铁路和高速公路时，如果没有修建高架桥和涵洞，就会影响动物的迁移，缩小动物觅食、繁殖等活动的范围，影响植物种子的传播，人为阻断种群中个体间的基因交流，影响生态系统的整体性和生物的协同进化。我国在修建青藏铁路时，不惜耗资修建了许多高架桥和涵洞，体现了我国政府和相关企业对保护生物多样性的重视。这一做法在其他地区也是常见的。当然，修建高架桥和涵洞的具体数量和方式，还要考虑地形、地质、经济和社会等多方面的因素，做到因地制宜。
复习与提高
一、选择题
1. 对种群的基因频率没有影响的是 （ ）
A. 随机交配 B.基因突变
C.自然选择 D.染色体变异
2. 生态系统多样性形成的原因可以概括为（ ）
A. 基因突变 B.基因重组
C. 协同进化 D.地理隔离
A
C
3. 下列关于生物进化的表述，错误的是（ ）
A. 隔离是物种形成的必要条件
B. 突变和基因重组都具有随机性
C. 自然选择决定生物进化的方向
D. 只有有利变异才是进化的原材料
4. 关于有性生殖在进化上的意义，下列说法错误的是 （ ）
A. 实现了基因重组
B. 提高了繁殖速率
C. 加快了进化的进程
D. 丰富了变异的原材料
D
B
二、非选择题
1.在下面的空白框和括号处填写适当的词语。
2. 在进化地位上越高等的生物，适应能力越强吗？请说明你的观点和证据。
【答案】不一定。进化过程中出现的新物种，有些是靠开辟环境中新的生存位置来生存和繁衍的，不一定就比原来的物种适应能力更强。例如，海洋中的生物登陆后，形成了许多新物种，开辟了新的生存空间，但是不能说这些新物种比海洋藻类的适应能力强。
3. 与同种或类似的野生种类相比，家养动物的变异较多（如狗的变异比狼多）。对此你如何解释？
【答案】与同种或类似的野生种类相比，家养动物的变异往往更多，这与人类根据自身的需要，采取的杂交育种等措施有关。
4. 科学家对某地一种蟹的体色深浅进行了 研究，结果如下图所示。不同体色的个体数量为 什么会形成这样的差别呢？请提出假说进行解释。
【答案】中间体色可能与环境色彩较接近，这样的个体不容易被捕食者发现，生存并繁殖后代的机会较多，相应的基因型频率较高。经过长期的自然选择，导致中间体色的个体较多。
5. 褐花杓兰和西藏杓兰主要分布于我国西南 地区，且分布区域有一定交叉。典型的褐花杓兰，花是深紫色的；典型的西藏杓兰，花是紫红色的。此外，它们还存在花色从浅红到深紫等一系列过渡类型。研究人员通过实验发现，这两种植物能够杂交并产生可育后代。请回答下列问题。
（1）这两种兰花的花色存在一系列过渡类型，能否用二者在自然状态下可以杂交来解释？如果能，能否确定过渡类型就是二者杂交形成的？
【提示】由于这两种兰花的分布区域有一定交叉，且二者能够杂交并产生可育后代，可以推测杂交后代由于基因重组，花色会出现与典型亲本有一定差异的情况，因此，这两种兰花的花色存在一系列过渡类型能用二者在自然状态下可以杂交来解释。但是，这种解释只是一种合理的假说，除此之外，还可能有其他合理的解释，如这两种兰花的花色是数量性状，或者由于土壤条件等环境因素，使得它们本来就存在从浅到深的过渡类型。哪种解释正确，需要通过确凿的证据来验证，如自然状态下的观察证据、基因组学证据等。
（2）研究人员建议将它们合并为一种。这一建议有道理吗？
【答案】有道理。二者在自然状态下可以杂交并产生可育后代，说明二者之间还未形成严格的生殖隔离，因此看作一种也是可以的。
6. 20世纪40年代，DDT开始被用作杀虫剂，起初非常有效。若干年以后，人们发现它的杀虫效果越来越差。人们的解释是昆虫产生了抗药性。请你运用本章所学知识，对昆虫产生抗药性作出进一步的解释。
【答案】按照达尔文的自然选择学说，可以作如下解释：细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异。在未使用抗生素时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势；使用抗生素以后，抗药性弱的个体大量死亡，抗药性强的个体有机会产生更多的后代，一段时间以后，抗生素的杀菌效果就会下降。
7. 学习完“遗传与进化”模块，你对基因、遗传、变异和进化乃至生命本质有哪些深入的体会和独到的理解？请你围绕上述关键词写一篇短文，题目自拟，文体和字数不限。
【提示】这是一道开放性问题，引导学生对本模块所学内容进行整理和提升，加深对遗传与进化原理的理解乃至对生命本质的认识。期待学生在综合概括遗传与进化基本原理的基础上，认识到生物的个体有生有死，但遗传信息是代代相传的，是在继承的基础上不断发展变化并多样化的，这一过程体现了内因（遗传信息）和外因（环境）的相互作用和对立统一。