6.4协同进化与生物多样性的形成课件(共40张PPT)2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

(共40张PPT)
必修二遗传与进化杂交杂交自交自交第6章 生物的进化
第4节 协同进化与生物多样性的形成
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。
1. 达尔文作出上述推测的理由是什么？
2. 如果后来未发现这样的蛾类昆虫，是否能说达尔文的推测是错误的？
任何一个物种都不是单独进化的。
讨论：
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想，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
长距彗星兰
长喙天蛾
本节聚焦
什么是协同进化？
怎样理解生物多样性是进化的结果？
生物进化理论仍然在发展吗？
第4节 协同进化与生物多样性的形成
在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，特定昆虫给特定植物传粉，可以提高传粉效率，昆虫也可得到较多的食物和保护。
一、协同进化
（一）不同种生物之间在进化上密切相关
1.虫媒花与传粉昆虫在相互影响中不断进化和发展
大王花发出臭味是为了招来苍蝇等腐食动物为其授粉。在开花的4-5天中，蝴蝶、蜜蜂都不愿理睬它，大型的动物也会自然回避，而让一些逐臭的昆虫来为它传粉。
大王花和苍蝇
美国生态学家斯坦利提出：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少数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。
捕食者的存在有利于增加物种多样性。
收割理论：
由此可见，在自然界，捕食者和被捕食者都面临生存压力，在自然选择的作用下，它们也相互选择，协同进化。
不同物种间存在协同进化
生物能够适应一定环境，也能够影响环境，生物与无机环境之间也存在协同进化。
地球上的原始大气没有氧气，最早出现的生物都是厌氧（细胞呼吸类型是无氧呼吸）的。进行光合作用生物的出现，使得原始大气中有了氧气，这为好氧生物的出现创造了前提条件。
（二）生物和无机环境间也存在协同进化
原始大气
无 氧
生物为厌氧型
光合生物出现
有 氧
出现好氧生物
最初
导致
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。
（二）协同进化的概念
意义：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，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。
形成了生物的多样性。
结果
（3）一种生物灭绝导致另一种生物数量激增，不属于协同进化。
（4）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。
（1）协同进化不仅包括生物与生物之间，也包括生物与无机环境之间
（2）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。
注意：
二、生物多样性的形成
2
遗传多样性（基因多样性）
物种多样性
生态系统多样性
生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。
动物、植物和微生物等生物种类的丰富性。
生物圈内生物环境、生物群落和生态过程的多样性。
（二）生物多样性形成的原因：
长期自然选择、协同进化的结果
（一）生物多样性的内容
（三）生物多样性的形成历程
生物多样性的形成经历了漫长的进化历程
时间 重要事件
46亿年前 地球形成
38亿年前 最早的原始生命
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
分析生物多样性的形成
1.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中
最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在原始海洋中。
2.陆生植物和陆生动物的出现谁先谁后？前者为后者提供了什么条件？
先出现植物，后出现动物，因为植物为
动物提供栖息环境和食物，否则动物登陆后就会饿死。
3.同今天你所看到的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？
4.恐龙大约是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性会产生怎样的影响？
恐龙是在中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。
陆地面积比较小，一片荒芜，生物主要生活在海洋中，主要是无脊椎动物，没有高等动物。
最早的生物化石是35亿年前的古细菌化石。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细菌和细菌，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。
最早的生物化石－－古细菌
（距今35亿年）
1.前寒武纪（至5.4亿年前）
真核生物出现后，新的繁殖方式---有性生殖出现了，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性，所以加快了生物进化速度。多细胞植物和动物种类不断增多。
寒武纪之前(前寒武纪)，地球上的生命都是非常低级的，主要是一些单细胞生物、环节动物、节肢动物等。
2.早古生代生物（寒武纪大爆发，5.4--5.0亿年）
大量动物构成了生态系统的第三极——消费者，生态系统结构更加复杂稳定。
生产者、分解者两极生态系统 → 生产者、消费者、分解者三极生态系统







在距今约5.3亿年左右的寒武纪的2000多万年地质时期内，海洋中大量的无脊椎动物如节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等一系列与现代动物形态基本相同的动物在地球上来了个“集体亮相”，它们不约而同的迅速起源、立即出现，爆发式地迅速形成。形成了多种门类动物同时存在的繁荣景象。出现了生命演化史上的第一次繁荣景象。
大约在4亿年前，由于造山运动使海洋缩小，陆地扩大，泥盆纪一些海洋植物开始登陆，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，蕨类植物、裸子植物先后扮演了生产者的主角，陆地生态系统逐渐形成。
石炭纪裸子植物繁盛，到处是绿色的世界，是煤炭形成的主要地质年代；二叠纪以生物大量灭绝为特征，可能是由于环境的变迁。
4亿年前陆地景观想象图
3.晚古生代生物（至2.45亿年前）
4.中生代生物（2.45亿~6600万年前）
中生代三叠纪生物复苏,裸子植物、被子植物扮演生产者主角；开始出现水生爬行动物，如鱼龙、蛇颈龙等；脊椎动物得到进一步发展；侏罗纪是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；白垩纪末期也是恐龙的灭绝时期(恐龙从出现到繁盛到绝灭，约1亿年)。
恐龙的绝灭为哺乳动物的兴盛腾出了空间，鸟类、哺乳类成为优势动物类群。复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。
使生物进化翻开了崭新的一页。
5.新生代
哺乳动物、鸟类、被子植物趋向繁盛,人类出现。
人类也是生物进化的产物。大约300万年前，森林古猿的一支离开森林，告别树栖生活，走上了向现代人类进化的漫漫长路。在自然界的生存斗争中，人类凭借非凡的大脑、灵巧的双手和群体的力量，已经拥有了其他生物无可比拟的生存优势，并且对其他物种的进化产生了重要影响，不少物种由于人类活动的影响走向绝灭。
人既是进化的产物，也参与进化的过程。人类和其它生物以及无机环境之间相互依存、相互制约。人类的生存和发展始终受益于生物多样性，保护生物多样性就是保护我们自己。
生物进化历程中的三个关键点
(1)真核生物出现以后有性生殖方式的出现：
生物进化速度明显加快。
(2)寒武纪大爆发：
形成生态系统的第三极——消费者，对植物的进化产生重要影响。
(3)原始陆生植物和原始两栖类的出现：
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。
生物多样性的形成历程
无机物
有机小分子
有机大分子
生物膜
原核细胞
单细胞真核生物
细菌
蓝细菌
多细胞真核生物
寒武纪生物大爆发
分解者
生产者
有性生殖出现
消费者繁盛
（无脊椎动物）
植物登陆
蕨类植物
动物登陆
两栖类动物
爬行类动物
鸟类
哺乳类
恐龙灭绝
被子植物
裸子植物
人类
（1）生物的结构：
（2）生物的等级：
（3）细胞的结构：
（4）生物的细胞组成：
（5）生殖方式：
（6）呼吸方式：
（7）生活环境：
简单→复杂
低等→高等
原核细胞→真核细胞
单细胞→多细胞
无性生殖→有性生殖
无氧呼吸→有氧呼吸
水生→水陆两栖→陆生
水生、简单、低等 → 陆生、复杂、高等
水生
陆生
生物多样性的形成历程
4亿年前陆地景观想象图
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：
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。
（一）以自然选择学说为核心的现代生物进化理论
三、生物进化理论在发展
生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展。
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。
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。
（二）生物进化理论在发展
中性突变理论：
间断平衡学说：
中性突变，指那些对生存既无害也无益的变异性状。认为中性突变全凭偶然机会在群体中消失或被固定，与自然选择无关。在表现型水平上，有大量的性状是中性的，比如：眼睛的大小、鼻子的高低、毛发的深浅等，一般情况下很难说对生存有多少影响，但大都被保留下来，显然不存在自然选择的作用。
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；
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；
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。
1.下列选项不支持协同进化观点的是(　　)。
A.昆虫和体内共生菌的关系
B.有长着细长花距的兰花,就必有同样长着细长的吸管似的口器的昆虫
C.草原上狼的灭绝造成鹿数量激增
D.随着光合自养生物蓝细菌的出现,地球上有了氧气,这为好氧生物的出现创造了前提条件
C
课堂练习及作业：
2.协同进化就是“生态的舞台,共同的表演”,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.研究协同进化无法预测某物种的存在
D
3.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的物种不断形成的过程
B.生物多样性包括遗传的多样性、个体的多样性、物种的多样性
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
C
4.下列关于生物进化和生物多样性的叙述，错误的是（ ）
A．捕食者的存在往往有利于增加生物多样性
B．基因突变产生新的基因有利于生物多样性的增加
C．生物多样性就是指物种多样性
D．协同进化也可以发生在生物与无机环境之间
C
5．下列关于物种形成的叙述中，正确的是（ ） A．物种之间的协同进化都是通过捕食或竞争来实现的
B．生物多样性的形成就是新物种不断形成的过程
C．自然种群中个体之间有选择的交配有利于生物的进化
D．一个物种的形成或灭绝，不会影响其他物种的进化
4．下列有关生物多样性和进化的叙述，正确的是（　　）
A．生物进化的方向都是朝着适应环境的方向进行的
B．细菌接触青霉素产生抗药性突变，具有抗药性的个体生存下来
C．物种之间、生物与环境之间共同进化和发展，形成生物多样性
D．一个生物个体平均约有 30%的基因座位是杂合的
C
C
6．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，下列不属于协同进化实例的是（ ）
A．蜂王专职产卵，雄峰和蜂王交尾，工蜂负责采集花粉，喂养幼虫等工作
B．蝶类偏好高氨基酸含量花蜜，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毒素具有一定抗性
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
A
练习与应用 P124
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。（ ）
√
×
×
×
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
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 andevolutionary play)。根据本节所学内容，谈谈你对这句话的理解。
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
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。
二、拓展应用
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。
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。
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
复习与提高 P126
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。
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？
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。
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？
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？
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。
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。