人教版高中生物必修二6.4协同进化与生物多样性的形成 课件(共45张PPT)

(共45张PPT)
第4节 协同进化与生物多样性的形成
第6章 生物的进化
问题探讨
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。
彗星兰，花常为白色，呈星状，唇瓣有距，有些物种距长30~40厘米。原产自马达加斯加岛、热带非洲、南非。
问题探讨
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。
长喙天蛾
问题探讨
彗星兰和长喙天蛾
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。
兰花的生殖离不开传粉昆虫，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。
1. 达尔文作出上述推测的理由是什么？
问题探讨
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？
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。
彗星兰和长喙天蛾
木瓜榕，又名大木瓜、大石榴等，多生于低山沟谷潮湿雨林中。木瓜榕的果实、嫩茎尖和嫩叶均可食用，已有悠久历史。且营养价值也很高，含有丰富的维生素、无机盐等成分。尚未由人工引种栽培。木瓜榕与榕小蜂相依为命，是专一针对性的互利互惠关系，在科学术语中叫做“协同进化”。
一、协同进化
1. 协同进化概念：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。
（1）生物与生物之间
①种间斗争型：例如，猎豹和羚羊等
②种间互助型：例如，木瓜榕与榕小蜂等
不可以，只有动作敏捷、跑得快的才能获得食物。
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：
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”？
思考：
捕食者的存在有利于增加物种多样性。
收割理论
美国生态学家斯坦利提出了“收割理论”：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。
有氧
进化
变化
最初
相互 影响
环境变化
生物进化
产生氧气
无氧
原始大气
光合生物出现
好氧生物
厌氧生物
1. 协同进化的概念
（2）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。
2. 协同进化意义：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，而且形成了多种多样的生态系统。
二、生物多样性
1. 生物多样性的内容：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性
（1）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，其结果使生物种类逐渐增多，体现了物种多样性。
（2）不同生物的遗传物质各不相同，体现了基因多样性。
（3）不同的物种和多样的无机环境形成了多种多样生态系统，体现了生态系统多样性。所以说，生物多样性是协同进化的结果。
2. 生物多样性之间的关系
生态系统多样性
变异的不定向性
蛋白质多样性
无机环境的多样性
根本 原因
组 成
导致
直接原因
组成
直接 选择
决定
基因多样性
物种多样性
地质学家把地层一般分为五个阶段：太古代（40亿年前—25亿年前）、元古代（25亿年前—5.7亿年前）、古生代（5.7亿年前—2.5亿年前）、中生代（2.5亿年前—6500万年前）和新生代（6500万年前—至今）。其中太古代和元古代为地球的发展初期阶段，距今时间最远，经历时间也最长，当时的生物仅处于发生和孕育时期。
古生代时，海洋里的生物已经相当多了，无论是植物还是动物都开始由低级向高级阶段进化。到了中生代和新生代，像恐龙、始祖鸟、鱼龙、古象等大型动物相继出现，地球出现了空前的繁荣。
地层年代划分 P120
3. 生物进化的历程 P122
46亿年前，地球形成
3. 生物进化的历程
3. 生物进化的历程
最早的生物化石是35亿年前的古细菌化石
生命的起源
在此之后大约20亿年（前寒武纪）的漫长岁月中，地球上的主要生物是海洋中种群不多的细菌（包括蓝细菌），都是原核生物，只有生产者和分解者（两极生态系统）。
3. 生物进化的历程
真核生物出现（前寒武纪）后，有性生殖出现，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性，进化速度加快，多细胞植物和动物的种类不断增多。
3. 生物进化的历程
5.4亿～5.0亿年前的寒武纪，海洋中大量无脊椎动物物种爆发式出现（寒武纪大爆发），生态系统第三极—消费者出现，生态系统具有更加复杂的结构。
3. 生物进化的历程
大约4亿年前（古生代），造山运动使海洋减小，陆地扩大，海洋植物开始适应陆地生活，形成了原始陆生植物，主要是蕨类植物；随后出现陆生动物——原始两栖类。
3. 生物进化的历程
2.45亿～6600万年前（中生代），裸子植物、被子植物扮演生产者主角；鸟类、哺乳类成为优势动物类群。恐龙从出现到繁盛到白恶纪绝灭。复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。
3. 生物进化的历程
6600万年～（新生代），哺乳动物、鸟类、被子植物趋向繁盛，人类出现。
3. 生物进化的历程
1. 研究生物进化历程的主要证据是什么？
2. 最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？
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？
4. 陆生植物和陆生动物的出现谁先谁后？
思考·讨论
化石
厌氧的单细胞生物，生活在原始海洋中。
当时陆地上还是一片荒芜，生物基本都生活在海洋中。
陆生植物先登陆，为陆生动物提供了食物。
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？
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。
思考·讨论
（1）原核生物到真核生物；
（2）无性生殖到有性生殖；
（3）由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。
4. 生物的进化总趋势
阅读课本上的“与社会的联系” ，思考对我们有什么启示？
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。
思考·讨论
三、生物进化理论
在发展
三、生物进化理论在发展
1. 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。
（1）中性突变理论
①内容：大量的基因突变是中性的，自然选择对这些基因突变不起作用，这些基因突变经过长期积累，导致种群间遗传物质出现较大的差别。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。
②争议：更多学者则认为，基因突变并不都是中性的，有些基因突变反映在个体的性状上，与环境相适应的程度有差异，因此，不能否认自然选择的作用。
（2）间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程，其原因仍在探索中。
2. 生物进化理论在发展
现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多。
以自然选择学说为核心的进化理论比其他学说影响要广泛和深远。
生物进化论不会停滞不前，而是在不断发展。
2. 生物进化理论在发展
归纳小结：概念图
现代生物进化理论
核心理论
自然选择学说
物种形成的标志
生殖隔离
进化结果
生物
多样性
包含层次
基因多样性
物种多样性
生态系统多样性
进化单位
种群
进化实质
种群基因频率改变
全部基因
基因库
突变、基因重组
自然选择
？导致
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。