6.4协同进化与生物多样性的形成学案（有答案）

第4节　协同进化与生物多样性的形成
1. 举例说明协同进化。
2. 概述生物多样性及其形成的过程。
3. 概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的要点。
事实1：动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现，东岸羚羊群的奔跑速度比西岸羚羊每分钟快13 m。为何差距如此之大？经过观察和科学实验，动物学家终于明白，东岸的羚羊之所以强健，是因为它们附近有一个狼群，它们时时处于危险之中（如下图1）。
图1 　图2
事实2：某种兰花长着细长的花距，花距的顶端贮存着花蜜。有一种以吸食这种花的花蜜为生的昆虫生有同样细长的吸管似的口器，它们在吸食花蜜的同时为这种兰花完成传粉（如上图2）。
事实3：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（进行无氧呼吸）的。在出现了能进行光合作用的生物之后，原始大气中有了氧气，才为好氧生物的出现创造了条件。
事实4：在一个人工池塘中，原本植食性鱼占优势，放进肉食性鱼后，浮游生物的多样性增加了。从一个含有多种藻类的近海海洋生态系统中，人为去除海胆后，某种藻类会逐渐占据优势，该生态系统的物种多样性下降。
(1) 从事实1可以看出，捕食者的存在对被捕食者有什么作用？为什么有狼群的地区羚羊奔跑的速度较快？
(2) 有狼群的地区，羚羊为什么没有灭绝？
(3) 根据事实4并结合“收割理论”回答，捕食者的存在是通过什么方式增加物种多样性？
(4) 分析事实2，请用进化理论解释以吸食这种兰花的花蜜为生的昆虫具有细长吸管似的口器的原因。
(5) 事实1、2说明不同种生物之间在进化上　　　　　　　　，事实3说明生物的进化和无机环境也是　　　　　　。
(6) 什么是协同进化？
阅读教材第120、121页相关内容，观察“生物进化的历程示意图”，思考并讨论下列问题。
(1) 生物多样性包括哪三个层次的内容？
(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) 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？
(4) 寒武纪时的生态系统有什么特点？
(5) 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？
(6) 简要归纳总结生物多样性形成的历程。
(7) 人类活动加快了物种绝灭的速度，根据协同进化理论，这对我们有什么启示？
阅读下面的材料，了解生物进化理论的发展，思考并回答下列问题。
材料1：寒武纪生命大爆发被称为古生物学和地质学上的一大悬案，自达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。大约5亿4 200万年前到5亿3 000万年前，在地质学上被认为是寒武纪的开始时间，寒武纪地层在2 000多万年时间内突然出现门类众多的无脊椎动物化石，而在早期更为古老的地层中，长期以来没有找到其明显的祖先化石的现象，被古生物学家称为“寒武纪生命大爆发”。
材料2：60年代以来，随着分子生物的异军突起，人们对进化的认识也开始深入到分子水平。生物分子的进化是生物进化的重要组成部分，综合进化理论的“选择”仍是指自然选择，因而它发展了达尔文的进化论。但它未能在分子水平上阐述遗传机制，故仍然是不完美的。随着分子生物学的建立与发展，这一不足为另一新说“中性突变论”所克服。这个理论认为在分子遗传学的层次上，基因的变化大多数是中性突变，也就是对生物个体既没有好处也没有坏处的突变。由于中性突变并不受自然选择影响，因此中性理论也曾被认为是与达尔文的自然选择论处于竞争状态。另外木村资生提出的突然变异产生的蛋白质和原本的蛋白质之间没有适应性差异的突然变异则称为中立突然变异的理论。
(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作出了科学的解释。请归纳总结。
(2) 材料1的事实对达尔文自然选择学说中的什么理论提出了挑战？基于这一点，你认为进化可能是一个什么样的过程？
(3) 材料2中的研究对达尔文生物进化学说作了哪个方面的补充？你认为“中性突变”理论是否是对自然选择学说的否定？
第4节　协同进化与生物多样性的形成
【活动方案】
活动一：
(1) 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，客观上起到促进被捕食者种群发展的作用。有狼群的地区，羚羊在躲避捕食者的追捕过程中，肌肉发达、动作敏捷的个体往往更容易存活下来。
(2) 捕食者在进化过程中能够形成自我约束能力，对猎物不造成过度捕食，能保持其食物源。
(3) 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，有利于增加物种的多样性。
(4) 各种昆虫的口器不同，只有细长口器的昆虫才能吸食到这种兰花的花蜜，被选择保留下来；而保留下来的这种昆虫又能够为这种兰花传粉，使这种兰花种族得以延续，正是这种相互选择促进了生物协同进化。
(5) 密切相关　相互影响
(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，这就是协同进化。
活动二：
(1) 遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。
(2) 厌氧的单细胞生物。它们生活在原始的海洋中。
(3) 陆生植物先登陆，为陆生动物提供了食物。
(4) 当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。海洋中有大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成。
(5) 恐龙是在白垩纪末绝灭的。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兴盛。
(6)
(7) 人类也是生物进化的产物，人类的生存和发展受益于生物多样性，保护生物多样性就是保护人类自己。
活动三：
(1) 适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；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；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；生物多样性是协同进化的结果。
(2) 对达尔文自然选择学说中的“物种的形成是渐变的”理论提出了挑战。物种形成并不是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新物种交替出现的过程。
(3) 中性突变理论从分子水平上阐述了遗传机制。中性突变理论不是对自然选择学说的否定，该理论认为，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择；但是，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，适者生存，不适者淘汰。