6.4 协同进化与生物多样性的形成 讲义【新教材】2020-2021学年高一生物人教版（2019）必修二

第6章生物的进化
第4节
协同进化与生物多样性的形成
【素养目标】
1.举例说明隔离在物种形成过程中的作用。
2.结合具体实例概述生物的协同进化和多样性的形成过程。
【必备知识】
1．协同进化
(1)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。
(2)方式
①生物与生物之间协同进化。
捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病幼或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。
②生物与无机环境之间协同进化。
地球上的原始大气没有氧气，最早的生物是厌氧型生物，能进行光合作用的生物的出现，使大气中有了氧气，为好氧生物的出现创造了前提条件。
(3)结果：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。
2．生物多样性的形成
(1)主要内容
遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。
(2)生物进化历程中的关键事件
①最初地球上的生物主要是海洋中种数不多的原核生物——蓝藻和细菌。这一时期的生态系统中只有生产者和分解者。
②有性生殖的出现，生物实现了基因重组，增强了其变异的多样性，生物进化的速度明显加快，多细胞植物和动物的种类不断增多。
③寒武纪大爆发：海洋中大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成。大量的动物构成了生态系统的第三极——消费者，使生态系统具有更复杂的结构。
④生物的登陆改变着陆地环境，陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台。
⑤在进化过程中，许多物种由于不适应环境的变化而绝灭。例如恐龙绝灭。恐龙的绝灭为哺乳类的兴盛腾出了空间，使生物进化翻开了崭新的一页。
3．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：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)中性突变学说：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，因此有人主张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。
(3)间断平衡学说：根据许多物种是在短时间内迅速形成的现象，有人提出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物种交替出现的过程。
【本节重点】
1.(1)一个物种可以包括许多种群，如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等，形成一个个被陆地隔离的不同种群。
(2)同一物种的不同种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能形成不同的亚种，进而形成许多个新物种。
2.生物多样性三个层次之间的联系
【例题解析】
例1.某种有翅昆虫有时会出现残翅的突变类型，残翅昆虫在大陆上难以生存，但在常刮大风的海岛上，残翅昆虫数量在种群中的比例却上升。下列对该现象的有关叙述中，与现代生物进化理论的观点不符的是（???
）
A.?昆虫适应海岛环境而产生了残翅变异??????????????????
B.?海岛上残翅昆虫具有更多的生存繁殖机会
C.?环境对昆虫的变异进行了定向选择??????????????????????
D.?昆虫种群的基因频率发生了定向改例例2.下列哪个过程从根本上为自然选择提供了基础（??
）
A.?DNA→mRNA?????????????
B.?DNA→DNA?????????????
C.?mRNA→蛋白质???????????
??D.?转运RNA携带氨基酸
答案：例1.
A
【解析】A.变异是不定向的，自然选择是定向的，海岛环境选择了残翅变异，A符合题意；
B.残翅有利于其在海岛上的生存，所以海岛上残翅昆虫具有更多的生存繁殖机会，B不符合题意；
C.环境对昆虫的变异进行了定向选择，C不符合题意；
D.残翅昆虫数量在种群中的比例却上升，说明昆虫种群的基因频率发生了定向改变，D不符合题意。
故答案为：A
例2.
B
【解析】A、DNA→RNA表示转录过程，该过程不会发生基因突变，不能为生物进化提供原材料，A错误；
B、DNA→DNA表示DNA自我复制过程，在该过程中易发生基因突变，能产生新基因，能为生物进化提供原始材料，是生物进化的根本原因，B正确；
C、mRNA→蛋白质表示翻译过程，该过程不会发生基因突变，不能为生物进化提供原材料，C错误；
D、转运RNA携带氨基酸，参与脱水缩合形成蛋白质的过程中不会发生变异，D错误。
故答案为：B。
【素养作业】
1.下列与自然选择和生物进化相关的叙述正确的是（　　）
A.?生物的多样性和适应性是进化的结果?????????????????
B.?经过长期的自然选择一定会产生新物种
C.?长期使用同种农药会使害虫产生抗药性变异???????
D.?共同进化是生物与无机环境间的不断进化和发展
2.昆虫的保护色越来越逼真，昆虫天敌的视觉越来越发达，结果双方都没有明显的优势，这说明了（??
）
A.?双方在斗争中不分胜负???????????????????????????????????????B.?双方相互选择，共同进化
C.?生存斗争决定了生物进化的方向?????????????????????????D.?生物有利变异的结果
3.与现代生物进化理论不相符的表述是（??
）
A.?基因突变、染色体变异和基因重组都是不定向的
B.?种群间由于地理障碍不能发生基因交流的现象叫生殖隔离
C.?隔离是物种形成的必要条件
D.?表现型与环境相适应的个体有更多的机会产生后代从而改变种群的基因频率
4.如图为现代生物进化理论的概念图。以下说法正确的是（??
）
?②表示基因重组??????????????????????????????????????????
B.?③表示自然选择学说，自然选择决定生物进化的方向
C.?①表示生物形态、结构、功能的全面改变???
?D.?④表示基因多样性、物种多样性和群落多样性
5.人体内残留了哺乳动物体内相当发达的阑尾，这可以作为生物进化哪方面的证据（??
）
A.??
化石证据????????????????B.?比较解剖学证据????????????????C.?胚胎学证据????????????????D.?生物遗传方面的证据
6.在野外捕获四种袖蝶，测定其染色体DNA碱基序列，比对结果如图所示，据此可判断四种袖蝶间的亲缘关系，如图所示的研究结果属于能证明生物进化的（??
）
A.??
胚胎学证据???????????B.?比较解剖学证据???????????C.?生物化学证据????????D.?古生物化石证据
7.在美国南部森林中生活着一种绿色变色蜥蜴，当人类在这一地区引入一种褐色蜥蜴后，褐色蜥蜴占据了森林地面上的区域，绿色蜥蜴被迫迁移到树上生活。研究发现仅仅经过20代的繁衍，绿色蜥蜴就长出更大、黏性更强的护趾，帮助它们在较高的领地上定居。推测下列说法正确的是（??
）
A.?树上的绿色蜥蜴种群中一定产生了新的基因
B.?环境改变导致绿色蜥蜴突变，从而形成适合在树上生活的护趾
C.?护趾的变化表明绿色蜥蜴经过20代的繁衍已经进化形成新物种
D.?绿色蜥蜴出现更大、黏性更强的护趾是自然选择的结果
8.由地震形成的海洋中有大小相似的甲、乙两个小岛，研究某时间段中其鸟类种类和数量随时间变化的情况如图所示，下列有关叙述中正确的是（??
）
①甲、乙两岛存在地理隔离，不同种的鸟类之间存在着生殖隔离　②甲岛上鸟的种类较多，可能是甲岛的环境变化较剧烈　③甲、乙两岛的鸟类各形成一个种群基因库，并且两个基因库之间的差异将越来越大　④最终甲、乙两岛上鸟类的种类和数量趋于相同
A.?①②????????????????????????????????B.?②③????????????????????????????????C.?③④?????????????????????????????????????D.?①③
参考答案
1.【答案】
A
【解析】A、自然选择学说揭示了生物的多样性和适应性是进化的结果，A正确；
B、经过长期的自然选择，种群基因频率发生定向改变，但生物之间不一定产生生殖隔离，故不一定产生新物种，B错误；
C、农药对害虫抗药性起到了自然选择的作用，不会使害虫产生抗药性变异，C错误；
D、共同进化不仅包括生物与无机环境间不断进化和发展，还包括不同物种之间不断进化和发展，D错误。
故答案为：A。
2.【答案】
B
【解析】A、双方在斗争中都是适者生存，不适者被淘汰，A错误；
B、昆虫的保护色越来越逼真，它们的天敌的视觉也越来越发达，说明双方相互选择，共同进化，B正确；
C、自然选择决定了生物进化的方向，C错误；
D、是自然选择的结果，D错误。
故答案为：B。
3.【答案】
B
【解析】A、可遗传变异包括基因突变、染色体变异和基因重组，变异是不定向的，A正确；
B、种群间由于地理障碍不能发生基因交流的现象叫地理隔离，B错误；
C、隔离是物种形成的必要条件，存在隔离才能形成新物种，C正确；
D、表现型与环境相适应的个体有更多的机会产生后代而改变种群的基因频率，D正确。
故答案为：B。
4.【答案】
B
【解析】A.
②表示可遗传的变异，包括基因突变、基因重组和染色体变异，A错误；
B.
现代生物进化理论的核心内容是自然选择学说，所以③表示自然选择学说，自然选择决定生物进化的方向，B正确；
C.
根据以上分析可知，①表示种群基因频率的改变，C错误；
D.生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，D错误。
故答案为：B。
5.【答案】
B
【解析】比较胚胎学上有两个证据，分别是同源器官和痕迹器官，同源器官是指起源相同，部位、结构相似，形态、功能不同的器官，例如脊椎动物的前肢：鸟的翅膀、蝙蝠的翼手、鲸的胸鳍、狗的前肢以及人的上肢，虽然具有不同的外形，功能也并不尽同，但却有相同的基本结构。痕迹器官是失去功能，在发育中退化，只留残迹的器官，如随着人们吃的食物越来越精细，阑尾的功能也逐渐退化了。故A、C、D错误，B正确。故答案为：B。
6.【答案】
C
【解析】通过测定四种袖蝶间的染色体DNA碱基序列，比对结果判断这四种袖碟的亲缘关系，属于证明生物进化的生物化学证据。故A、B、D错误，C正确。故答案选：C。
7.【答案】
D
【解析】A、树上的绿色蜥蜴种群中不一定产生了新的基因，但种群的基因频率发生了变化，A错误；
B、变异是不定向的，环境改变只是把绿色蜥蜴突变产生适合树上生活的护趾这种变异选择出来，B错误；
C、褐色蜥蜴的入侵导致绿色蜥蜴种群发生了进化，但不一定产生了生殖隔离，所以不一定形成了新物种，C错误；
D、绿色蜥蜴出现更大、黏性更强的护趾，有利于他们在树上生活，这是自然选择的结果，D正确。
故答案为：D。
8.【答案】
A
【解析】甲、乙是两个不同的岛存在地理隔离，不同种的鸟不是同一个物种，它们之间存在生殖隔离，故①正确。由图可知甲岛上鸟种类较多，应是环境变化较剧烈产生的品种多，故②正确，因此A正确。不同的鸟属于不同的种群，不能是甲、乙岛上各形成一个种群基因库，故③错误，故B、D错误。最终甲、乙两岛上种类不同，数量较一致，故④错误，故C错误。