資源簡(jiǎn)介

第4節(jié)　協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.通過(guò)案例分析,歸納形成生物進(jìn)化的觀(guān)點(diǎn)和生物進(jìn)化理論在發(fā)展的觀(guān)念;認(rèn)同協(xié)同進(jìn)化是普遍存在的。(生命觀(guān)念)
2.分析、探討生物多樣性的形成原因,解釋生物的適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果,提升對(duì)生物進(jìn)化理論的認(rèn)識(shí),明確生物進(jìn)化理論仍然在發(fā)展。(生命觀(guān)念、科學(xué)思維)
【自主預(yù)習(xí)】
一、協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成
1.協(xié)同進(jìn)化
(1)含義:　不同物種　之間、　生物與無(wú)機(jī)環(huán)境　之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。
(2)方式:　生物與生物　之間的協(xié)同進(jìn)化、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的協(xié)同進(jìn)化。
(3)原因:生物與生物之間的相互選擇和生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的相互影響。
(4)結(jié)果:通過(guò)漫長(zhǎng)的協(xié)同進(jìn)化過(guò)程,地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種,豐富多彩的基因庫(kù),而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。
2.生物多樣性的形成
(1)內(nèi)容:　遺傳　多樣性(基因多樣性)、物種多樣性和　生態(tài)系統(tǒng)　多樣性。
(2)形成原因:長(zhǎng)期的　自然選擇　。
二、生物進(jìn)化理論在發(fā)展
1.現(xiàn)代生物進(jìn)化理論:適應(yīng)是　自然選擇　的結(jié)果;　種群　是生物進(jìn)化的基本單位;　突變和基因重組　提供進(jìn)化的原材料,　自然選擇　導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變,進(jìn)而通過(guò)　隔離　形成新的物種;生物進(jìn)化的過(guò)程實(shí)際上是　生物與生物　、　生物與無(wú)機(jī)環(huán)境　協(xié)同進(jìn)化的過(guò)程;生物多樣性是　協(xié)同進(jìn)化　的結(jié)果。
2.生物進(jìn)化理論不會(huì)停滯不前,而是在不斷發(fā)展。
(1)中性學(xué)說(shuō):大量的基因突變是　中性的　,　自然選擇　對(duì)這些基因突變不起作用,這些　基因突變　經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累,會(huì)導(dǎo)致種群間遺傳物質(zhì)出現(xiàn)較大的差別。因此有人主張,決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累,而不是自然選擇。
(2)新種交替出現(xiàn)理論(間斷平衡學(xué)說(shuō)):物種形成并不都是漸變的過(guò)程,而是物種　長(zhǎng)期穩(wěn)定　與　迅速形成新種　交替出現(xiàn)的過(guò)程。
【合作探究】
任務(wù)1　歸納協(xié)同進(jìn)化的概念
活動(dòng)1　閱讀課本P119~121,結(jié)合材料分析協(xié)同進(jìn)化
　　資料1　動(dòng)物學(xué)家對(duì)非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進(jìn)行了長(zhǎng)期研究。研究發(fā)現(xiàn),東岸羚羊種群的繁殖能力比西岸的強(qiáng),奔跑速度也比西岸的快。為何兩岸的羚羊差異如此之大 經(jīng)過(guò)觀(guān)察研究,動(dòng)物學(xué)家推測(cè)東岸羚羊種群之所以表現(xiàn)得更加強(qiáng)健,是因?yàn)樗鼈兏浇胁妒痴叻N群。
資料2　地球上的原始大氣中是沒(méi)有氧氣的,因此,最早出現(xiàn)的生物都是厭氧(進(jìn)行無(wú)氧呼吸)的;最早的光合生物的出現(xiàn),使得原始大氣中有了氧氣,這就為好氧生物的出現(xiàn)創(chuàng)造了前提條件。氧氣的產(chǎn)生也促使臭氧及臭氧層的形成,臭氧層吸收了大量紫外線(xiàn),這為陸生生物的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。
資料3　在一個(gè)人工池塘中,原本植食性魚(yú)占優(yōu)勢(shì),放入肉食性魚(yú)后,浮游生物的多樣性增加。在一個(gè)含有多種藻類(lèi)的近海海洋生態(tài)系統(tǒng)中,人為去除海膽后,某種藻類(lèi)會(huì)逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì),導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性下降。
1.在羚羊種群中生存下來(lái)的是什么類(lèi)型的個(gè)體 為什么
提示　肌肉發(fā)達(dá)、動(dòng)作敏捷的個(gè)體。由于動(dòng)作敏捷、跑得快等不容易被捕食而存活下來(lái)。
2.捕食者的存在是否對(duì)羚羊有害無(wú)益
提示　否。捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個(gè)體,客觀(guān)上起到了促進(jìn)羚羊種群發(fā)展的作用。
3.捕食者是不是就“高枕無(wú)憂(yōu)”
提示　不是。一般來(lái)說(shuō),只有動(dòng)作敏捷、跑得快的捕食者個(gè)體才能獲得食物,從而生存下來(lái),繁育更多的后代,因此,羚羊?qū)Σ妒痴叻N群的進(jìn)化也起到了促進(jìn)作用。
4.協(xié)同進(jìn)化是否只是生物之間不斷進(jìn)化和發(fā)展
提示　否。協(xié)同進(jìn)化包括不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間不斷進(jìn)化和發(fā)展。
5.協(xié)同進(jìn)化對(duì)無(wú)機(jī)環(huán)境有什么影響
提示　無(wú)機(jī)環(huán)境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率,導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化;生物的進(jìn)化反過(guò)來(lái)又會(huì)影響無(wú)機(jī)環(huán)境。
6.根據(jù)“收割理論”回答,捕食者的存在是通過(guò)什么方式增加物種多樣性的
提示　捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種,這樣就會(huì)避免出現(xiàn)一種或少數(shù)幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的局面,為其他物種的形成騰出空間。捕食者的存在有利于增加物種多樣性。
例1　不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展,這就是協(xié)同進(jìn)化。下列不屬于協(xié)同進(jìn)化實(shí)例的是(　　)。
A.蜂王專(zhuān)職產(chǎn)卵,雄蜂和蜂王交尾,工蜂負(fù)責(zé)采集花粉,喂養(yǎng)幼蟲(chóng)等工作
B.蝶類(lèi)偏好氨基酸含量高的花蜜,蝶類(lèi)傳粉植物的花蜜中氨基酸含量通常較高
C.某種蠑螈可產(chǎn)生神經(jīng)毒素抵抗捕食者,以其為食的烏梢蛇對(duì)此毒素具有一定抗性
D.蔥芥會(huì)產(chǎn)生有毒的化感物質(zhì),入侵美洲后,本土物種演化出耐受該有毒物質(zhì)的能力
　　【答案】　A
【解析】　協(xié)同進(jìn)化發(fā)生在不同物種之間,以及生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間,雄蜂、蜂王和工蜂屬于同種生物,不屬于協(xié)同進(jìn)化,A符合題意;蝶類(lèi)與蝶類(lèi)傳粉植物屬于不同物種,因此它們之間屬于協(xié)同進(jìn)化,B不符合題意;蠑螈和以其為食的烏梢蛇屬于不同物種,兩者之間的捕食關(guān)系體現(xiàn)了協(xié)同進(jìn)化,C不符合題意;蔥芥和演化出耐受蔥芥釋放的有毒物質(zhì)的美洲本土物種之間屬于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,它們之間體現(xiàn)了協(xié)同進(jìn)化,D不符合題意。
對(duì)點(diǎn)練1　協(xié)同進(jìn)化就是“生態(tài)的舞臺(tái),共同的表演”,下列關(guān)于協(xié)同進(jìn)化的說(shuō)法,錯(cuò)誤的是(　　)。
A.協(xié)同進(jìn)化可發(fā)生在不同物種之間
B.協(xié)同進(jìn)化可發(fā)生在生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間
C.獵豹與羚羊之間的“軍備競(jìng)賽”實(shí)現(xiàn)了二者的協(xié)同進(jìn)化
D.研究協(xié)同進(jìn)化無(wú)法推測(cè)某物種的存在
　　【答案】　D
【解析】　協(xié)同進(jìn)化可發(fā)生在不同物種之間,也可發(fā)生在生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間,A、B正確;獵豹與羚羊之間的“軍備競(jìng)賽”淘汰了二者中的老、弱、病、殘等個(gè)體,實(shí)現(xiàn)了二者的協(xié)同進(jìn)化,C正確;研究協(xié)同進(jìn)化可推測(cè)某物種的存在,如達(dá)爾文根據(jù)某種蘭花長(zhǎng)有細(xì)長(zhǎng)花距而推測(cè)出為其傳粉的某種昆蟲(chóng)應(yīng)具有吸管似的口器,D錯(cuò)誤。
任務(wù)2　探究生物多樣性的形成
活動(dòng)2　閱讀課本P120~124,討論生物多樣性的形成,思考生物進(jìn)化的歷程
項(xiàng)目 進(jìn)化歷程 意義
細(xì)胞數(shù)目 單細(xì)胞→多細(xì)胞 為功能復(fù)雜化提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
細(xì)胞結(jié)構(gòu) 原核細(xì)胞→真核細(xì)胞 結(jié)構(gòu)和功能更加完善
代謝類(lèi)型 厭氧型→好氧型 能量供應(yīng)更加充足
生殖方式 無(wú)性生殖→有性生殖 實(shí)現(xiàn)了基因重組,增強(qiáng)了生物變異的多樣性,生物進(jìn)化的速度明顯加快
生態(tài)系 統(tǒng)成分 只有分解者→出現(xiàn)生產(chǎn)者→出現(xiàn)消費(fèi)者 ①光合自養(yǎng)生物的出現(xiàn)改變了原始大氣成分,為好氧生物的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件 ②消費(fèi)者的出現(xiàn)使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,對(duì)植物進(jìn)化更加有利
生活環(huán)境 海洋→陸地 陸地上復(fù)雜的環(huán)境為生物的進(jìn)化提供了廣闊的舞臺(tái)
1.生物多樣性形成的原因是什么
提示　①根本原因:遺傳(基因)的多樣性。不同DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目、排列順序不同決定了DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性。
②直接原因:蛋白質(zhì)的多樣性。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者和體現(xiàn)者。組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類(lèi)、數(shù)目、排列順序和肽鏈的空間結(jié)構(gòu)四個(gè)因素決定了蛋白質(zhì)的多樣性。
③從生物進(jìn)化的角度看,生物多樣性是多種多樣的環(huán)境對(duì)生物的不定向變異進(jìn)行定向選擇的結(jié)果。
2.根據(jù)你的理解,分析三種生物多樣性之間的關(guān)系。
提示　遺傳(基因)多樣性是形成物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ),反過(guò)來(lái)物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性又影響遺傳(基因)多樣性。
3.通過(guò)學(xué)習(xí),你能從多個(gè)角度歸納生物進(jìn)化的趨勢(shì)嗎
提示　簡(jiǎn)單→復(fù)雜,低等→高等,水生→陸生,異養(yǎng)→自養(yǎng),厭氧→需氧,原核生物→真核單細(xì)胞生物→多細(xì)胞生物,無(wú)性生殖→有性生殖。
4.人類(lèi)活動(dòng)加快了物種滅絕的速度,根據(jù)協(xié)同進(jìn)化理論,這對(duì)我們有什么啟示
提示　人類(lèi)也是生物進(jìn)化的產(chǎn)物,包括人類(lèi)在內(nèi)的所有生物都是在相互依存、相互制約中生存和發(fā)展的,人類(lèi)的生存和發(fā)展始終受益于生物多樣性,保護(hù)生物多樣性就是保護(hù)人類(lèi)自己。
認(rèn)知生成
1.生物多樣性產(chǎn)生的原因:長(zhǎng)期的自然選擇。生物圈的形成是地球的理化環(huán)境與生物群落長(zhǎng)期相互作用的結(jié)果,是地球上生物與生物、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間協(xié)同進(jìn)化的產(chǎn)物。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的協(xié)同進(jìn)化過(guò)程,地球上出現(xiàn)了各種各樣的物種,形成了物種的多樣性;不同的物種,基因庫(kù)也是不同的,這就形成了遺傳的多樣性;而地球上多樣的生存環(huán)境還形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng),也就是形成了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。
2.生物多樣性的內(nèi)涵與三個(gè)層次之間的關(guān)系
例2　下列關(guān)于生物多樣性的敘述,正確的是(　　)。
A.生物多樣性的形成也就是新物種不斷形成的過(guò)程
B.生物多樣性包括遺傳多樣性、個(gè)體多樣性和物種多樣性
C.種間互助可以通過(guò)影響協(xié)同進(jìn)化進(jìn)而影響生物多樣性
D.生物多樣性是生物與生物長(zhǎng)期相互作用、協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果
　　【答案】　C
【解析】　生物多樣性的形成不僅僅是新物種不斷形成的過(guò)程,也是遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性不斷形成的過(guò)程,A錯(cuò)誤;生物多樣性包括遺傳(基因)多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性,B錯(cuò)誤;生物多樣性是生物與生物、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境長(zhǎng)期相互作用、協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果,D錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)練2　(不定項(xiàng))下列屬于現(xiàn)代生物進(jìn)化理論要點(diǎn)的是(　　)。
A.適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果
B.種群是生物進(jìn)化的基本單位
C.突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料
D.決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累
　　【答案】　ABC
【解析】　現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為,突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料,自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變,進(jìn)而通過(guò)隔離形成新物種,決定生物進(jìn)化方向的是自然選擇,故A、B、C符合題意。
素能提升　驟變論(科學(xué)解釋能力)
　　綜合進(jìn)化理論從群體遺傳學(xué)的角度對(duì)漸變的機(jī)制作出了更深入的闡述。驟變論者不同意這樣的觀(guān)點(diǎn),他們認(rèn)為生物的新種是驟變產(chǎn)生的。
驟變論的系統(tǒng)提出者是德弗里斯。他在月見(jiàn)草的研究中得到了許多新的變異類(lèi)型,其中有的植株粗,有的植株特別短,有的植株葉脈呈紅色。他將這些變異稱(chēng)為突變,認(rèn)為突變是不連續(xù)的變異,并能直接產(chǎn)生新種,不必像達(dá)爾文所說(shuō)的需要由微小的變異逐漸積累。
現(xiàn)代的驟變論者主要是一些古生物學(xué)家,目前科學(xué)家了解生物進(jìn)化的主要依據(jù)是化石,但迄今的化石記錄仍有許多“缺失”環(huán)節(jié)。在進(jìn)化史上,相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)處于進(jìn)化較為沉寂的時(shí)期,新種的化石很少;有時(shí)大量的物種化石集中出現(xiàn)在較短的地質(zhì)年代,如寒武紀(jì)大爆發(fā)。斷續(xù)平衡論(也譯為間斷平衡說(shuō))對(duì)該現(xiàn)象給出的解釋:進(jìn)化過(guò)程是由一種在短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)式產(chǎn)生的進(jìn)化與在長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定狀態(tài)下的一系列漸變進(jìn)化之間交替進(jìn)行的過(guò)程。
新物種可在地質(zhì)史中忽略不計(jì)的短時(shí)間內(nèi)突然產(chǎn)生,因此在生物進(jìn)化史中一些代表“連續(xù)環(huán)節(jié)”的“過(guò)渡物種”的缺失也就可以理解了。斷續(xù)平衡論認(rèn)為化石的不連續(xù)性是歷史的真實(shí)反映,這正說(shuō)明生物的進(jìn)化是不連續(xù)的,新物種是短時(shí)間內(nèi)迅速出現(xiàn)的,然后是長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化停滯,直到另一次快速的物種形成出現(xiàn)。
1.達(dá)爾文關(guān)于進(jìn)化的觀(guān)點(diǎn)是什么
提示　達(dá)爾文的進(jìn)化理論認(rèn)為生物是在長(zhǎng)期的、連續(xù)的漸變中進(jìn)化的,各種適應(yīng)性特征的形成來(lái)源于微小的有利變異的逐漸積累。
2.按照達(dá)爾文的進(jìn)化理論,化石記錄下的生物進(jìn)化應(yīng)該是怎樣的過(guò)程 與實(shí)際相符嗎
提示　按照達(dá)爾文的進(jìn)化理論,化石記錄下的生物進(jìn)化應(yīng)該是一個(gè)連續(xù)漸變的過(guò)程,但實(shí)際上,化石記錄仍有許多“缺失”環(huán)節(jié)。不相符。
3.達(dá)爾文的設(shè)想無(wú)法解釋物種大爆發(fā)現(xiàn)象,那么用什么觀(guān)點(diǎn)可以解釋
提示　斷續(xù)平衡論認(rèn)為進(jìn)化過(guò)程是由一種在短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)式產(chǎn)生的進(jìn)化與在長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定狀態(tài)下的一系列漸變進(jìn)化之間交替進(jìn)行的過(guò)程,在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生突變就較好地解釋了物種大爆發(fā)現(xiàn)象。
4.你認(rèn)為漸變論和驟變論哪個(gè)說(shuō)法正確
提示　目前,關(guān)于漸變論和驟變論的證據(jù)都不少,兩種觀(guān)點(diǎn)并不是對(duì)立的,兩種觀(guān)點(diǎn)可能都是正確的。
【隨堂檢測(cè)】
課堂小結(jié) 課堂小測(cè)
判斷正誤。 (1)協(xié)同進(jìn)化僅僅只發(fā)生在生物和生物之間。 (×) (2)協(xié)同進(jìn)化都是通過(guò)物種之間的生存斗爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)的。 (×) (3)捕食者的存在有利于增加物種多樣性。 (√) (4)生物多樣性的形成是新物種形成的過(guò)程。 (×) (5)不同生物之間的相互影響形成了生物多樣性。 (×) (6)生物通過(guò)有性生殖,實(shí)現(xiàn)了基因重組,增強(qiáng)了生物變異的多樣性。 (√)
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