達(dá)爾文曾發(fā)現(xiàn)一種蘭花長著細(xì)長的花距,其底部儲存著花蜜。達(dá)爾文推測,這種花的形成絕不是偶然的,肯定存在這樣的昆蟲,它們生有同樣細(xì)長的吸管似的口器,可以從花距中吸到花蜜。大約50年以后,研究人員果然發(fā)現(xiàn)了這樣的蛾類昆蟲。
某種蘭花和專門給它傳粉的蛾
特定昆蟲給特定的植物傳粉,這樣可以提高傳粉的效率,并且昆蟲也可得到較多的食物或保護(hù)。
在自然界,一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形很常見,昆蟲傳粉的專門化有什么意義?
生命觀念——進(jìn)化與適應(yīng)觀 結(jié)構(gòu)與功能觀
小樣,沒有我你跑不了這么快!
小樣,沒有我你也跑不了這么快!
自然選擇有利于羚羊種群中肌肉發(fā)達(dá)、動作敏捷的個(gè)體,也有利于獵豹種群中跑得快的個(gè)體。這兩個(gè)物種的進(jìn)化過程宛如一場漫長的“軍備競賽”。
1.捕食者的存在是否對羚羊有害無益?
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,客觀上起到了促進(jìn)種群發(fā)展的作用。
2.捕食者是不是就“高枕無憂”呢?
一般來說,只有動作敏捷、跑得快的捕食者個(gè)體才能獲得食物,從而生存下來,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。
收割理論: 美國生態(tài)學(xué)家斯坦利提出:捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種,這樣就會避免出現(xiàn)一種或少數(shù)幾種生物再生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面,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。
地球形成時(shí),原始大氣中沒有氧氣,最早出現(xiàn)的生物是厭氧的,但隨著光合生物的出現(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。
思考:不同種生物之間在進(jìn)化上密切相關(guān),生物的進(jìn)化與無機(jī)環(huán)境的進(jìn)化是否也有關(guān)系呢?
1.概念:不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。
通過漫長的協(xié)同進(jìn)化過程,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,而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。
生物與生物之間的協(xié)同進(jìn)化
生物與無機(jī)環(huán)境之間的協(xié)同進(jìn)化
通過漫長的協(xié)同進(jìn)化過程,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,而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng),也就是形成了生物的多樣性。
遺傳多樣性(基因多樣性)
思考:生物多樣性三層次之間的關(guān)系是怎樣的?
長期自然選擇、協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果
生物多樣性形成的原因:
古細(xì)菌化石(距今35億年)
最早的生物化石——古細(xì)菌(距今35億年)
在此之后大約20億年的漫長歲月中,地球上的生物主要是海洋中的種類不多的藍(lán)細(xì)菌和細(xì)菌,它們都是原核生物。
這一時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)是只有生產(chǎn)者和分解者的兩極生態(tài)系統(tǒng)。
真核生物出現(xiàn)后,新的繁殖方式有性生殖出現(xiàn)了,實(shí)現(xiàn)了基因重組,增加了生物變異的多樣性,所以加快了生物進(jìn)化速度。多細(xì)胞植物和動物種類不斷增多。
前寒武紀(jì)(至5.4億年前)
早古生代生物(寒武紀(jì)大爆發(fā),至5.0億年前)
海洋中大量的無脊椎動物如三葉蟲、鸚鵡螺等爆發(fā)式地迅速形成。形成生態(tài)系統(tǒng)的第三極——消費(fèi)者,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜穩(wěn)定。
寒武紀(jì)的海洋生物類群想象圖
生產(chǎn)者、分解者兩極生態(tài)系統(tǒng) → 生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者三極生態(tài)系統(tǒng)
大約四億年前,由于造山運(yùn)動使海洋縮小,陸地?cái)U(kuò)大,一些海洋植物開始適應(yīng)陸地生活,形成原始的陸地植物主要是蕨類植物。
出現(xiàn)適應(yīng)陸地生活的原始兩棲類。生物的登陸改變了陸地的環(huán)境。
裸子、被子植物先后扮演生產(chǎn)者中的主角,鳥類和哺乳類成為優(yōu)勢動物類群。
復(fù)雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)逐漸形成。
4億年前陸地景觀想象圖
晚古生代生物 (至2.45億年前)
水生、簡單、低等 → 陸生、復(fù)雜、高等
中生代生物(至6600萬年前)
三疊紀(jì)生物復(fù)蘇,開始出現(xiàn)海生爬行動物,脊椎動物得到進(jìn)一步發(fā)展;侏羅紀(jì)是恐龍的天下,發(fā)現(xiàn)始祖鳥、中華龍鳥等,昆蟲類也開始繁盛;白堊紀(jì)末期也是恐龍的滅絕時(shí)期,開始出現(xiàn)被子植物。?
恐龍的絕滅為哺乳動物的興盛騰出了空間,使生物進(jìn)化翻開了嶄新的一頁。
中生代板塊、氣候、生物演化極大,末期已現(xiàn)現(xiàn)代類型生物群的雛形。
人類也是生物進(jìn)化的產(chǎn)物。大約300萬年前,森林古猿的一支離開森林,告別樹棲生活,走上了向現(xiàn)代人類進(jìn)化的漫漫長路。在自然界的生存斗爭中,人類憑借非凡的大腦、靈巧的雙手和群體的力量,已經(jīng)擁有了其他生物無可比擬的生存優(yōu)勢,并且對其他物種的進(jìn)化產(chǎn)生了重要影響,不少物種由于人類活動的影響走向絕滅。
古細(xì)菌化石(單細(xì)胞生物,約35億年前)
海綿(原始多細(xì)胞生物,約6億年前)
大腸桿菌的二分裂(無性繁殖)
甲藻的生活史(有性繁殖)
兩極生態(tài)系統(tǒng)(生產(chǎn)者、分解者)
三極生態(tài)系統(tǒng)(生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者)
以自然選擇學(xué)說為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論對自然界的生命史作出了科學(xué)的解釋:
① 適應(yīng)是自然選擇的 _ ② 種群是生物進(jìn)化的___ ③ 突變和基因重組提供進(jìn)化的___ 自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的___進(jìn)而通過隔離形成___④ 生物進(jìn)化的過程實(shí)際上是______ 的過程;⑤ 生物多樣性是___
生物與生物、生物與無機(jī)環(huán)境協(xié)同進(jìn)化
生物進(jìn)化論不會停滯不前,而是在不斷發(fā)展。
中性突變理論:決定生物進(jìn)化的方向是中性突變的逐漸積累,而不是自然選擇。
間斷平衡學(xué)說:物種形成并不都是漸變的結(jié)果,而是種群長期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過程。

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第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成

版本: 人教版 (2019)

年級: 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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