6.4協(xié)同進化與生物多樣性的形成第4節(jié)協(xié)同進化與生物多樣性的形成本節(jié)聚焦什么是協(xié)同進化？怎樣理解生物多樣性是進化的結(jié)果？生物進化理論仍然在發(fā)展嗎？兩個假說產(chǎn)生了：紅皇后（RedQueen）假說和宮廷（CourtJester）小丑假說?！凹t皇后假說”是進化生物學家LeighVanValen在1973年根據(jù)童話故事《愛麗絲夢游仙境》中引用紅皇后的臺詞“你必須不停地跑，才能讓你保持在原地”，就像是古人說的“逆水行舟，不進則退“，在大家都在努力前進地情況下，誰的速度慢下來誰就會被淘汰。就是說環(huán)境的變化并沒有那么重要，即使環(huán)境不變，生物因素會驅(qū)使它們不斷進化，所以物種滅絕的可能性與它存在的時間長短沒關(guān)系，所有物種都是面臨相同概率的滅絕，而那些慢下來的，就像是白羚羊就在比賽中輸了，在物種演化史中滅絕。圖2?紅皇后與愛麗絲“宮廷小丑“假說是AnthonyD.Barnosky加州大學伯克利分校的教授在1999年提出的，不同于紅皇后假說，它描述的是物種進化的主要驅(qū)動力為氣候變化等非生物因素，而不是物種之間的競爭，就像是宮廷小丑一樣，外界因素控制著他的喜怒哀樂。就像是故事中的黑羚羊因為環(huán)境的變化吃不飽肚子，不斷被餓死，種群逐漸減少，在物種演化中滅絕。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.問題探討達爾文曾發(fā)現(xiàn)一種蘭花長著細長的花距，其底部儲存著花蜜。達爾文推測，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。1.達爾文作出上述推測的理由是什么？蘭花的生殖離不開傳粉昆蟲。如果沒有與這種蘭花結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的傳粉昆蟲（靠細長的口器獲取花距底部的花蜜），這種蘭花就難以完成傳粉受精，這個物種也就不存在了。2.如果后來未發(fā)現(xiàn)這樣的蛾類昆蟲，是否能說達爾文的推測是錯誤的？如果后來未發(fā)現(xiàn)這樣的蛾類昆蟲，達爾文的推測就僅僅是一種猜想，不能被證實。當然，未發(fā)現(xiàn)這樣的蛾類昆蟲，不等于這樣的昆蟲一定不存在，因此并不能說明達爾文的推測一定是錯誤的。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.在自然界，一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形并不少見。想一想，昆蟲傳粉的專門化對植物繁衍后代有什么意義？蟲媒花的進化與傳粉昆蟲的進化有怎樣的關(guān)系？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。但這種一對一的關(guān)系建立在不受環(huán)境影響的條件下,如果環(huán)境遭受破壞,一種生物的滅絕就會導致另一種相關(guān)生物的滅絕。種間互助Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.一協(xié)同進化自然選擇有利于羚羊種群中肌肉發(fā)達、動作敏捷的個體，也有利于獵豹種群中跑得快的個體。這兩個物種的進化過程宛如一場漫長的“軍備競賽”。種間斗爭Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.一協(xié)同進化在這個國度中，必須不停地奔跑，才能使你保持在原地——《愛麗絲鏡中奇遇記》紅皇后假說：一般認為生物進化是外界物理環(huán)境變化而致。也可以理解為一種生物進化也會導致其它生物相應(yīng)進化，否則未進化的就可能被已進化的消滅，即協(xié)同進化。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.一協(xié)同進化思考：捕食者所吃掉的大多是被捕食者中的年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到了促進種群發(fā)展的作用；捕食者的存在對被捕食者是有害無益的嗎？

捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無法生存。“精明的捕食者”策略：

捕食者往往捕食個體數(shù)量多的物種，這樣就會避免出現(xiàn)一種或幾種生物在生態(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的多樣性?！笆崭罾碚摗保篊opyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.一協(xié)同進化不僅不同種生物之間在進化上密切相關(guān)，生物的進化與無機環(huán)境的變化也是相互影響的。大氣無氧有氧無氧呼吸的生物出現(xiàn)好氧生物光合作用的生物最初地球上的原始大氣中是沒有氧氣的，因此，最早出現(xiàn)的生物都是厭氧(進行無氧呼吸)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。這說明生物與無機環(huán)境之間也存在協(xié)同進化。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.一協(xié)同進化不同物種之間，生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是協(xié)同進化。通過漫長的協(xié)同進化過程，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。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.（3）協(xié)同進化意義：通過漫長的協(xié)同進化過程，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。濕地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)凍原生態(tài)系統(tǒng)（閱讀P121黑體字）一.協(xié)同進化與生物多樣性的形成1.協(xié)同進化Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.二生物多樣性的形成生物多樣性010203遺傳多樣性（基因多樣性）物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性生物體內(nèi)決定性狀的遺傳因子及其組合的多樣性。動物、植物和微生物等生物種類的豐富性。生物圈內(nèi)生物環(huán)境、生物群落和生態(tài)過程的多樣性。生物多樣性形成的原因：長期自然選擇、協(xié)同進化的結(jié)果Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.（1）生物多樣性的內(nèi)容：(三個層次)遺傳多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性根本原因組成變異的不定向性蛋白質(zhì)多樣性無機環(huán)境的多樣性組成直接原因決定導致直接選擇基因多樣性一.協(xié)同進化與生物多樣性的形成2.生物多樣性的形成Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.46億年前地球形成30多億年前生命的起源5.4億年前前寒武紀

寒武紀2.45億年前6600萬年前古生代中生代新生代一.協(xié)同進化與生物多樣性的形成2.生物多樣性的形成（3）生物多樣性的形成歷程Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.二生物多樣性的形成最早的生物化石——35億年前古細菌生物多樣性的形成經(jīng)歷了漫長的進化歷程Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.二生物多樣性的形成此后20億年地球上的生物主要是海洋中的原核生物：藍藻和細菌。形成只由生產(chǎn)者和分解者構(gòu)成的兩極生態(tài)系統(tǒng)。真核生物出現(xiàn)后，有性生殖也隨之出現(xiàn)，實現(xiàn)了基因重組，增強了生物變異的多樣性。大量的動物構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的第三極——消費者Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.二生物多樣性的形成同熱鬧非凡的海洋生物世界相比，當時的陸地上卻幾乎沒有生物。大約在4億年前，由于造山運動使海洋縮小，陸地擴大，一些海洋植物開始適應(yīng)陸地生活，形成了原始的陸生植物，主要是蕨類植物，隨后才出現(xiàn)了適應(yīng)陸地生活的動物——原始的兩棲類。生物的登陸改變著陸地的環(huán)境，陸地上復雜的環(huán)境又為生物的進化提供了廣闊的舞臺，裸子植物和被子植物先后扮演了生產(chǎn)者的主角，鳥類、哺乳類等成為地球上占優(yōu)勢的動物類群，復雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)逐漸形成。水生、簡單、低等→陸生、復雜、高等Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.二生物多樣性的形成生命進化的歷史長河中，生物與其生存環(huán)境相互作用，并通過遺傳、變異和自然選擇不斷進化。這期間有的物種出現(xiàn)，而有的物種卻被滅絕……在中生代統(tǒng)治地球達1億年之久的各種恐龍,由于目前尚未定論的原因，在白堊紀全部絕滅?？铸埖慕^滅有利于哺乳動物的繁盛，使生物進化翻開了嶄新的一頁。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.與社會的聯(lián)系人類也是生物進化的產(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。我們須臾不能忘記的是，包括人類在內(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，人類的生存和發(fā)展始終受益于生物多樣性，保護生物多樣性就是保護人類自己。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.（3）生物多樣性的形成歷程無機物有機小分子有機大分子生物膜原核細胞單細胞真核生物細菌藍細菌多細胞真核生物寒武紀生物大爆發(fā)分解者生產(chǎn)者有性生殖出現(xiàn)消費者繁盛（無脊椎動物）植物登陸蕨類植物動物登陸兩棲類動物爬行類動物鳥類哺乳類恐龍滅絕被子植物裸子植物人類一.協(xié)同進化與生物多樣性的形成Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.討論1.最早出現(xiàn)的生物是哪一類生物？它們生活在什么環(huán)境中?最早出現(xiàn)的生物是厭氧的單細胞生物，它們生活在原始海洋中。討論2.陸生植物和陸生動物的出現(xiàn)誰先誰后？前者為后者提供了什么條件？先出現(xiàn)植物，后出現(xiàn)動物，否則動物登陸后就會餓死。討論3.同今天你所看到的地球相比，寒武紀時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點？當時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。討論4.恐龍大約是什么時候絕滅的？物種絕滅對生物多樣性會產(chǎn)生怎樣的影響？恐龍是在中生代后期絕滅的。物種絕滅對生物多樣性的影響是復雜的?？铸埖慕^滅有利于哺乳動物的繁盛。思考·討論：分析生物多樣性的形成一.協(xié)同進化與生物多樣性的形成2.生物多樣性的形成（3）生物多樣性的形成歷程Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.三生物進化理論在發(fā)展現(xiàn)代生物進化理論以自然選擇學說為核心的現(xiàn)代生物進化理論對自然界生命中作出了科學的解釋：1.適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。6.生物多樣性的形成是協(xié)同進化的結(jié)果。5.生物進化的過程實際上是生物與生物、生物與無機環(huán)境協(xié)同進化的過程。2.種群是生物進化的基本單位。3.突變和基因重組提供進化的原材料4.自然選擇導致種群基因頻率的定向改變，進而通過隔離形成新的物種現(xiàn)代生物進化理論的內(nèi)容Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.生物進化理論在發(fā)展中性學說：認為分子水平上的大多數(shù)突變是中性或近中性的，自然選擇對它們不起作用，這些突變?nèi)恳淮忠淮碾S機漂變而被保存或趨于消失，從而形成分子水平上的進化性變化或種內(nèi)變異。一.協(xié)同進化與生物多樣性的形成3.生物進化理論在發(fā)展“間斷平衡學說”理論：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。生物進化論不會停滯不前，而是在不斷發(fā)展。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.三生物進化理論在發(fā)展自1984年開始，在我國云南省澄江縣，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大量寒武紀早期(約5.3億年前)的化石，其中包括藻類、海綿動物、腔腸動物以及大量現(xiàn)已絕滅的無脊椎動物類群。這些發(fā)現(xiàn)不但證實了“寒武紀大爆發(fā)”事件,而且為研究生物進化提出了不少新課題。澄江動物群部分生物化石Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.練習與應(yīng)用一、概念檢測1.生物多樣性是協(xié)同進化的結(jié)果。判斷下列與進化和生物多樣性有關(guān)的表述是否正確。(1)一個物種的形成或絕滅，會影響到若干其他物種的進化。（）(2)物種之間的協(xié)同進化都是通過物種之間的競爭實現(xiàn)的。（）(3)地球上的生態(tài)系統(tǒng)從古至今都是由生產(chǎn)者、消費者和分解者組成的。（）(4)生物多樣性的形成是指新的物種不斷形成的過程。（）√×××2.基于早期地球的特殊環(huán)境推測，地球上最早出現(xiàn)的生物是（）A.單細胞生物，進行有氧呼吸B.多細胞生物，進行有氧呼吸C.單細胞生物，進行無氧呼吸D.多細胞生物，進行無氧呼吸CCopyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.練習與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用1.用一位學者的話說，協(xié)同進化就是“生態(tài)的舞臺，進化的表演”(Theecologicaltheaterandevolutionaryplay)。根據(jù)本節(jié)所學內(nèi)容，談?wù)勀銓@句話的理解。生態(tài)指的是生物與環(huán)境的相互關(guān)系，進化指的是生物界的歷史演變；如果把進化看作由各種生物表演的一部歷史劇，那么，上演這部歷史劇的舞臺就是生物與環(huán)境之間復雜的相互關(guān)系。生物進化的表演受舞臺背景的制約，舞臺背景也要與上演的內(nèi)容相協(xié)調(diào)。2.假如物種之間沒有一定的關(guān)系(如親緣關(guān)系和相互影響)，也不隨時間而改變，那么我們的生物學觀點會發(fā)生怎樣的變化?生物學是更容易學習還是更難學習?假如那樣，生物界紛繁復雜的現(xiàn)象就很難用統(tǒng)一的觀點和理論來解釋，作為生物學基本觀點之一的進化觀點將難以建立，生物學就不可能形成現(xiàn)在這樣一個科學的框架體系，學習生物學將缺少基本觀點和方法的指導和統(tǒng)領(lǐng)。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.練習與應(yīng)用3.我國在修建青藏鐵路時，不惜耗資修建了許多高架橋和涵洞。這對保護生物多樣性有什么意義?這種做法適合在其他地區(qū)推廣嗎?請綜合運用本章各節(jié)所學知識，從基因、物種和生態(tài)系統(tǒng)三個方面來論證。感興趣的話，你還可以從經(jīng)濟和社會等角度提出自己的看法。修建鐵路和高速公路時，如果沒有修建高架橋和涵洞，就會影響動物的遷移，縮小動物覓食、繁殖等活動的范圍，影響植物種子的傳播，人為阻斷種群中個體間的基因交流，影響生態(tài)系統(tǒng)的整體性和生物的協(xié)同進化。我國在修建青藏鐵路時，不惜耗資修建了許多高架橋和涵洞，體現(xiàn)了我國政府和相關(guān)企業(yè)對保護生物多樣性的重視。這一做法在其他地區(qū)也是常見的。當然，修建高架橋和涵洞的具體數(shù)量和方式，還要考慮地形、地質(zhì)、經(jīng)濟和社會等多方面的因素，做到因地制宜。Copyright?2018芃葦_PengV.AllRightsReserved.復習與提高一、選擇題1.對種群的基因頻率沒有影響的是（)A.隨機交配B.基因突變C.自然選擇D.染色體變異2.生態(tài)系統(tǒng)多樣性形成的原因可以概括為（)A.基因突變B.基因重組C.協(xié)同進化D.地理隔離3.下列關(guān)于生物進化的表述，錯誤的是（)A.隔離是物種形成的必要條件B.突變和基因重組都具有隨機性C.自然選擇決定生物進化的方向D.只有有利變異才是進化的原材料ACD4.關(guān)于有性生殖在進化上的意義，下列說法錯誤的是A.實現(xiàn)了基因重組B.提高了繁殖速率C.加快了進化的進程D.豐富了變異的原材料（)B二、非選擇題1.在下面的空白框和括號處填寫適當?shù)脑~語。2.在進化地位上越高等的生物，適應(yīng)能力越強嗎？請說明你的觀點和證據(jù)。3.與同種或類似的野生種類相比，家養(yǎng)動物的變異較多（如狗的變異比狼多）。對此你如何解釋？不一定。進化過程中出現(xiàn)的新物種，有些是靠開辟環(huán)境中新的生存位置來生存和繁衍的，不一定就比原來的物種適應(yīng)能力更強。例如、海洋中的生物登陸后，形成了許多新物種、開辟了新的生存空間，但是不能說這些新物種比海洋藻類的適應(yīng)能力強。與同種或類似的野生種類相比，家養(yǎng)動物的變異往往更多、這與人類根據(jù)自身的需要采取的雜交育種等措施有關(guān)。4.科學家對某地一種蟹的體色深淺進行了研究，結(jié)果如下圖所示。不同休色的個體數(shù)量為什么會形成這樣的差別呢？請?zhí)岢黾僬f進行解釋。中間體色可能與環(huán)境色彩較接近，這樣的個體不容易被捕食者發(fā)現(xiàn)，生存并繁殖后代的機會較多，相應(yīng)的基因型顆率較高。經(jīng)過長期的自然選擇，導致中間體色的個體較多5.褐花杓蘭和西藏構(gòu)蘭主要分布于我國西南地區(qū)，且分布區(qū)域有一定交叉。典型的褐花杓蘭，花是深紫色的；典型的西藏構(gòu)蘭，花是紫紅色的。此外，它們還存在花色從淺紅到深紫等一系列過渡類型。研究人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，這兩種植物能移雜交并產(chǎn)生可育后代。請回答下列問題。（1）這兩種蘭花的花色存在一系列過渡類型，能否用二