第三節(jié)生物進(jìn)化的原因1、形成“生物進(jìn)化是遺傳變異與環(huán)境變化相互作用的結(jié)果”的生物學(xué)基本觀點(diǎn)；理解“自然選擇”是生物進(jìn)化的主要機(jī)制，建立“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”在進(jìn)化層面的理解”。（生命觀念）2、參與和體驗(yàn)“模擬保護(hù)色形成”的探究過(guò)程。（科學(xué)探究）3、運(yùn)用“比較、歸納、推理”等科學(xué)思維方法，分析和解釋生物進(jìn)化的實(shí)例；（科學(xué)思維）4、通過(guò)“模擬保護(hù)色形成”實(shí)驗(yàn)（探究實(shí)踐），培養(yǎng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案、收集處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論與交流的能力；（科學(xué)探究）學(xué)習(xí)目標(biāo)在某個(gè)經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，有許多無(wú)翅和殘翅的昆蟲(右圖)。請(qǐng)分析：在這個(gè)海島上，為什么無(wú)翅或殘翅的昆蟲特別多?這是自然選擇的結(jié)果。由于這個(gè)海島上經(jīng)常刮大風(fēng)，那些有翅能飛但翅不夠發(fā)達(dá)的昆蟲，常常被大風(fēng)吹到海里，因而生存和繁殖后代的機(jī)會(huì)較少。而無(wú)翅或殘翅的昆蟲，由于不能飛，就不容易被風(fēng)吹到海里，生存和繁殖后代的機(jī)會(huì)就多。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的自然選擇，島上無(wú)翅或殘翅的昆蟲就特別多。在生物漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，為什么有些物種會(huì)滅絕呢?新的物種又是怎樣形成的?推動(dòng)生物不斷進(jìn)化的原因是什么?對(duì)于這些問(wèn)題，人們作出了各種不同的解釋。下面，請(qǐng)你試著通過(guò)自己的分析作出合理的解釋。一、分析生物進(jìn)化的實(shí)例一百多年來(lái)，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多生物進(jìn)化的實(shí)例。英國(guó)曼徹斯特地區(qū)樺尺蛾的體色變化，就是一個(gè)實(shí)例。1850年前后，該地區(qū)林木蔥蘢，空氣清新，森林中生活著一種樺尺蛾。它們白天棲息在長(zhǎng)滿地衣的樹干上，夜間活動(dòng)。此時(shí)，這里大多數(shù)樺尺蛾的體色是淺色的，只有少數(shù)是深色的。這些深色樺尺蛾是淺色樺尺蛾在自然條件下的變異類型。長(zhǎng)滿地衣的樹干上的樺尺蛾1950年前后，曼徹斯特已經(jīng)變成一個(gè)工業(yè)城市。這里工廠林立，煙霧彌漫，工廠排出的煤煙殺死了地衣，使樹皮裸路出來(lái)并被熏成了黑褐色。此時(shí)，這里的深色樺尺蛾成了多數(shù)，而淺色樺尺蛾卻成了少數(shù)。這是什么原因呢?黑褐色樹干上的樺尺蛾環(huán)境的改變（樹干顏色由淺變深）是重要的外部因素。樺尺蠖群體中本來(lái)存在變異（有淺色，也有深色）。環(huán)境的選擇作用：深色樹干環(huán)境中，深色樺尺蠖（保護(hù)色）不容易被鳥發(fā)現(xiàn)，生存機(jī)會(huì)大，繁殖后代多；淺色的生存機(jī)會(huì)小，繁殖后代少。適者生存。這種變化不是個(gè)體主動(dòng)“努力”變黑的結(jié)果，而是群體適應(yīng)性頻率發(fā)生改變的結(jié)果。夏天的雷鳥秋冬之交的雷鳥冬天的雷鳥秋天的雷鳥

動(dòng)物體色與周圍環(huán)境的色彩非常相似，這種體色稱為保護(hù)色保護(hù)色是如何形成的？作出假設(shè)你們小組作出的假設(shè)是_____________________________________________制訂計(jì)劃請(qǐng)參考下面的方案制訂探究計(jì)劃，如果條件允許，可以利用數(shù)字設(shè)備來(lái)模擬。?準(zhǔn)備一塊面積約為1平方米的正方形彩紙(或布)和100張各種顏色的小紙片(小紙片的顏色代表某種動(dòng)物不同體色的變異類型)。?以小組為單位，5~6個(gè)同學(xué)為一組，推舉一人為組長(zhǎng)。?組長(zhǎng)在桌子上展開彩紙，作為生物的“生活環(huán)境”，并檢查小紙片，記下紙片的顏色和數(shù)目。?組長(zhǎng)是監(jiān)督人，其他同學(xué)都是“捕食者”，他們的“獵物”是小紙片，組長(zhǎng)時(shí)刻注意“捕食者”取出的“獵物”數(shù)目和剩下的“獵物”數(shù)目。模擬保護(hù)色的形成過(guò)程實(shí)驗(yàn)·探究?“捕食者”事先背對(duì)桌子，組長(zhǎng)將小紙片均勻地撒在彩紙上，不要使小紙片粘在一起。?“捕食者”每轉(zhuǎn)向桌子一次，快速抓取一張小紙片后轉(zhuǎn)身，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)身抓取，直到彩紙上只剩下25張小紙片，組長(zhǎng)通知不再選擇時(shí)為止。注意:“捕食者”不要特意尋找某種顏色的小紙片。?統(tǒng)計(jì)“幸存者”中各種顏色的小紙片的數(shù)目。?假設(shè)每個(gè)“幸存者”都產(chǎn)生3個(gè)后代，而且體色與自己的相同。在每個(gè)“幸存者”下面放上3張從老師那里拿來(lái)的備用小紙片。?將“幸存者”和它們的后代充分混合，重復(fù)上面的第4~8步：重復(fù)至少4次。每輪開始前，記錄各種顏色的小紙片的數(shù)目。項(xiàng)目模擬對(duì)象彩色底布各色小彩紙同學(xué)各色備用小彩紙動(dòng)物的生活環(huán)境某動(dòng)物不同體色的變異類型捕食者幸存者的后代紙片顏色第一代第二代第三代第四代第五代開始數(shù)目幸存數(shù)目開始數(shù)目幸存數(shù)目開始數(shù)目幸存數(shù)目開始數(shù)目幸存數(shù)目開始數(shù)目幸存數(shù)目實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與彩色底布顏色相同或相近的彩紙剩下最多1）、在第一代和第五代中，分別是哪種顏色的“幸存者”最多？這與作為背景的彩紙顏色有什么關(guān)系？第一代和第五代中，與彩紙顏色相同或相近的“幸存者”最多。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中模擬了自然選擇的過(guò)程，彩紙顏色代表環(huán)境背景色，捕食者（實(shí)驗(yàn)中的捕食行為）更容易發(fā)現(xiàn)并捕食與背景色差異較大的個(gè)體。顏色相近的個(gè)體更不易被捕食，從而存活并繁殖的機(jī)會(huì)更大。討論2）、第一代和第二代之間“幸存者”的數(shù)目有什么變化？第一代和第五代之間又有什么變化？第一代和第二代之間，與彩紙顏色不同的小紙片“幸存者”減少。第一代和第五代之間。與彩紙顏色不同的小紙片幾乎消失。經(jīng)過(guò)多代模擬，自然選擇持續(xù)作用，顏色差異大的個(gè)體因易被捕食而逐漸被淘汰，最終群體中僅剩與背景色高度適應(yīng)的個(gè)體。3）、到第五代時(shí)，是否所有顏色都有“幸存者”？你怎么解釋模擬的結(jié)果？第五代幸存者中，與彩紙顏色相差最大的個(gè)體幾乎消失。這是因?yàn)樽匀贿x擇通過(guò)捕食壓力淘汰了不適應(yīng)的性狀（顏色），導(dǎo)致僅保留適應(yīng)環(huán)境的顏色類型。4）、在有的年份，雷鳥已經(jīng)換上了白色“冬裝”，但是遲遲沒(méi)有下雪。這身“冬裝”還能幫助雷鳥躲避敵害嗎？這對(duì)你認(rèn)識(shí)生物的適應(yīng)性有什么啟示？雷鳥換上白色羽毛本是為了適應(yīng)雪地環(huán)境，起到保護(hù)色的作用。但當(dāng)冬季氣候異常、遲遲不下雪時(shí)，白色羽毛會(huì)使其易被天敵發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致種群數(shù)量減少。生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)并非絕對(duì)，而是存在局限性。雷鳥的白色羽毛在雪地環(huán)境中能有效躲避天敵，但氣候異常時(shí)（如持續(xù)暖冬），白色羽毛會(huì)與環(huán)境顏色差異顯著，反而成為顯眼目標(biāo)。夏天的雷鳥秋冬之交的雷鳥冬天的雷鳥秋天的雷鳥在有的年份，雷鳥已經(jīng)換上了白色“冬裝”，但是遲遲沒(méi)有下雪。這身“冬裝”還能幫助雷鳥躲避敵害嗎?這對(duì)你認(rèn)識(shí)生物的適應(yīng)性有什么啟示?雷鳥的案例揭示了生物適應(yīng)性的脆弱性與動(dòng)態(tài)性——沒(méi)有絕對(duì)“完美”的適應(yīng)，只有“與環(huán)境匹配”的適應(yīng)。除了保護(hù)色，警戒色和擬態(tài)也有助于生物的生存。拓展延伸警戒色警戒色是指某些有惡臭和毒刺的動(dòng)物和昆蟲所具有的鮮艷色彩和斑紋。使敵害易于識(shí)別，避免自身遭到攻擊。尺蠖葉狀螳螂蘭花螳螂若蟲

擬態(tài)某些動(dòng)物的形態(tài)、色澤或斑紋等極似他物，借以蒙蔽敵害，保護(hù)自身的現(xiàn)象。?在這里，鳥起了選擇的作用，1850年淺色不易被發(fā)現(xiàn)，深色的易發(fā)現(xiàn)而被吃掉；1950年，環(huán)境被污染使得淺色型樺尺蛾容易被鳥類捕食而處于選擇劣勢(shì)，深色型樺尺蛾具有保護(hù)色而處于選擇優(yōu)勢(shì)，這樣的選擇被稱為自然選擇.引起曼徹斯特兩種樺尺蛾數(shù)量變化的原因是什么？二、自然選擇關(guān)于生物進(jìn)化的原因，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了各種解釋，其中被人們普遍接受的是達(dá)爾文(C.Darwin)的自然選擇學(xué)說(shuō)。小資料達(dá)爾文曾以象為例來(lái)研究生物的繁殖能力。如果一頭雌象一生產(chǎn)崽6頭，每頭活到100歲，而且都能進(jìn)行繁殖，那么到750年以后，一對(duì)象的后代就可達(dá)到1900萬(wàn)頭。1、過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖會(huì)帶來(lái)什么問(wèn)題？過(guò)度繁殖會(huì)使生物需要更多的食物和生活空間。2、生存斗爭(zhēng)生物與自然環(huán)境之間斗爭(zhēng)種間斗爭(zhēng)種內(nèi)斗爭(zhēng)但在生存斗爭(zhēng)中，什么樣的個(gè)體能夠獲勝并生存下去呢？3、遺傳變異生物都有遺傳和變異的特性。變異具有不定向性。能適應(yīng)環(huán)境的變異是有利變異，不適應(yīng)環(huán)境的是不利變異。什么類型的生物才能在生存斗爭(zhēng)中取勝呢？達(dá)爾文認(rèn)為，在生存斗爭(zhēng)中，具有有利變異的個(gè)體能適應(yīng)環(huán)境生存下來(lái)并將這些變異遺傳給下一代，而具有不利變異的個(gè)體就容易被淘汰，這就是適者生存。4、適者生存思考1）.生物進(jìn)化的外因和內(nèi)因分別是什么？2）.在生物繁殖的大量個(gè)體中，存在著變異，什么樣的個(gè)體能在生存斗爭(zhēng)中取勝？自然選擇是外因，生物的遺傳和變異是內(nèi)因在生存斗爭(zhēng)中，具有有利變異的個(gè)體能生存下來(lái)，并繁殖后代，具有不利變異的個(gè)體則會(huì)被淘汰生物有害變異有利變異被淘汰被保留有害變異有利變異被淘汰被保留3）.生物變異的方向是否定向？4）.自然選擇的方向是否定向？變異一般是不定向的，即不可能按照生物的意愿發(fā)生變異自然選擇是定向的，定向的自然選擇決定生物進(jìn)化的方向達(dá)爾文如何解釋長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化產(chǎn)生的原因個(gè)體差異生存斗爭(zhēng)長(zhǎng)頸鹿的祖先過(guò)度繁殖后代個(gè)體間的差異生存斗爭(zhēng)長(zhǎng)頸、長(zhǎng)前肢個(gè)體（遺傳積累）適者生存自然選擇現(xiàn)代長(zhǎng)頸鹿（變異）現(xiàn)代長(zhǎng)頸鹿前提動(dòng)力結(jié)果基礎(chǔ)基礎(chǔ)適者生存進(jìn)化的前提進(jìn)化的動(dòng)力進(jìn)化的基礎(chǔ)進(jìn)化的結(jié)果自然界中的生物，通過(guò)激烈的生存斗爭(zhēng)，適應(yīng)者生存，不適應(yīng)者被淘汰。生物通過(guò)遺傳、變異和自然選擇，不斷進(jìn)化。一、分析生物進(jìn)化實(shí)例英國(guó)曼徹斯特地區(qū)樺尺蛾體色變化現(xiàn)象的分析保護(hù)色模擬保護(hù)色的形成過(guò)程二、自然選擇（達(dá)爾文）

1.過(guò)度繁殖

→2.生存斗爭(zhēng)

3.遺傳變異（基礎(chǔ)）→4.適者生存（結(jié)果）

課堂小結(jié)1、在達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)中，生物進(jìn)化的動(dòng)力是（

）

A.用進(jìn)廢退

B.環(huán)境改變

C.生存斗爭(zhēng)

D.獲得性遺傳C課堂練習(xí)2、

對(duì)于長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸的形成原因，達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)解釋是（

）

A.長(zhǎng)頸鹿為了吃到高處樹葉，努