第6章生物的進化

第4節(jié)協(xié)同進化與生物多樣性的形成

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。問題探討某種蘭花和專門給它傳粉的蛾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構相適應的傳粉昆蟲，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，是否說明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測，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。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系？任何一個物種都不是單獨進化的。

①不同物種間的協(xié)同進化（生物與生物）捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？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”。實際上，捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到了促進種群發(fā)展的作用。獵豹追捕羚羊在自然界，捕食者和被捕食者都面臨生存壓力。在自然選擇的作用下，它們也相互選擇，協(xié)同進化。

①不同物種間的協(xié)同進化（生物與生物）“收割理論”美國生態(tài)學家斯坦利提出：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?！熬鞯牟妒痴摺辈呗裕?/p>

捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無法生存。②生物與環(huán)境間的協(xié)同進化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。環(huán)境變化生物進化出現(xiàn)臭氧層有氧環(huán)境產(chǎn)生氧氣無氧環(huán)境厭氧生物需氧生物陸生生物光合生物一、協(xié)同進化1、舉例生物與生物之間生物與無機環(huán)境之間2、概念：不同_______之間、________與_____________之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是協(xié)同進化。3、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。物種生物無機環(huán)境二、生物多樣性的形成1.生物多樣性的內(nèi)容：遺傳多樣性（基因多樣性）：生物體內(nèi)決定性狀的遺傳因子及其組合的多樣性。物種多樣性：動物，植物和微生物等生物種類的豐富性。生態(tài)系統(tǒng)多樣性：生物圈內(nèi)生物環(huán)境、生物群落和生態(tài)過程的多樣性。生物多樣性的形成經(jīng)歷了漫長的進化歷程2、生物多樣性的形成的進化歷程

化石——埋藏在地層中的古代生物的遺體、遺跡和遺物，石化后形成的。是研究生物進化最直接的證據(jù)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最早的生物化石－－古細菌化石（距今35億年前）藍藻和細菌-原核生物兩極生態(tài)系統(tǒng)寒武紀大爆發(fā)真核生物有性生殖出現(xiàn)消費者出現(xiàn)4億年前，造山運動生物登陸煤炭形成蕨類植物原始兩棲類爬行類恐龍時代侏羅紀白堊紀鳥類哺乳類被子植物裸子植物2、生物多樣性形成的進化歷程時間生物類型特點46億年前地球誕生38億～37億年前誕生最早的原始生命35億年前發(fā)現(xiàn)最早的生物化石35億～15億年前主要是種類不多的藍藻和細菌兩極生態(tài)系統(tǒng)15億年前出現(xiàn)真核生物有性生殖使進化速度加快5.4～5億年前海洋無脊椎動物爆發(fā)式形成；寒武紀大爆發(fā)生態(tài)系統(tǒng)結構更復雜4億年前海洋植物登陸，形成陸生植物；隨后出現(xiàn)陸生動物之后裸子植物和被子植物扮演生產(chǎn)者的主角；鳥類、哺乳類成為優(yōu)勢的動物類群逐漸形成復雜多樣的陸生生態(tài)系統(tǒng)進化過程中許多物種由于不適應環(huán)境的變化而絕滅；一種生物的絕滅能為另一種生物的興盛騰出空間。最早的生物化石－－古細菌（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種數(shù)不多的藍藻和細菌，它們都是原核生物。

古細菌化石（放大3萬倍）約15億年前：真核生物出現(xiàn)，生物通過有性生殖，實現(xiàn)了基因重組，增強了生物變異的多樣性，進化明顯加快，多細胞生物種類增多。前寒武紀（至5.4億年前）：生態(tài)系統(tǒng)是簡單的兩極生態(tài)系統(tǒng)，只有生產(chǎn)者和分解者。②寒武紀之前（前寒武紀），地球上的生命都是非常低級的，主要是一些單細胞生物、環(huán)節(jié)動物、節(jié)肢動物等前寒武紀（至5.4億年前）34億年前的古細胞化石13億年前真核生物的紅藻化石前寒武紀地層的水母化石澄江動物化石群澄江動物化石群位于澄江縣城以東5公里的帽天山，這一化石群的發(fā)現(xiàn)，轟動了國際科學界，被譽為“世界近代古生物研究史上所罕見”、“20世紀最驚人的科學發(fā)現(xiàn)之一”，堪稱國寶，是云南乃至全國的寶貴財富，是揭示寒武紀“生命大爆炸”奧秘的金鑰匙。2011年1月14日中國政府向聯(lián)合國教科文組織世界遺產(chǎn)的申報材料，標志著澄江化石地正式成為中國2011年世界遺產(chǎn)申報項目。2012年7月1日，在俄羅斯圣彼得堡召開的第36屆世界遺產(chǎn)委員會會議宣布，將中國澄江化石地列入《世界遺產(chǎn)名錄》。③、古生代的寒武紀（5.4億~5.0億年前）海洋中有大量的無脊椎動物物種爆發(fā)式地迅速形成，這就是著名的寒武紀大爆發(fā)。大量的動物構成了生態(tài)系統(tǒng)的第三極——消費者，使生態(tài)系統(tǒng)由最早期的只有生產(chǎn)者和分解者的兩極生態(tài)系統(tǒng)具有更加復雜的結構。生產(chǎn)者、分解者兩極生態(tài)系統(tǒng)→生產(chǎn)者、消費者、分解者三級生態(tài)系統(tǒng)寒武紀時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。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陸地生活，形成了原始的陸生植物，隨后才出現(xiàn)了適應陸地生活的動物——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，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④、最早登陸的植物

一些海洋植物開始適應陸地生活，主要是蕨類植物。晚古生代生物

泥盆紀生物登陸，蕨類植物、總鰭魚；石炭紀裸子植物，到處是綠色的世界，是煤炭形成的主要地質年代；二疊紀以生物大量滅絕為特征，可能是由于環(huán)境的變遷。

⑤、中生代生物三疊紀，開始出現(xiàn)水生爬行動物，如魚龍、蛇頸龍等；侏羅紀，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，末期是生物的滅絕時期，但開始出現(xiàn)被子植物新生代少女化石和復原圖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。原始生命：古細菌(35億年前)↓原核生物：細菌(含藍細菌)↓真核生物：有性生殖植物海洋植物↓裸子植物↓被子植物動物海洋動物↓原始的兩棲類↓爬行動物恐龍時代↓鳥類、哺乳類寒武紀大爆發(fā)小結：生物進化的方向原核生物→真核生物單細胞生物→多細胞生物無性生殖→有性生殖水生生物→陸生生物低等生物→高等生物在進化過程中，許多物種由于不適應環(huán)境的變化而絕滅了。絕滅的物種為其他的物種的興盛騰出了空間，使生物進化翻開了嶄新的一頁。陸生生物地球形成寒武紀中生代新生代古生代（1）生物進化的總體趨勢：從結構上看：簡單→復雜（原核生物→真核生物；但細胞生物→多細胞生物）從功能上看：低等生物→高等生物從生存環(huán)境上看：水生生物→陸生生物（2）代謝的進化：厭氧型→好氧型、異養(yǎng)型→自養(yǎng)型（3）生殖方式的進化：無性生殖→有性生殖（4）生態(tài)系統(tǒng)結構的進化：兩極生態(tài)系統(tǒng)（無消費者）→三極生態(tài)系統(tǒng)（生產(chǎn)者、消費者、分解者）(1)有性生殖的出現(xiàn)，實現(xiàn)了基因重組，增強了生物變異的多樣性，生物進化的速度明顯加快，多細胞植物和動物的種類不斷增多。(2)生態(tài)系統(tǒng)第三極——消費者的出現(xiàn)，使生態(tài)系統(tǒng)具有更加復雜的結構。(3)生物的登陸改變著陸地環(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。分析生物多樣性的形成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。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。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。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。恐龍的絕滅有利于哺乳動物的繁盛。思考與討論：三、生物進化理論在發(fā)展

1、以自然選擇學說為核心的現(xiàn)代生物進化理論對自然界的生命史作出了科學的解釋：適應是自然選擇的結果；種群是生物進化的基本單位；突變和基因重組提供進化的原材料，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；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；生物多樣性是協(xié)同進化