資源簡介

6.4 協同進化與生物多樣性的形成
教案
一、教學目標
1.舉例說明協同進化。
2.概述生物多樣性及其形成的過程。
3.概述以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論的要點。認同其在現有生物進化理論中的主流和核心地位。
4.通過了解現代生物進化理論存在的爭論和疑點，認同科學理論是不斷發展的。
二、教學重難點
1.教學重點
（1）協同進化與生物多樣性形成的關系。
（2）現代生物進化理論的要點。
2.教學難點
現有生物進化理論中的不同觀點和未解決的問題。
三、教學過程
【導入】：問題探討：達爾文曾發現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，研究人員果然發現了這樣的蛾類昆蟲。
討論：1、達爾文作出上述推測的理由是什么？
理由是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（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、如果后來未發現這樣的蛾類昆蟲，是否說明達爾文的推測是錯誤的？
如果后來未發現這樣的蛾類昆蟲，達爾文的推測就僅僅是一種猜測，不能被證實。當然，未發現這樣的蛾類昆蟲，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。
一、協同進化
自然選擇有利于羚羊種群中肌肉發達、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”。
捕食者的存在是否對被捕食者有害無益呢？
實際上，捕食者所吃掉的大多是捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到了促進種群發展的作用。
“精明的捕食者”策略：
捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無法生存。
收割理論：
美國生態學家斯坦利提出：捕食者往往捕食個體數量多的物種，這樣就會避免出現一種或少數幾種生物再生態系統中占絕對優勢的局面，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。
捕食者是不是就可以“高枕無憂”呢？
一般來說，只有動作敏捷、跑得快的捕食者個體才能獲得食物，從而生存下來，繁殖后代。因此，羚羊對捕食者種群的進化也起到了促進作用。
地球形成時，原始大氣中沒有氧氣，最早出現的生物是厭氧的，但隨著光合生物的出現，使得原始大氣中有了氧氣，這就為好氧生物的出現創造了前提條件。
總結概念：不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展，這就是協同進化。
【過渡】 通過漫長的協同進化過程，地球上不僅出現了千姿百態的物種，豐富多彩的基因庫，而且形成了多種多樣的生態系統。
二、生物多樣性的形成
生物多樣性主要包括三個層次的內容：遺傳多樣性（基因多樣性）、物種多樣性和生態系統多樣性
遺傳多樣性：某種生物各種遺傳變異的總和
物種多樣性：一定時空范圍內的物種數目及各物種個體的分布情況
生態系統多樣性：生態系統結構和功能的多樣化及各種生態過程的多樣性
生物多樣性的形成歷程
1.【答案】最早出現的生物是厭氧的單細胞生物，它們生活在原始海洋中。
2.【答案】植物先登陸，否則動物登陸后就會餓死。
3.【答案】當時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。
4.【答案】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。
就目前所掌握的證據來看，最早的生物化石是35億年前的古細菌化石(圖6-14)。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不多的藍藻和細菌，它們都是原核生物。這一時期的生態系統是只有生產者和分解者的兩極生態系統。
在5.4億~5.0億年前的寒武紀，海洋中有大量的無脊椎動物物種爆發式地迅速形成，這就是著名的寒武紀大爆發。大量的動物構成了生態系統的第三極——消費者，使生態系統由最早期的只有生產者和分解者的兩極生態系統具有更加復雜的結構。
生產者、分解者兩極生態系統 → 生產者、消費者、分解者三級生態系統
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，主要是蕨類植物，隨后才出現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境，陸地上復雜的環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者的主角，鳥類、哺乳類等成為地球上占優勢的動物類群，復雜多樣的陸地生態系統逐漸形成。
水生、簡單、低等 → 陸生、復雜、高等
三、生物進化理論在發展
以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論對自然界生命史做出了科學的解釋：
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；生物進化的過程是生物與生物、生物與無機環境協同進化的過程；生物多樣性是協同進化的結果
生物進化的奧秘仍有爭論和疑點
中性學說——自然選擇對中性突變不起作用，中性突變經過積累也可以導致種群間的遺傳差異，決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累
漸進式物種形成和短期內迅速形成新物種
自然選擇學說為核心的綜合進化理論影響最為廣泛和深遠
【課堂小結】
【隨堂練習】略

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