第4章 第2节 生物的多样性和适应性是进化的结果 讲义 【新教材】苏教版（2019）高中生物必修二教案

第二节　生物的多样性和适应性是进化的结果

一、生物进化的证据越来越多

1．生物进化的古生物学证据

(1)化石是指经过自然界的作用，保存在地层中的古生物遗体、遗物和它们的生活遗迹。

(2)化石为生物的进化历程提供了证据。科学家运用化石记录基本确定了生物进化的历程。

2．生物进化的其他证据

(1)比较解剖学对动物同源器官的研究结果，也是生物进化的证据之一。

①同源器官：起源相同，结构和部位相似，而形态和功能不同的器官称为同源器官。

②同源器官的存在，表明具有同源器官的生物是由共同的原始祖先进化而来的，只是在进化过程中，由于生活环境的不同，同源器官逐渐出现了形态和结构的差异。

(2)比较胚胎学对不同生物胚胎发育过程的研究也揭示了不同生物是由同一祖先进化而来的事实。亲缘关系相近的生物在胚胎发育中有相同的发育阶段。

(3)细胞生物学取得的进展，也加深了人们对生命本质的认识。

①在真核生物中，每个物种细胞内的染色体数量和每条染色体的形态结构都是恒定的。

②通过比较不同物种的染色体组型和核型，可以研究不同物种间的亲缘关系。

③而对细胞代谢等方面的研究发现，当今生物都具有共同特征。

(4)分子生物学取得的进展也为生物进化提供了丰富的证据。

①一些科学家利用分子生物学技术对不同生物的生物大分子进行组成分析，或利用分子杂交方法，来判断生物之间的亲缘关系和进化顺序。

②和细胞生物学证据一样，分子生物学证据也说明，当今生物具有共同特征。

二、生物进化导致生物的多样性和适应性

1．分歧进化：由一个原始物种经过漫长的地质年代，因适应不同的环境而向不同的方向进化，逐渐形成新物种的方式，称为分歧进化，也可以称为趋异进化。

2．趋同进化：由于相似或相同的生活环境，一些不同种类的生物在自然选择下出现形态结构向着同一方向进化的方式，称为趋同进化(convergent evolution)。

3．协同进化

(1)概念：不同物种之间、生物与无机环境之间，在相互影响中不断进化和发展，这被称为协同进化(coevolution) 或共同进化。

(2)实例：捕食者与被捕食者的协同进化(动物与动物之间)

①捕食者一般不会把所有的猎物都吃掉，这在生物进化中称为“精明的捕食者”策略。

②捕食者吃掉的大多是被捕食者中的老弱病残个体，而健壮个体得以逃脱并生存下来。同样，捕食者中能够捕猎到猎物的也是那些健壮个体。因此，当被捕食者发生变异，提高了防御能力时，捕食者也会相应地增强捕食能力，与被捕食者协同进化，否则就会因为不能适应新变化而被自然选择所淘汰。

(3)协同进化促进了多种类型的生物的出现，丰富了生物多样性。

4．生物的进化导致了生物物种的多样性

(1)五界系统进化树

①图示：

②分析：从进化树可以看出，多种多样的生物是由共同的祖先经过长期进化形成的，即生物的进化导致了生物物种的多样性。

③提出者：美国生物学家魏泰克。

④提出基础：生物分类的两界系统(植物界和动物界)、三界系统(原生生物界、植物界、动物界)、四界系统(原生生物界、真菌界、植物界和动物界)。

⑤五界系统没有包含病毒。

(2)生物多样性：生物多样性是指地球上生物的物种多样性和遗传多样性，以及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统多样性。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．生物的遗物或生活痕迹也可能形成化石。 (　　)

2．有共同祖先的生物个体在结构上没有差异。 (　　)

3．细胞具有共同的物质基础和结构基础，这说明生物有共同的祖先。(　　)

4．不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子有差异，这说明生物不是由共同祖先进化来的。              (　　)

5．在生物进化史上，被子植物比裸子植物出现的早。 (　　)

6．生物多样性包括遗传多样性、种群多样性和生态系统多样性。(　　)

7．共同进化只是指生物与生物之间的协同进化。 (　　)

8．五界系统显示了生命发展史的三大阶段：原核单细胞阶段、真核单细胞阶段和真核多细胞阶段。              (　　)

[答案]　1．√

2．×　提示：有共同祖先的个体在结构上仍有差异。

3．√

4．×　提示：不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子尽管有差异，但它们有共同点，这说明生物有共同的原始祖先。

5．×　提示：在生物进化史上，裸子植物比被子植物出现的早。

6．×　提示：生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。

7．×　提示：共同进化指生物与生物之间、生物与环境之间的协同进化。

8．√

　生物进化的证据越来越多

1．生物进化的古生物学证据

(1)化石为生物的进化历程提供了证据。

(2)科学家通过不断的努力，根据化石记录基本确定了地质年代的划分和各地质年代的主要进化事件。

2.生物进化的其他证据

(1)比较解剖学与比较胚胎学

(2)细胞生物学和分子生物学

1．同源器官是指起源相同、结构和部位相似而形态和功能不同的器官。有很多事实能够作为支持生物进化学说的证据。下图所示，这些生物体在结构上具有明显的相似之处，下列对于这些相似之处和对生物进化的解释中，不合理的是(　　)

A．这些生物体具有共同的原始祖先

B．这些相似的结构被称为同源器官

C．这些证据被称为比较解剖学证据

D．这些相似之处表明变异是定向的

D　[同源器官反映出生物之间存在着一定的亲缘关系，说明凡是有同源器官的生物都是由共同的原始祖先进化而来的，A项正确；鸟的翅膀、海豚的鳍肢、蝙蝠的翼手和人的手臂，它们的形态和功能都不相同，但它们的内部结构却基本一致，说明它们属于同源器官，B项正确；同源器官被称为比较解剖学证据，C项正确；自然界中变异是不定向的，D项错误。]

2．学习了生物的进化后，某同学进行了如下梳理归纳，你不认同的是(　　)

A．化石是研究生物进化的最直接证据

B．不同生物细胞色素c的序列差异，能反映生物之间的亲缘关系

C．脊椎动物具有相似的结构属于比较解剖学证据

D．始祖鸟化石证明了现代爬行动物经过长久年代可进化成鸟类

D　[在研究生物的进化的过程中，化石是最直接、最可靠的证据，A正确；亲缘关系越近的生物，细胞色素c的差异越小，B正确；比较解剖学是研究、比较脊椎动物的器官、系统的形态和结构，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据，故脊椎动物具有相似的结构属于比较解剖学证据，C正确；鸟类是由古代爬行动物的一支进化而来的，而不是由现代爬行动物进化而来的，最早的鸟类化石就是始祖鸟化石，D错误。]

　生物进化导致生物的多样性和适应性

1．生物进化的方式

2.生物的进化导致了生物物种的多样性

生物多样性及其之间的联系

(1)遗传(基因)多样性：由于生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，进而出现了多样性。

(2)物种多样性：基因的多样性决定了蛋白质的多样性，基因多样性是形成物种多样性的根本原因，蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。

(3)生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。

(4)生物多样性形成的原因

①从分子水平看

②从进化的角度看

生物的变异是不定向的，而自然选择是定向的，有利的变异逐代积累，从而形成了适应环境的新类型，而环境是多变的，不同的变异类型适应不同的环境，逐渐形成了适应各种环境的多种多样的生物。

合作探究：1．根据你的理解，分析三种生物多样性之间的关系。

提示：基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响基因多样性。

2．物种之间的协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的吗？

提示：不是。物种之间的协同进化有通过种间互助实现的，如某种兰花和专门给它传粉的蛾；也有通过种间斗争实现的，如猎豹和斑马。

1．古生物学家发现的最早的驯养狗化石，距今大约有3.3万年。该化石与现代格陵兰犬在形态大小上最为接近，而与狼在牙齿特征上特别相近。下列叙述正确的是(　　)

A．现代格陵兰犬与狼的基因库没有差异

B．狼的存在不利于增加食草动物的多样性

C．新物种的形成都要经历漫长的进化历程

D．了解这一进化历程的主要依据是化石

D　[经过长期的选择作用，现代格陵兰犬与狼已经形成了不同的物种，存在生殖隔离，现代格陵兰犬与狼的基因库具有明显差异，A错误；狼的存在对食草动物而言起了选择作用，促进生物进化，故对食草动物是有利的，B错误；隔离是新物种形成的必要条件，生殖隔离是新物种形成的标志，大多数物种的形成是由长期的地理隔离达到生殖隔离，有些物种可以不通过地理隔离直接产生生殖隔离 ，如多倍体植物的形成诱导多倍体，C错误；生物多样性经过了漫长的进化历程，进化的主要依据是化石，D正确。]

2．研究表明，生物多样性是生物进化的结果，而生物的多样性和适应性与生物进化的方式有关。下列说法错误的是(　　)

A．现代爬行类、现代鸟类、现代哺乳类是由早期爬行类经过分歧进化逐步形成的

B．鸟和蝙蝠具有相同功能的翼和翼手，是因适应飞翔生活而趋同进化形成的

C．协同进化促进了多种类型生物的出现，丰富了生物多样性

D．五界系统包括原核生物界、原生生物界、病毒界、植物界和动物界

D　[五界系统包括原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界，没有包含病毒。]

[课堂小结]

1．人体内残留了哺乳动物体内相当发达的阑尾，这可作为生物进化中哪一方面的证据(　　)

A．化石证据

B．比较解剖学证据

C．胚胎学证据

D．生物遗传方面的证据

B　[人体内残留了哺乳动物体内相当发达的阑尾，属于比较解剖学证据。]

2．黑猩猩与人类在基因上的相似程度大约为99%。这个事例可以说明    (　　)

A．人类和黑猩猩的共同祖先是森林古猿

B．人类是由黑猩猩经过漫长的年代进化而来的

C．人类和黑猩猩有较近的亲缘关系   

D．生物具有遗传和变异的特性   

C　[黑猩猩与人类在基因上的相似程度表明人类和黑猩猩具有较近的亲缘关系，有共同的祖先。]

3．某种兰花有细长的花矩(如图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是(　　)

A．蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向

B．花矩变长是兰花新物种形成的必要条件

C．口器与花矩的相互适应是共同进化的结果

D．蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长

C　[生物变异是不定向的，A错误；新物种形成的必要条件是隔离，B错误；口器与花矩的相互适应是共同进化的结果，C正确；生物的性状是由基因决定的，吸食花蜜不会使蛾的口器变长，D错误。]

4．下列关于协同进化与生物多样性的叙述，错误的是(　　)

A．不同物种之间可以相互选择协同进化

B．捕食者的存在有利于增加物种的多样性

C．生物多样性的形成就是新物种不断产生的过程

D．生态系统多样性形成的原因可概括为协同进化

C　[协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，故不同物种之间可以相互选择协同进化；捕食者的存在使食物链中的生物通过反馈进行调节，有利于增加物种的多样性；生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性；协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间的协同进化，生态系统多样性的形成是协同进化的结果。]

5.现有G、H、Q、W、X五个有亲缘关系的物种，它们的进化历程及亲缘关系如图所示。

(1)由共同祖先进化形成上述五个不同物种的外部因素是________和________。

(2)H、W两物种都生活在海洋中，体形都为纺锤形的事实能够说明

_______________________________________________________

_____________________________________________________。

(3)如果W物种始终处在一个没有地理隔离的环境中，W物种在它所生存的环境中会进化吗？________。为什么？

_______________________________________________________

_____________________________________________________。

[解析]　(1)物种的形成需要经过隔离，一个物种在特定的环境中生存时，必然受到环境的自然选择。              (2)这是一种趋同进化现象，是相同环境定向选择的结果。(3)生物是随着环境的变化在不断进化的。

[答案]　(1)自然选择　隔离　(2)自然选择是定向的(环境对生物的选择是定向的)　(3)会　生物在繁衍过程中会产生各种可遗传的变异，W物种所处的环境条件也会不断地发生变化