生物进化的原因

第四节生物进化的原因教学目标知识目标（1）了解英国曼彻斯特地区的两种桦尺蛾的数量随环境的变化而改变的事例。（2）概述自然选择学说，形成生物进化的基本观点。（3）通过对自然选择和人工选择的学习，初步了解生物进化的原因以及生物多样性和适应性形成的原因。能力目标（1）初步形成观察能力、分析处理资料的能力。（2）尝试用自然选择和人工选择的理论解释生物进化的现象。情感态度与价值观目标（1）介绍达尔文创立进化论的事迹，学习达尔文严谨的科学态度和坚持真理的科学精神。（2）通过环境变化可以导致生物进化的事实，对学生进行潜移默化的环保教育。19世纪英国的曼彻斯特地区，山清水秀，绿树成荫。那的树林里生活着一种桦尺蛾，它们夜间活动，白天栖息在长满地衣的、浅灰色的树干上。1850年，一些生物学家来这里考察，发现大多数桦尺蛾的体色是浅色的，只有少数是深色的。（深色桦尺蛾和浅色桦尺蛾是自然条件下的变异类型）百年之后，这里变成了工业城市，工厂林立，烟雾弥漫，煤烟杀死了地衣，使树皮裸露，并被熏成黑色。这时又有一些生物学家来考察，令他们惊讶的是，这里的深色桦尺蛾变成了常见类型，而浅色桦尺蠖却成了极少数。百年来桦尺蛾类型的变迁黑色树干上的桦尺蛾1850年：浅色多数,深色少数1950年：深色多数,浅色少数长满地衣树干上的桦尺蛾100年以后，桦尺蛾由浅色占多数变成深色占多数，原因是什么？自然选择的结果，浅色的桦尺蛾在黑色树干上易被捕捉，深色的易幸存下来，繁衍后代。如果人们要使该地区的浅色桦尺蛾重新恢复为常见类型，你认为应该怎么做？治理环境，减少工厂排出的煤烟，使曼彻斯特地区的自然环境尽量恢复正常并得到保护。通过对桦尺蛾体色变化的分析，我们知道了“遗传和变异”是桦尺蛾体色变化的基础，而环境的改变是它体色变化的外在动力，爱吃桦尺蛾的鸟儿对桦尺蛾起到定向选择的作用。动物的体色与周围环境的色彩十分相似，人们把这种体色称为保护色，具有保护色的动物不易被其他动物所发现，这对它躲避敌害或者捕食猎物是十分有利的。几种不同环境中的蛙冬天的雷鸟夏天的雷鸟草丛中的鸟草丛中的虎拟态尺蠖叶状螳螂兰花螳螂若虫某些动物的形态、色泽或斑纹等极似他物，借以蒙蔽敌害，保护自身的现象。除了保护色和拟态，动物的警戒色也有助于生物的生存。拓展延伸警戒色警戒色是指某些有恶臭和毒刺的动物和昆虫所具有的鲜艳色彩和斑纹。使敌害易于识别，避免自身遭到攻击。达尔文（C.R.Darwin,1809-1882），英国博物学家，生物进化论的奠基人。1859年出版的《物种起源》一书，提出了以自然选择学说为主要内容的生物进化理论。达尔文出生在英国的施鲁斯伯里。童年时期的他喜欢打猎、捕捉昆虫、采集野生植物等，对学校开设的课程毫无兴趣而成绩很差。但他努力学习自然科学知识，对神秘的大自然充满了浓厚的兴趣。祖父和父亲都是当地的名医，家里希望他将来继承祖业。1826年，十六岁的达尔文按照父亲的意愿进入爱丁堡大学学习医学，但他对医学也不感兴趣，不久就放弃学医。1828年达尔文的父亲又送他进入剑桥大学改学神学，希望他将来成为一个“尊贵的牧师”。在剑桥大学的三年时间里，达尔文努力地钻研博物学和自然史，还结识了亨斯罗等一批博学的教授学者，并从他们那儿学到了许多自然科学知识和进行科学考察的技能。1831年，达尔文大学毕业。同年12月，亨斯罗教授推荐他以博物学专家的身份去英国贝格尔号军舰进行环球5年的航行考察，达尔文的工作是在还未开发的地区采集动、植物标本、岩石样品和化石标本。正是这次环球考察，使达尔文变成了一位生物进化论者。1836年10月，贝格尔号5年的航行考察结束后，达尔文回到了英国。这时，他不再相信上帝创造万物的观点，认为神创论解决不了他所观察到的事实。经过长期的思考、分析、学习和研究之后，达尔文于1842年写出了长达35页的进化理论的初稿，但他并没有急于发表他的学说，而是在以后的近17年中，不断地增加新的证据，用丰富的事实论证他的理论，并把他的理论系统化。1859年，达尔文出版了《物种起源》这一划时代的巨著。在《物种起源》一书中，达尔文根据20多年来积累的资料，以自然选择学说为中心，从遗传、变异、人工选择、生存斗争和适应等方面论证了物种的起源。该书强调自然选择在生物进化中所起的重要作用，给“神创论”以沉重的打击。自然选择学说的主要内容过度繁殖生存斗争遗传和变异适者生存●●●●地球上的各种生物普遍具有很强的繁殖能力，能产生很多后代。这就是生物的过度繁殖。——过度繁殖举例：大象是一种繁殖很慢的动物，但是如果每一头雌象一生（30～90岁）产仔6头，每头活到100岁，而且都能进行繁殖的话，那么到750年以后，这头雌象的后代就可达到1900万头。虽然自然界里很多生物的繁殖能力都远远超过了象的繁殖能力，但各种生物的数量在一定的时期内都保持相对的稳定状态，这是为什么呢？虽然生物的繁殖能力很强，但其赖以生存的各种资源都很有限，任何生物要想生存下去，就得为获取足够的食物、空间等而进行生存斗争。——生存斗争由于生存斗争，导致生物大量死亡，结果只有少数个体生存下来。所以生物个体的数量不会无限增多。在生存斗争中，什么样的个体能够获胜并继续生存下去，什么样的个体最终会被淘汰呢？那些能够适应环境而继续生存下去的个体是如何产生的呢？生物进化的基础：遗传和变异在自然界中，每个生物个体都有遗传和变异的特性，生物在繁衍过程中会不断产生变异。——遗传和变异在这些变异个体中，只有那些具有有利变异的个体才能在斗争中生存下来，并将这些变异遗传给了下一代；而具有不利变异的个体则容易被淘汰。这就是适者生存，不适者被淘汰的自然法则。——适者生存最先对长颈鹿的长颈作出解释的是法国博物学家拉马克拉马克在达尔文之前就已经认识到生物是不断发生进化的，并提出了两条著名的法则：用进废退和获得性遗传拉马克认为，环境变化是生物变化的原因。环境变化了，使得生活在这个环境中的生物，有的器官由于经常使用而发达，有的器官则由于没有使用而退化；这些变化了的性状，即后天获得的性状是能够遗传的。拉马克认为，长颈鹿的祖先，由于生活在缺乏青草的环境里，不得不经常努力地伸长颈和前肢去吃树上高处的叶子，由于经常使用，颈和前肢逐渐地变得长了一些，并且这些获得的性状能够遗传给后代。这样，经过许多世代，终于进化成为现在所看到的长颈鹿。拉马克认为，动物的变异是由动物本身的意愿所决定的，而且变异是一直向前发展的。达尔文则认为，生物产生了变异以后，是由自然选择来决定其生存或淘汰；长颈鹿的长颈和长的前肢，就是由于自然选择并经过逐代积累而形成的。请用自然选择学说解释长颈鹿长颈的形成原因长颈鹿的个体有差异长颈鹿的进化示意图区别达尔文“自然选择”学说拉马克“用进废退”学说变异的产生变异发生在环境变化之前变异的产生与环境无关变异发生在环境变化之后环境改变导致生物变异进化的决定因素自然环境生物的意愿遗传和变异是生物进化的基础环境的改变是生物进化的外在动力自然选择决定着生物进化的方向生物只有适应不断变化的环境才能生存和发展生物进化的原因：•所以生物进化是自然选择的结果小结人工选择讨论：几个品种的鸡与原鸡相比，它们分别有什么不同？这些品种的鸡是怎样产生的？人工选择•（1）概念：•——根据人们的需要和爱好,对生物发生的变异进行不断选择和培育而形成生物新品种的过程。•（2）过程：•野生祖先产生变异→逐代遗传积累→形成新品种•（3）条件：生物产生变异和饲养环境•（4）人类的作用：决定选择的方向•（5）人工选择的结果：创造动植物新品种比较人工选择和自然选择选择因素结果速度人工选择自然选择人类满足人类自然条件保留对生物有利的性状较快漫长1.生物在繁衍的过程中，会不断地产生变异，其中的许多变异是能够遗传的，这些不断发生的变异是生物进化的基础。2.生物在生存过程中，既要与自然环境进行斗争，又要与其他生物进行斗争。3.在生存斗争中，具有有利变异的个体容易生存下来，具有不利变异的个体则被淘汰，这便是自然选择。4.自然选择是一个长期并且连续的过程，只有经过许多代的选择，逐渐积累有利变异，才能形成新的物种。5.自然选择使不断变化的生物适应于不断变化的环境，所以生物永远在发展进化的过程中，不会停止在一个水平上。6.栽培植物、饲养动物新品种的形成是人工选择的结果。小结请用进化论的观点分析：开始使用杀虫剂时效果比较显著，但随着杀虫剂的继续使用，该害虫表现出越来越强的抗药性。对这一现象的解释是：1.实践证明害虫种群中原来就存在抗药性的个体，个体抗药性的产生是生物的结果。2.存活下来的个体，它们的基因通过活动在种群内迅速扩大和发展。因此当继续使用该种杀虫剂时，害虫表现出越来越强的抗药性。3.杀虫剂的使用对害虫起了的作用，而这种作用是的。变异抗药性生殖选择定向学以致用刚开始使用蚊香的时候，杀蚊子的效果很好，可到后来，效果不明显，请你用达尔文的自然选择学说的观点分析此现象。蚊子有不抗药的，也有抗药的，刚开始使用蚊香时，把不抗药的蚊子杀死，具有抗药性的蚊子保留下来，继续繁殖，后代有抗药的，也有不抗药的，不抗药的被杀死，抗药的继续保留下来。经过一代代选择，蚊子普遍具有了抗药性，所以到了后来使用蚊香时效果不明显。巩固练习1、蜂鸟细长的喙与其采蜜的花的形状有惊人的适应，其主要原因是（）A、上帝创造的B、人工选择的结果C、长期自然选择的结果D、生存竞争的结果C2．导致桦尺蠖体色变化的动力原因是（）A．环境的改变B．体色的变异C．体色的遗传A3、在农田中施用某种农药防治害虫，使用年数越长，效果越差。下列对这一现象的解释中正确的是（）A、农药的质量越来越差B、农药使害虫发生了抵抗农药的变异C、农药选择了害虫中能抵抗农药的变异D、害虫会自然发生并巩固抵抗农药的变异B4．有关生物进化的学说（）A.只有一种B.有两种C.有多种D.没有5．在自然选择中，生物进化的内在原因是（）A．环境的作用B．人为的作用C．天敌的作用D．生物产生变异的作用6．容易在生存斗争中获胜而生存下来的生物个体一般是（）A．类似亲本的个体B．具有有利变异的个体C．结构复杂的个体D．体型高大的个体7．同一种蝗虫，生活在青草中的体色为绿色，生活在枯草中的体色是枯黄色，以达尔文的观点看，这是（）A．生存斗争的结果B．自然选择的结果C．人工选择的结果D．用进废退的结果CDBB7、达尔文在环球考察中发现，远离大陆的克格伦岛上经常刮暴风，岛上的树木花草都很低矮，这里的昆虫有的无翅，有的残翅。请分析：•（1）该岛昆虫的祖先存在个体差异，有的有翅，有的无翅或残翅。刮大风时，＿＿＿＿的昆虫会被风刮到海水里淹死而被淘汰。在这里，＿＿＿＿＿＿＿为昆虫的进化提供了选择的材料，＿＿＿＿对这个岛上的昆虫起了选择作用。•（2）暴风对昆虫两种翅的形成所起的作用叫＿＿＿＿＿＿＿，是通过昆虫与大风之间的＿＿＿＿＿＿而实现的。有翅能够遗传的变异大风自然选择生存斗争