高中生物 7.1现代生物进化理论的由来课件39 新人教版必修2.ppt

关于生命起源的几个假说 神创论 上帝造人 女娲造人 自生论 泥土变鱼 宇宙生命论化学进化说 第一节现代生物进化理论的由来 拉马克 l b lamarck 1744 1829 一 拉马克的进化学说 意义 否定了神创论和物种不变论 奠定了科学的生物进化论的基础 生物不是神造的 而是由古老生物进化来的 生物是由低等到高等逐渐进化的 生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传 食蚁兽的舌头之所以细长 是长期舔食蚂蚁的结果 用进废退 用进废退是指一种动物由于若干世代中经常使用某器官 就会使该器官得到发展 或者历代少用甚至不用某器官 就会使该器官退化以致完全丧失 获得性遗传 由于环境影响或用进废退所获得的变异性状 可以通过繁殖遗传给后代 按照用进废退法则推理未来人是怎样的 拉马克认为生物进化原因 是 用进废退 是 获得性遗传 先进之处 优点 最早提出 进化 不足之处 获得的性状不一定能遗传 达尔文的评价 拉马克的进化思想动摇了 神创论 的基石 敲响了 目的论 的丧钟 为进化论的胜利铺平了道路 22岁那年 达尔文以博物学者的身份登上 贝格尔 号远航考察船 随船进行为期五年的环球科学考察 二 达尔文的 自然选择学说 1 达尔文 达尔文 物种起源 1859年 1860年6月30日 物种起源 发表后不久在牛津大学举行了一场著名的论战 我宁愿来自猴而不愿来自以文化和口才为偏见和谎言服务的文化人 究竟是你的祖父一族还是你的祖母一族从猴子传承而来的 牛津主教韦尔伯福斯 赫胥黎 鳕鱼的年产卵量是500万粒 有人计算过 如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼 那么不出6年 整个大西洋就会被鳕鱼塞满 各种生物都有极强大的生殖力 但是自然界中各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定 2 自然选择学说 的主要内容 一对家蝇繁殖一年 若每代1000个卵 如果后代不死亡 后代可以把整个地球覆盖2 54cm之厚 人可能是繁殖能力最小的 一对夫妻最多的能产生十几个子女 若以每对夫妻平均生三个子女 平均30年传递一代计算 每隔50年人口就将增加一倍 只需数百年时间世界人口就将达到几万亿人 显然 这是不可能的 动物 植物和微生物的繁殖能力比人强很多很多倍 若全部后代都能成活下来 只要很短时间就会超出环境的承受能力 生存斗争 生物为争夺有限的生活条件 产生生存斗争的原因 生物大量死亡 少量存活 对生物个体往往有害 但对生物物种是有利的 生存斗争产生的结果 种内斗争 种间斗争 生物与无机环境之间的斗争 生存斗争范畴 食物 水 空间 配偶 阳光等 遗传和变异具有普遍性变异具有不定向性 有遗传物种才能稳定存在 有变异生物界才会绚丽多彩 即世界上没有两个生物个体是完全相同的 这种变异是随机产生的 而非按需要向一定的方向发生 如生物变异产生的后代 有的比亲代更适应环境 有的却不适应环境 即 不定向变异 自然选择 适应环境 内容 过度繁殖 外因 基础 生存斗争 动力 手段 遗传 变异 内因 适者生存 结果 在生存斗争中 适者生存 不适者被淘汰的过程 就是自然选择 长颈鹿的祖先 过度繁殖 生存斗争 长颈 长肢个体 遗传积累 适者生存 现代长颈鹿 变异 长颈 长肢个体 短颈 短肢个体 自然选择学说怎么解释长颈鹿的进化 自然选择 3 达尔文自然选择学说的评价 积极意义 局限性 1 解释生物进化的原因2 揭示生物多样性的原因3 解释生物适应性的形成 拟态 保护色 警戒色 1 对于遗传和变异的本质不能作出科学解释2 对生物进化的解释局限于个体水平3 强调物种形成都是渐变的结果 无法解释物种大爆发现象 三 达尔文以后进化理论的发展 性状水平 深入 基因 分子 水平 以生物个体为单位 以种群为基本单位 形成以自然选择学说为基础的现代生物进化理论 认识到了遗传和变异的本质获得性遗传的观点 已经被多数人摈弃 第二节现代生物进化理论的主要内容 一种群基因频率的改变和生物进化 个体水平 种群水平性状水平 基因水平 研究生物的进化 仅研究个体的表现性 自然选择学说 是否与环境相适应是不够的 还必须研究群体的基因组成的变化 现代生物进化理论 达尔文自然选择学说的发展 一 种群是生物进化的基本单位 1 种群的概念 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群 种群中的个体并不是机械地集合在一起 而是彼此可以交配 并通过繁殖将各自的基因传给后代 2 基因库的概念 一个种群中全部个体所含有的全部基因 叫做这个种群的基因库 3 基因频率的概念 在一个种群基因库中 某个基因占全部等位基因数的比率 叫做基因频率 4 基因频率的计算 某昆虫种群中 绿色翅的基因为a 褐色翅的基因位a 调查发现aa aa aa的个体分别占30 60 10 那么a a的基因频率是多少 a a 1 此种基因的个数种群中该对等位基因的总数 此种基因的个数 纯合子个体数x2 杂合子个体数 种群中该对等位基因的总数 个体总数x2 通过基因型个体数量计算基因频率 30 30 30 10 36 48 16 60 40 遗传平衡状态 思考与讨论 自然界中生物的自然突变频率很低 而且一般对生物体是有害的 为什么还能够改变种群中的基因频率呢 例如 果蝇约有104对基因 假定每个基因的突变率都是10 5 若有一个中等数量的果蝇种群 约有108个个体 那么每一代出现基因突变数是多少呢 2 104 10 5 个体 108 种群 2 107 二 突变和基因重组产生进化的原材料 1 根据前面所学的你能做出假设吗 探究自然选择对种群基因频率的影响 s s 三 自然选择决定生物进化的方向 2 现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因 1870年桦尺蠖的基因型频率为ss10 ss20 ss70 在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存 使得种群中浅色个体每年减少10 黑色个体每年增加10 以后的几年内 桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢 70 7 26 29 2 14 7 56 1 60 9 26 1 73 9 29 3 13 1 升高 降低 3 在这个探究实验中根据上面的数据分析 变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响 变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗 4 在自然选择种 直接受选择的是基因型还是表现型 变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少 s基因频率增加 许多浅色个体可能在没有交配 产卵前就已被天敌捕食 天敌看到的是桦尺蠖得体色 表现型 而不是控制体色的基因 原因是 淘汰不利变异基因 积累有利变异基因结果是 使基因频率定向改变 结论 自然选择决定生物进化的方向 在自然选择的作用下 种群的基因频率会发生定向改变 导致生物朝一定的方向不断进化 是生物进化的基本单位 产生进化的原材料 决定生物进化的方向 种群 突变和基因重组 自然选择 二隔离与物种的形成 1 物种的概念 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种 简称 种 马 驴 骡 骡子是否为一个物种 马和驴是否是一个物种 思考 62条染色体 64条染色体 63条染色体 生殖隔离 两个鱼塘 如果这两个鱼塘的鱼都是鲤鱼 它们属于一个种群还是两个种群 两个鱼塘的鱼能够发生基因交流吗 为什么 属于两个种群 不能够发生基因交流 因为它们不能生活在一起 地理隔离 隔离 不同物种之间一般是不能相互交配的 即使交配成功 也不能产生可育的后代 这种现象叫做生殖隔离 同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群 使得种群间不能发生基因交流的现象 叫做地理隔离 生殖隔离 地理隔离 二隔离与物种的形成 下图是一个假想的情境 可以帮助你想象和思考 在一个山谷中 有一个鼠种群在 快乐 地生活着 雌鼠和雄鼠之间可以自由交配 繁衍后代 后来山洪爆发了 山谷中形成了一条汹涌的大河 鼠种群的个体 一半在河这边 一半在河那边 就这样过了几千年 下图是一个假想的情境 可以帮助你想象和思考 后来 河流干涸了 两个鼠种群又会合在一起 它们发现彼此大不相同 它们之间还能自由交配吗 下图是一个假想的情境 可以帮助你想象和思考 几千年后 它们发现彼此大不相同 它们之间还能自由交配吗 资料分析 22岁那年 达尔文以博物学者的身份登上 贝格尔 号远航考察船 随船进行为期五年的环球科学考察 资料分析 1 设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后 先在两个岛屿上形成两个初始种群 这两个种群的个体数量都不多 它们的基因频率一样吗 资料分析 由于这两个种群的个体数量都不够多 基因频率可能是不一样的 不同岛屿上的地雀种群 产生突变的情况一样吗 不一样 因为突变是随机发生的 资料分析 对不同岛屿上的地雀种群来说 环境的作用有没有差别 这对种群基因频率的变化会产生什么影响 不同岛屿的地形和植被条件不一样 因此环境的作用会有差别 导致种群基因频率朝不同的方向改变 资料分析 如果这片海域只有一个小岛 还会形成这么多种地雀吗 不会 因为个体间有基因的交流 资料分析 二隔离与物种的形成 2 隔离在物种形成中的作用 地雀 甲岛地雀乙岛地雀丙岛地雀丁岛地雀 突变和基因重组 自然选择 甲岛地雀1 乙岛地雀2 丙岛地雀3 丁岛地雀4 种群基因库改变 2 隔离在物种形成中的作用 隔离是物种形成的条件 自然界中物种形成的方式有多种 经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的一种方式 必要 三共同进化和生物多样性的形成 捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢 捕食 捕食者的存在是否对被捕食者有害无益 捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老 病弱或年幼的个体 客观上起到促进种群发展的作用 精明的捕食者 策略 捕食者一般不能将所有的猎物吃掉 否则自己也无法生存 收割理论 捕食者往往捕食个体数量多的物种 这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面 为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性 在自然界 一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见 昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义 共同进化的含义1 不同物种间的共同进化 地球形成时原始大气中是没有氧气的 但是随着光合细菌的出现 使得大气中有了氧气 共同进化的含义2 生物和无机环境间也存在共同进化 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 这就是共同进化 综上所述 2 生物多样性的形成 1 生物多样性的内容 物种多样性 基因多样性 生态系多样性 化石 埋藏在地层中的古代生物的遗体 遗迹和遗物 石化后形成的 是研究生物进化最直接的证据 2 生物多样性的形成的进化历程 不同地层化石模式图 最早的生物化石 古细菌 距今35亿年 13亿年前真核生物的红藻化石 34亿年前的古细胞化石 前寒武纪地层中的水母化石 前寒武纪生物寒武纪之前 前寒武纪 地球上的生命都是非常低级的 主要是一些单细胞生物 环节动物 节肢动物等 早古生代生物 寒武纪 进入早古生代 一些大型的古生物相继出现 如三叶虫 鹦鹉螺等 出现了生命演化史上的第一次繁荣景象 在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武纪生物群 晚古生代生物晚古生代泥盆纪生物登陆 蕨类植物 总鳍鱼 石炭纪裸子植物 到处是绿色的世界 是煤炭形成的主要地质年代 二叠纪以生物大量灭绝为特征 可能是由于环境的变