高中生物：生物的进化 课件浙科版必修2.ppt

物种约200万种左右 第五章 生物的进化 丰富多彩的生物界是如何形成的 世界上到底是先有鸡还是先有蛋 这个问题困扰了人类几千年 对于这个问题 首先是神学家们作出了 解释 先有鸡 因为上帝创造了鸡 然后让鸡下蛋 随着科学的发展人们不相信上帝了 没了上帝 上帝创造了鸡的 解释 也就没人相信了 现在地球上的各种生物是怎样来的 特创论特创论者认为 在宇宙历史的某一特殊时刻 由上帝一次性创造出各种生物 最初有多少种 现在就有多少种 各种生物之间没有任何的亲缘关系 进化论进化论者认为 现在地球上的各种生物不是神创造的 而是由共同祖先经过漫长的时间逐渐演变而来的 因此各种生物之间有着或远或近的亲缘关系 分类学 亲缘关系越近 结构和功能越相似 起源 有共同祖先 细胞 由真核或者原核细胞组成 分子 遗传物质是dna或者rna 生命活动的承担者是蛋白质 共用一套遗传密码 生命特点 新陈代谢 遗传 变异 进化和适应环境等 2 生物在模式上具有统一性 一 拉马克的进化学说 拉马克最早提出 进化论 的概念 动物学的哲学 1809 拉马克认为 生物是进化的 物种是可变的 生物进化机制是用进废退与获得性遗传 即 动植物生存条件的改变是生物变异产生的根本原因 环境引起的变异具有一定有利倾向 自然选择学说 一 提出者 英国博物学家达尔文 1859年在 物种起源 一书中提出 是进化论的中心内容 二 自然选择学说的主要内容 1 过度繁殖 2 生存斗争 3 遗传和变异 4 适者生存 2 生存斗争 1 概念 生物个体 同种或异种 之间的相互斗争 以及生物与无机自然条件 如干旱 寒冷 之间的斗争 赖以维持个体生存并繁衍种族的自然现象 2 原因 生物的过度繁殖 生物赖以生存的生活条件 如食物和空间 有一定的限度 3 结果 大量生物个体死亡 少量生物个体生存 种内斗争 种内互助 1种内关系 2种间关系 共生 寄生 竞争 捕食 例一 社会性昆虫 例二 非社会性生物 eg蚂蚁 蜜蜂 eg蝗虫 鱼类 某些哺乳类等 同种生物生活在一起 通力合作 共同维护群体的生存 如 群聚的生活的某些生物 聚集成群 对捕食和御敌是有利的 例三 麝牛聚集成群时 遇到狼群 雄牛就围成一圈 头朝外面 把雌牛和小牛围在圈内 可免遭狼群袭击 例四 狼群在追捕马鹿时 常常是几只狼在后面追 另几只狼在前面抄近路堵截 配合默契 它们的阴谋往往能够得成 同种个体之间由于食物 栖所 寻找配偶或其它生活条件的矛盾而发生斗争的现象是存在的 例一 某些水体中 鲈鱼 无其它鱼类 食物不足时 成鱼就以本种小鱼为食 种内斗争 例二 青蛙的蝌蚪 排出有毒物 密度大时 抑制蝌蚪的生长发育 增加幼小蝌蚪的死亡率 例三 猕猴群中 猴王死后 雄猴为争夺 王位 而打得头破血流 生殖季节 公鹿为争夺配偶而相互用角攻击 旁白 生物的种内斗争是残酷的 对于失败的个体来说是有害的 甚至引起死亡 但对种的生存有利的 可以使同种内生存下来的个体得到比较充分的生活条件 对本物种也是一种选择 会使生出的后代更优良些 两种生物共同生活在一起 相互依赖 彼此有利 或对一方有利但对另一方无害 如果彼此分开 则双方或者一方不能独立生存 两种生物的这种关系叫共生 例如 地衣是藻类与真菌共生体 如果用坐标系来表示两种生物的共生关系 则可表示如下 又如 豆科植物与根瘤菌的共生 一种生物寄居在另一种生物的体内或体表 从那里吸取营养物质来维持生活 对寄主有利 对宿主有害 这种现象叫寄生 例如 蛔虫 绦虫 血吸虫等寄生在其它动物的体内 虱和蚤寄生在其它动物的体表 菟丝子寄生在豆科植物上 噬菌体寄生在细菌内部 两种生物生活在一起 由于争夺资源 空间等而发生斗争的现象叫竞争 结果往往对一方不利 甚至于被消灭 如果用坐标系来表示两种生物的竞争关系 则可表示为 指一种生物以另一种为食的现象 例如 草食动物兔以某些植物为食小型肉食动物可以草食动物为食大型肉食动物可以草食或小型肉食动物为食杂食性生物可以植物或动物为食 捕食 如果用坐标系来表示两种生物的捕食关系 则可表示为 3 遗传和变异 1 具有普遍性 2 变异有的对生物生存有利 有的则不利 变异具有不定向性 但具有有利变异的个体 即其性状适应环境的 易在生存斗争中获胜而生存下去 并留下后代 3 有利变异可以传给下一代 4 适者生存 1 概念 在生存斗争中生存下来的生物都是对环境能适应的 被淘汰的生物是对环境不适应的 2 例 a 同一环境下的植物 长得快的会比长得慢的占有广大的地盘 因此发育就好 开花结实就多 b 跑得快的动物比跑得慢的更易得到食物并逃避敌害 自然选择 适者生存 不适者被淘汰的过程 是通过生存斗争实现的 自然选择的结果 使生存下来的生物产生适应性 长颈鹿的祖先 过度繁殖 后代个体间的差异 生存斗争 长颈 长前肢个体 遗传积累 适者生存 长期自然选择 现代长颈鹿 变异 实例 达尔文对长颈鹿进化过程的解释 用农药消灭害虫 开始时 效果显著 但过一段时间后 药效明显下降 是什么原因使害虫产生了抗药性 在农药使用前 本来就存在抗药性变异的个体 农药杀死的是不具抗药性的个体 具有抗药性的个体保留了下来 并把抗药性遗传给了后代 农药对害虫的抗药性变异起了定向选择作用 抗药性变异经过遗传逐代积累 最后就形成了具有抗药性的新品种 农药对其就不起作用 达尔文的自然选择学说 内容 过度繁殖 生存斗争 遗传和变异 适者生存意义 科学地解释生物进化的原意 生物的多样性和适应性 有助于人们正确地认识生物界局限性 不能科学地解释遗传和变异的本质及自然选择如何对遗传和变异起作用 达尔文把这种在生存斗争中 适者生存 不适者被淘汰的过程 叫做自然选择 达尔文认为 自然选择是进化的重要动力和机制 自然选择 人工选择 人们根据自己需要 培育出新品种 挑选合乎要求的变异个体 淘汰其他 数代选择所需变异被保存 生物普遍存在变异 选择是进化的动力 人工培育的新品种 现代生物进化理论的基本观点 1 种群是生物进化的基本单位 2 生物进化的实质是种群基因频率的改变 3 突变和基因重组 自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节 通过它们的综合作用 种群产生分化 最终导致新物种形成 4 突变和基因重组产生生物进化的原材料 5 自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向 6 隔离是新物种形成的必要条件 一 种群是生物进化的基本单位 1 种群概念 生活在一定区域的同种生物的全部个体 卧龙自然保护区猕猴 例 判断下列是否属于种群 1 一个池塘中的全部鲤鱼 2 一个池塘中的全部鱼 3 一片草地上的全部植物 4 一片草地上的全部蒲公英 物种 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 物种是生物分类的基本单位 是一种自然的类群 生殖隔离 不同物种的个体之间一般不能相互交配 或者交配后不能产生可育后代 判断生物个体间是否同一物种的标准 是否存在生殖隔离 3 基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因 4 基因频率 在一个种群基因库中 某个基因占全部等位基因数的比率 概念 例1 从种群中随机抽出100个个体 测知基因型为aa aa和aa的个体分别是30 60和10个 那么a和a的基因频率是多少 解 a基因的基因频率为 a基因的基因频率为 基因频率 纯合子频率 1 2杂合子频率 40 30 100 100 1 2 60 100 100 60 10 100 100 1 2 60 100 100 40 a a 100 60 例2 某工厂有男女职工各200名 经调查 女性色盲基因的携带者15人 患者5人 男性患者11人 那么这个群体中色盲基因的频率为多大 xb 15 5 2 11200 2 200 6 4 基因频率改变的原因 基因突变 基因重组 自然选择 5 生物进化的实质 是种群基因频率发生变化的过程 物种和种群的区别 种群具备 三同 即同一时间 同一地点 同一物种 同一物种的不同种群不存在生殖隔离 交配能产生可育后代 主要是形态特征和能否自由交配产生可育后代不同物种间存在生殖隔离 二 突变和基因重组产生进化的原材料 1 突变指基因突变和染色体变异 2 突变的有害和有利并不是绝对的 它取决于生物的生存环境 3 突变和基因重组只产生生物进化的原材料 不能决定生物进化的方向 19世纪 桦尺蠖种群中黑色基因 s 频率为5 浅灰色基因 s 频率为95 20世纪 桦尺蠖种群中黑色基因 s 频率为95 浅灰色基因 s 频率为5 三 自然选择决定生物进化的方向 四 隔离导致物种形成 隔离 指不同种群间的个体 在自然条件下基因不能自由交流的现象 分布在不同自然区域的种群 由于高山 河流 沙漠等的障碍 使彼此间无法相遇而不能交配 地理隔离 生殖隔离 种群间的个体不能自由交配 或者交配后不能产生出可育后代 东北虎 华南虎 物种形成过程 种群 地理隔离 小的种群 自然选择 基因频率产生改变 生殖隔离 新物种 经过长期的地理隔离而达到生殖隔离 现代生物进化理论的基本观点 1 种群是生物进化的基本单位 2 生物进化的实质是种群基因频率的改变 3 突变和基因重组 自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节 通过它们的综合作用 种群产生分化 最终导致新物种形成 4 突变和基因重组产生生物进化的原材料 5 自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向 6 隔离是新物种形成的必要条件 哈迪 温伯格定律可用数学方程式表示 p q 2 p2 2pq q2 1 三 遗传平衡定律 哈代 温伯格定律 在一个大的随机交配的种群里 基因频率和基因型频率在没有迁移 突变 选择的情况下 世代相传不发生变化 并且基因型频率由基因频率所决定 平衡被打破的因素 基因频率改变遗传漂变 小种群的偶然事件非随机交配 交配有选择基因迁移 个体的迁入和迁出突变 少数有利突变自然选择 基因频率和基因型频率改变 aa aa aa的个体分别占81 18 1 现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较 物种形成的方式 1 趋异进化 源于同一祖先的生物在不同的环境中向不同方向进行适应进化 形成许多新物种 彼此的器官结构基本相似而功能不同 同源性 趋异进化平行进化 异源性 多倍体形成趋同进化协同进化 方式 经历漫长的进化时间 如225百万年前出现最早的哺乳动物 进入新生代 65百万年前 走向兴盛 夏威夷群岛上的蜜旋木雀 大约500万年前 偶然原因使少量蜜旋木雀进入某小岛 丰富的食物资源和各种栖息地 促使它们迅速繁殖并迁移其他岛屿 通过趋异进化方式 形成喙形各异的多种蜜旋木雀 细菌抗药性的快速进化 细菌生命周期短 繁殖速度快 易受环境影响 产生明显变异 细菌在不同的小环境下会发生趋异进化 抗药性的形成就是典型实例 2 平行进化 源自共同祖先并有亲缘关系的种系 由于同向适应进化 双方的性状相似 3500万年前猫科动物分别独立地进化形成利于捕猎的适应性状 3 种间杂交和多倍体形成 4 趋同进化 源于不同祖先的生物 由于相似的生活方式 体型或部分形态结构向着同一方向改变 形成同功器官 鲨鱼和海豚生活在水中 相似的选择压力使它们形成流线体型 大戟和仙人掌生活在沙漠 两者外形极其相似而花结构不同 5 协同进化 捕食者与被食者之间 植物与传粉者 寄生者与宿主之间相互驱动 发生彼此关联的进化 生物多样性包括 基因多样性物种多样性生态系统多样性 二 生物进化与生物多样性的形成 1 生物进化的实质是种群的基因频率发生改变 2 共同进化是指不同物种之间 生物与无机环境之间在相