高一生物第二节生物进化和生物多样性苏教版

用心 爱心 专心 高一生物第二节高一生物第二节 生物进化和生物多样性生物进化和生物多样性苏教版苏教版 本讲教育信息本讲教育信息 一一 教学内容教学内容 第二节 生物进化和生物多样性 二二 学习内容学习内容 生物进化的基本历程 地质年代划分和主要进化事件 进化的证据 生物进化与 生物多样性的形成 生物的分类 三三 学习目标学习目标 概述生物进化与生物多样性的形成 四四 学习重点学习重点 了解生物进化的基本历程和生物多样性的形成 培养学生的读图 析图能力 五五 学习难点学习难点 了解生物进化的基本历程和生物多样性的形成 培养学生的读图 析图能力 六六 学习过程学习过程 地球从诞生到现在 大约有 46 亿年的历史 最初的生命是经过极其漫长的时间 由非 生命物质通过极其复杂的化学过程 一步一步地演变而来的 目前 地球上已经知道的生 物大约有 200 万种 而且陆续有新的物种被发现 地球上动物 植物和微生物及其所拥有 的全部遗传物质与生存的各种生态系统 共同构成了生物多样性 1 生物进化的基本历程 自从地球上的生命诞生以来 生物经历了一个漫长的进化过程 最古老的生物化石 距今 35 亿年前的古细胞化石 目前已知的最古老的生物化石 是 20 世纪 70 年代在非洲南部地层中找到的距今 35 亿年前的古细胞化石 这些化石具有与 原核细胞相似的结构 对化石年龄的研究表明 约 34 亿 18 亿年前 细菌 蓝藻等生物 已在地球上生长 繁衍 成为当时地球上生物的主要类群 从古生代早期开始 各种类型的藻类和海洋无脊椎动物空前繁荣 化石数量突然增 加 进入真核藻类和无脊椎动物时代 在古生代 原始裸子植物和原始爬行动物等陆生生物出现 原始裸子植物和原始爬 行动物等陆生生物出现并进一步发展 中生代又称为裸子植物和爬行动物的时代 用心 爱心 专心 中生代 原始的哺乳类和鸟类的出现 是中生代在动物进化史上的两个重大事件 新生代 鸟类 哺乳类和被子植物得到了更大的发展 第四纪 诞生了人类 地球上的生物进入到欣欣向荣的快速发展的崭新时期 2 地质年代划分和主要进化事件 地球已有了 46 亿年的历史 虽然我们无法倒转历史的车轮 再现生物进化的真实历 程 但是 通过科学家的不断努力 地球地质年代的划分和生物进化的主要历程已经基本 清楚 地球地质年代的划分及各地质年代的一些主要进化事件 代纪世百万年前植 物动 物 全新世0 01人类破坏 热带雨林加速绝灭人类文明时代 第四纪 更新世2 0 01草本植物广泛分布并多样化许多哺乳类绝灭 现代人类出现 上新世6 2草本被子植物繁盛人科灵长类首次出现 中新世24 6随着森林减少 草原广泛分布类猿哺乳类 草食哺乳类及昆虫繁盛 渐新世37 24许多现代显花植物科的演化叶食哺乳类及类猴灵长类出现 始新世58 37雨量充沛的亚热带森林繁盛所有现代哺乳纲目出现 新 生 代 第三纪 古新世66 58被子植物多样化原始灵长类 草食类 肉食类 虫食类出现 白垩纪144 66显花植物广布 松柏类衰退 恐龙和大多数爬行类绝灭 胎盘哺 乳类和现代昆虫类群出现 侏罗纪208 144苏铁等裸子植物繁盛恐龙繁盛 鸟类出现 大绝灭 中 中 中 生 代 代 三叠纪245 208苏铁 银杏出现 裸子植物 和蕨类统治地球 哺乳类 恐龙类首次出现 珊瑚和 软体动物统治海洋 大绝灭 二叠纪286 245 松柏类出现爬行类多样化 两栖类衰退 石炭纪360 286 成煤时期 森林时代 石松 问荆和蕨类繁盛 两栖类多样化 爬行类首次出现 昆虫类经历第一次大的适应辐射 大绝灭 泥盆纪408 360 种子蕨首次出现 有颌鱼类多样化并统治海洋 昆虫 两栖类首次出现 志留纪438 408低矮的维管植物在陆地出现有颌鱼类首次出现 大绝灭 奥陶纪505 438 海洋藻类繁盛 无脊椎动物广泛分布并多样化 无 颌鱼类及脊椎动物首次出现 古 生 代 寒武纪570 505海洋藻类繁盛具外骨骼的无脊椎动物占统治地位 前寒武纪 4600 百 万年 570 百万年 以前 700 2100 3500 3100 4600 多细胞生物出现 真核细胞首次出现 原核细胞在叠层岩中首次出现 地球形成时期 用心 爱心 专心 3 进化的证据 了解进化历程的主要依据 化石 化石是经过自然界的作用 保存在地层中的古生物遗体 遗物和它们的生活遗迹 化石为研究生物进化提供了最直接的证据 迄今为止 已有记录的化石有几十万种 它们所提供的研究内容是十分丰富的 生物进化的顺序 地球上的生物是从单细胞到多细胞 从简单到复杂 从水生到陆 生 从低级到高级逐渐进化而来的 在生物进化的过程中 许多物种相继绝灭 又有许多新物种不断产生 正是由于旧物 种的绝灭伴随着新物种的产生 才构成了一部轰轰烈烈的生物进化发展史 比较解剖学提供的证据 同源器官 比较解剖学 比较解剖学是对各类脊椎动物的器官和系统进行解剖和比较研究的科 学 比较解剖学对动物同源器官的研究结果 是生物进化的证据之一 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 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 只不过 在进化过程中 由于它们的生活环境不同 同源器官适应于不同的生活环境 逐渐出现了 形态和结构上的差异 例 蝙蝠的翼手 鲸的鳍 猫的前肢 猿的上肢和人的上肢属于同源器官 同源器官 从外形和功能上来看 这些器官很不相同 但是比较它们的内部结构却基本一致 4 生物进化与生物多样性的形成 现在已经有记录的生物大约有 200 万种 而科学家估计自然界的生物约有 1000 万种 那么 这么多样化的生物是如何产生的呢 用达尔文的话说 最美丽的 最奇异的 无 限多的生物类型 是如何 由最简单的类型产生出来的 呢 生物进化与生物多样性的关系 用心 爱心 专心 化石研究证明 早期的爬行动物逐步进化为现代的爬行类 鸟类 哺乳类等动物 从图解分析可知 早期的爬行动物在进化中形成种类繁多的陆生脊椎动物 早期的爬行动物进化形成的杯龙类在进化中形成了包括哺乳类 鸟类在内的多种脊 椎动物 早期爬行动物进化发展图解 图一 早期爬行动物进化发展图解 研究表明 大约 2 亿年前 一类早期的爬行动物逐渐演化为现代的哺乳动物 生物进化和生物多样性的关系 变异是不定向的 种群中适应环境的变异经过日积月累积少成多 就会使同种生物 的不同种群间出现巨大的差异 形成不同的物种 图一显示 早期爬行动物通过进化过程形成了上十个陆生脊椎动物类群 两亿年前 某种兽齿类爬行动物 在两亿年的进化历程中形成了种类众多的哺乳动物家族 生物多样性是进化的必然结果 随着真核细胞的出现和发展 生物的进化进入了新的发展阶段 形成了今天这样五彩 缤纷 生机盎然 复杂多样的生物界 用心 爱心 专心 生物多样性 是指地球上所有生物 它们所包含的基因以及由这些生物与环境相互 作用所构成的生态系统的多样化程度 包括遗传多样性 物种多样性和生态系统多样性 遗传多样性是指地球上生物所携带的遗传信息的总和 物种多样性是指生物种类的丰富程度 生态系统多样性主要是指地球上生态系统的组成 功能的多样性以及各种生态过程的 多样性 5 生物的分类 两界分类系统 1735 年 林奈 C Linnaeus 在前人工作的基础上 提出一个包 括纲 目 属 种四级的多等级分类系统 将生物划分为等级不同的类群或各级大小不同 的单位 虽然当时林奈的分类系统并不能反映各种生物进化的亲缘关系 但他提出的多等 级的分类方法还是被人们所采纳 林奈还以生物能否运动为标准 将生物分别归入动物界 和植物界 这种两界分类系统被广泛地应用 三界系统 赫克尔 19 世纪前后 由于显微镜的发明和使用 人们发现许多单 细胞生物是有动 植物两种属性的中间类型的生物 如裸藻 甲藻等既可自养 有的也可 异养生活 因而赫克尔将原生生物 包括细菌 藻类 真菌和原生动物 粘菌等 另立为 界 提出原生生物界 植物界 动物界的三界系统 五界系统 魏泰克 随着电子显微镜技术的发展 生物学家发现细菌 蓝藻细胞 结构无核膜 核仁及膜结构形成的细胞器 从而与其他真核细胞生物有显著的不同 应另 立为界 1959 年 魏泰克根据细胞结构的复杂程度及营养方式的不同 将细菌和蓝藻 真 菌从植物界中分出 分别另立为界 提出五界分类系统 即原核生物界 包括细菌和蓝藻 等 原生生物界 单细胞真核生物 植物界 真菌界和动物界 美国学者 R W 惠特克 1969 年把真核生物分为 4 界即 原生生物界 真菌界 植物界和动物界 它们组成了一个纵横统一的系统 从纵的方面它显示了生命历史的三大阶段 原核单 五界系统特 征类 别代表生物 原核生物 界 没有核膜将遗传物质与细 胞质分开 都是一些微小 的单细胞生物 古细菌 细菌等 古细菌 产甲烷细 菌 细菌 鼠疫杆菌 原生生物 界 最简单的真核生物 一般 为单细胞 或多细胞群体 大部分生活在水环境中 原生动物 真核单 细胞藻类等 霉菌 青霉 担子菌 花菇 真菌界 真核细胞 但无叶绿素 不能进行光合作用 大多 营腐生生活 霉菌 担子菌等 原生动物 草履虫 真核藻类 甲藻 衣 藻 植物界 真核多细胞 有细胞壁 多数植物体具有根 茎 叶和繁殖器官的分化 能 进行光合作用 自养 苔藓植物 蕨类植 物 裸子植物 被 子植物等 苔藓植物 地钱 裸子植物 苏铁 动物界 真核多细胞 无细胞壁 大多数动物体结构复杂 具有完善的器官系统 一 般能运动 异养 腔肠动物 扁形动 物 环节动物 节 肢动物 脊椎动物 鱼类 两栖类 爬行类 鸟类 哺 乳类 等 腔肠动物 水母 节肢动物 瓢虫和蚜 虫 爬行类 眼镜蛇 鸟类 丹顶鹤 哺乳 类 金丝猴 用心 爱心 专心 细胞阶段 真核单细胞阶段和真核多细胞阶段 具有三个分支 在横的方面它显示了进 化的三大方向 营光合作用的植物 为自然界的生产者 分解和吸收有机物的真菌 为自 然界的分解者 以摄食消化有机物的方式进行营养的动物 为自然界的消费者 同时又是 分解者 目前科学界倾向于五界系统 五界生物之间的关系可以用进化树来表示 图二 图二 五界系统没有反映出非细胞生物阶段 我国著名昆虫学家陈世骧等提出应再加一个病 毒界 对病毒界有异议的问题之一是关于病毒的地位 病毒是一类非细胞生物 究竟其是 原始类型还是次生类型仍无定论 六界系统 三原界系统 伍斯 分子生物学的发展 特别是 rRNA 和 rDNA 的序 列分析为整个生物界系统发育的研究提供了大量的数据 分子系统发育学已经表明 传统 的魏泰克五界系统并不完全代表生物的五个进化谱系 伍斯 Woese 和伍夫 Wolfe 提出原核生物在进化上有两个重要分支 应将原核生 物分为二界 古细菌界 包括产甲烷菌 极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌 和真细菌界 包括古 细菌以外的其他原核生物 蓝藻 真细菌等 真核生物分四界 原生生物界 真菌界 动物界和植物界 因此 提出六界分类系统 1990 年 伍斯根据分子生物学的研究资料 对生物分类提出新的建议 认为整个生物 界可以区分为三个独立起源的大类群 即形成三个原界 古细菌原界 真细菌原界和真核 生物原界 典型例题典型例题 1 推测地球上最早诞生的原始生命的代谢类型是 A 自养需氧型 B 自养厌氧型 C 异养需氧型 D 异养厌氧型 分析 分析 因为原始大气中没有氧气 所以断定为厌氧型 生命的诞生一定是在原始地球 有机物极其丰富的情况下才可能完成的 最早的生命的简单结构还不足以完成把无机物转 化成有机物 所以是异养型而不是自养型 答案 D 2 地球上出现了真核生物以后 能加快生物进化的进程 其根本原因是 A 真核生物种类多 B 真核生物分布广 C 通过有性生殖 增强生物的变异性 D 真核生物形态多样 解析 解析 发生在有性生殖过程中的基因重组会带来丰富的变异 这些变异为生物的进化 用心 爱心 专心 提供了原材料 答案 C 3 已知物种 A 的化石比物种 B 的化石在地层中的出现晚得多 由此可 知 A 物种 A 比物种 B 数量多 B 物种 A 比物种 B 结构复杂 C 物种 A 一定从物种 B 进化而来 D 物种 B 一定从物种 A 进化而来 分析 分析 根据生物进化的趋势 越早出现的生物越简单 越低等 答案 B 4 下列关于生物进化与生物多样性之间关系的描述中 不正确的是 A 早期的爬行类在进化过程中 有些消失了 有些则进化为适应陆地 水体等不同生 活环境的现代爬行动物 B 鸟类起源于早期的爬行类 在进化过程中出现水生 陆生和飞翔生活的种类 C 两栖类起源于早期的爬行类 在进化过程中出现水生 陆生生活的种类 D 哺乳类起源于早期的爬行类 在进化过程中出现适应淡水 海水 沙漠 森林等环 境的种类 分析 分析 爬行类是真正的陆生动物 两栖类比爬行类低等 C 不正确 5 造成野生动植物濒危和灭绝的主要原因是 A 自然选择 B 物种退化 C 人类对野生动植物资源的开发和利用 D 人类对野生动植物的过度狩猎或采伐 对它们的栖息地环境的污染和改变 分析 分析 自然选择只淘汰不适应环境的生物 并且要经历漫长的时间才能与周围环境和 谐统一 但由于人类的生产活动破坏了生物的栖息地环境而造成大量生物死亡 形成濒危 物种 甚至灭绝 答案 D 6 现有以下生物 蓝藻 草履虫 青霉菌 酵母菌 平菇 地钱 苏铁 小麦 蜗 牛 扬子鳄 丹顶鹤 金丝猴 11 12 请按照生物的五界系统分类 填写下表 五界系统生 物 原核生物界 原生生物界 真菌界 植物界 动物界 答案 五界系统生 物 原核生物界 原生生物界 真菌界 植物界 动物界 11 12 模拟试题模拟试题 答题时间 70 分钟 一 选择题 1 鼎湖山是我国建立的第一个国家级自然保护区 因其完整保存了具有 400 多年历史的 用心 爱心 专心 地带性植被 南亚热带季风常绿阔叶林 被中外科学家誉为 北回归线沙漠带上的绿洲 建立该自然保护区的主要目的是为了保护 A 生态系统 B 种群 C 群落 D 物种 2 关于生物多样性的保护正确的是 A 自然保护区的功能是接纳各地迁移和捕来的野生动物并加以保护 B 鼓励人们进入保护区 给鸟类建巢 喂食 C 迁地保护就是把大批野生动物迁入动物园 水族馆等进行保护 D 对于珍稀濒危物种 禁止一切形式的猎采和买卖 3 关于生物进化的趋势 错误的是 A 从低等到高等 B 从水生到陆生 C 从蕨类到海洋藻类 D 从卵生到胎生 4 原始生命出现之后 下列最符合生物进化的实际情况的是 A 光合作用 厌氧呼吸 有氧呼吸 B 厌氧呼吸 光合作用 有氧呼吸 C 有氧呼吸 光合作用 厌氧呼吸 D 厌氧呼吸 有氧呼吸 光合作用 5 紫茎泽兰是外来入侵物种 如果让其自然生长繁殖若干年后 与原产地紫茎泽兰相 比 A 基因库变化相互影响 B 性状始终保持一致 C 进化方向发生变化 D 很快产生生殖隔离 6 2002 年底 我国农业部发出通知 禁止引进被称为 食人鱼 的肉食性锯脂鲤 因为 我国南方地区有该鱼类适宜的生活条件 禁止引进 食人鱼 有利于 A 维护公众的饮食安全 B 维护原有食物链和生物多样性 C 本地鱼类的竞争 形成新物种 D 不同地区之间鱼类的基因交流 7 据我国野生动物保护协会于 2003 年 4 月通报 国家的一级保护动物野生牦牛的数量 近年来急剧下降 目前在青海省境内不过万只 国家一级保护动物藏羚羊也濒于灭绝的境 地 你认为造成这些野生动物大量减少或灭绝的根本性危害和重要原因分别是 A 破坏我国的动物多样性 人们乱捕滥猎 B 一些食物链中断 野生动物繁殖能力下降 C 破坏我国的生物多样性 动物食物缺乏 D 破坏我国的基因库 人们乱捕滥猎 8 下列哪项是环保工作者所不允许的 A 消灭有害生物 B 植树造林 C 建立自然保护区 D 宣传环保知识 增强环保意识 9 保护生物的多样性就是在下列哪三个层次上采取保护战略和保护措施 A 基因 染色体 细胞 B 细胞 物种 生物圈 C 基因 物种 生态系统 D 物种 种群 生态系统 10 下列生物不属于原生生物的是 A 衣藻 B 变形虫 C 纤毛虫 D 蓝藻 11 下列对变异的叙述 错误的是 A 变异的现象在生物界是普遍存在的 B 生物的变异都是可遗传的 C 变异为生物进化提供了原始材料 D 没有变异 地球上就没有数以万种的生物 12 下列对地层中化石出现顺序的叙述 哪一项是不正确的 用心 爱心 专心 A 较古老的地层中 成为化石的生物较简单 较低等 B 较晚近的地层中 有较简单 较低等的生物化石 C 较晚近的地层中 有较复杂 较高等的生物化石 D 较晚近的地层中 没有较简单 较低等的生物化石 13 从某个种群中随机抽出 50 个个体 测知基因型为 AA Aa 和 aa 的个体分别是 15 30 和 5 个 在这个种群中 A 基因的频率为 A 60 B 40 C 100 D 80 14 多选 下列说法正确的是 A 生物的多样性主要表现为物种的多样性 B 优势物种的优势越大 生物的多样性越大 C 遗传的多样性是物种多样性的根本原因 D 从根本上讲 环境决定了生物的多样性 二 非选择题 15 某植物种群 共有 2000 个个体 已知植株 I 和 的基因型和个体数量如下表 请据 表回答下列问题 基因型数量 植株 IAA600 植株 aa400 1 A a 的基因频率分别是 2 若该植物自交 其后代中基因型为 AA aa 的个体分别占 A a 的基因频率分别是 3 如果该植物是严格的自花授粉植物 两年后其基因频率将发生怎样的变化 4 由此可见 进化的基本单位是 进化的原材料由 提供 是否发生 进化决定于 进化的实质是 16 下图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型 A B C D 为 4 个物种及其演化关系 请据图回答 1 物种 A 进化为物种 B C 的两个外部因素是 和 2 甲岛上的物种 B 迁到乙岛后 不与物种 C 进化为同一物种的原因是 3 迁到乙岛的物种 B 进化为物种 D 的原因是 17 英国桦尺蛾黑化问题被认为是一种生物进化的证据 试讨论下列问题 1 以现代达尔文进化理论为基础 自然选择被理解为 当灰色桦尺蛾随机 产生了有利于桦尺蛾生存的可遗传变异 黑色 那么决定这种黑色变异的基因 S 和决 定灰色的基因 s 的变化趋势是 2 有数据表明 在工业发达的地区 桦尺蛾中的 S 基因频率上升到 95 以上 但 是生物科学家认为仍然没有形成新的物种 主要原因是 3 有人认为 桦尺蛾在工业发达的地区发生黑化现象 而在工业不发达的地区保持 用心 爱心 专心 灰色的现象 说明自然选择是不定向的 你赞成这种观点吗 4 有人认为 桦尺蛾黑化现象说明污染的环境促使桦尺蛾发生基因突变 由 s 基因 突变为 S 基因 还有人认为 桦尺蛾黑化现象说明决定桦尺蛾体色的 s 基因发生了多方向 的变异 在工业污染的作用下 黑化的桦尺蛾更能适应环境而逐步增多 你赞成哪种观点 试说明理由 18 大约在距今 10 亿年前 地球上出现了 生物 并通过 分裂方式增殖 这 种分裂方式为 奠定了基础 生物体通过 实现了基因重组 从而加快了生物的 变异和进化 19 根据分类学的记载 地球上生活着的生物约有 200 多万种 但是每年都有新物种被 发现 近年来在深海中 基底 3 000 米的深海热泉孔周围 都发现了以前没有记载的生物 这就说明 生物界的物种还有待人们去继续发现 请根据以上材料分析 1 从分子水平看 生物的性状具有多样性的直接原因是 根本原因是 2 从遗传水平看 生物新性状的出现主要是由于 的结果 而进行有性生殖的 生物后代的不同表现型主要是由于 的结果 3 从进化角度看 生物物种的多样性主要是由于 4 现代生物学研究表明 通过 技术也可以定向地创造出动 植物的新品种和 微生物的新类型 5 以上研究成果 有力地抨击了特创论的以下观点 20 完成生物多样性的有关问题 1 生物性状表现多样性的直接原因是 从分子水平看生物多样性的根本原因 是 从进化的角度看生物多样性产生的原因是 2 保护生物多样性就是在 三个层次上采取保护 战略和保护措施 其中重要而有效的手段是 但对一些珍稀 濒危 繁殖能力很差 的动物 如大熊猫 还需另外采用 等先进手段进行拯救 21 阅读下列材料 分析完成问题 材料一 水稻草丛矮缩病是一种危害水稻生长发育的病毒性疾病 很难防治 后来 科学家们发现了一个野生水稻种群 这个种群对草丛矮缩病具有比较强的抗性 从而为培 育抗草丛矮缩病的水稻新品种找到了必要的基因 材料二 在我国的某海岸 对某些特殊品种的鱼类适时 适量地捕捞成鱼 材料三 我国某县野生甘草的面积在 1967 年为 4 万多公顷 30 年后 已有一半被挖 尽 我国的野马已经绝迹