生物多样性形成

生物多样性形成

一、教学目标

①知识目标：1.概述生物多样性与生物进化的关系 2.知道生物多样性中遗传多样性和生态系统多样性的形成，说出物种多样性形成的过程，进一步树立进化的观点

②能力目标：通过探究活动“温室效应对落叶松种群发展趋势的影响”发展学生根据信息资料作出合理判断的能力

二、重点难点：

物种多样性的形成（即物种的形成）

三、教学过程

㈠导入新课：

师：同学们，上节课我们学习了生物多样性，我们来复习一下：

二倍体小麦和四倍体小麦是不是一个物种？为什么？

生：不是。因为二倍体小麦和四倍体小麦杂交后代不可育。

师：很好。二倍体小麦和四倍体小麦不是一个物种。物种的概念是自由交配，后代可育。不同的物种间存在生殖隔离。

所谓生殖隔离，就是指不同物种在自然条件下无法交配，即使能交配也不能产生后代，即使产生后代，后代也不可育的隔离机制。

还有一种隔离机制，叫做地理隔离。由于地理屏障(如河流、山脉、海洋等等)使同一个物种的两个种群彼此隔开，阻碍了生物的自由迁移、交配、基因交流。比方说，我们上节课讲的济南的灰喜鹊和日本的灰喜鹊，这两个种群之间隔着海洋，即使不存在生殖隔离，也没法交配，他们之间就存在地理隔离。长时间的地理隔离往往导致生殖隔离，最后形成两个新的物种。

不同的物种之间，基因库是有很大差别的，那么什么是基因库呢？基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因。他强调全部个体，全部基因。我问一个问题，一个地区中枯叶蝶的基因库是指枯叶蝶所具有的所有基因么？

生：不是，还有毛毛虫的。

师：很好。基因库是强调所有个体，蝴蝶是完全变态的昆虫，幼虫中所包含的基因也应该属于枯叶蝶的基因库中。

上节课我们简单介绍了生物多样性的现象，只是知其然，但不知其所以然。这节课，我们来学习一下生物多样性是怎样形成的。

㈡中心授课：

师：生物多样性包含三个方面的内容-----

生：遗传多样性，物种多样性，生态系统多样性。

师：其中，物种多样性是生物多样性最直观、最基本的表现。物种的形成导致了生物多样性的增加，生物多样性的形成集中反映在物种的形成上。

我们先来看一个视频【人类的进化视频】

刚才的视频用幽默诙谐的方式把人---这个物种的形成快速重演，那么，物种究竟是怎样形成的呢？

一、物种多样性的形成

师：物种的形成分为两种：渐变式物种形成和骤变式物种形成。

⑴渐变式物种形成

师：先来看一下渐变式物种形成。同学们来看一下课本上的探究活动--温室效应对落叶松发展趋势的影响，仔细阅读材料之后，思考下面的几个问题。试着运用初中学过的生物进化理论来解决。

Ⅰ若温度持续升高，华北落叶松的分布范围变小了，可能的原因是什么？

生：种群中不存在耐热性的变异个体，只能分布在它所适应的原温度范围，这样的话，它的分布范围变小。

Ⅱ若温度持续升高，华北落叶松的分布范围没有发生变化或者分布范围更大了，可能的原因是什么？

生：根据现代生物进化理论，华北落叶松种群中可能存在具有耐热性的变异个体，这种变异个体能适应较高温度而在温度较高的环境大量繁殖，分布的地域范围和温度范围会因此而变大。

我们把刚才两个问题总结一下：

咱们初中学过达尔文生物进化论，一个物种种群中有各种各样的遗传变异，这些变异经过自然选择，适应环境的变异保留下来，而不适应的就被淘汰了，用八个字来概括，就是“物竞天择，适者生存”。若温度持续升高，华北落叶松分布范围的变化到底会怎样，取决于华北落叶松种群是否具有耐热性的变异个体，即华北落叶松种群的遗传多样性的丰富程度。若不出现耐热性的变异个体，分布范围将有可能向高纬度高海拔地区转移，若存在耐热性的变异个体，分布范围就会变大。【图】

Ⅲ经过长时间的自然选择，华北落叶松可能的发展趋势是什么？

生：也许灭绝，也许进化成为新物种，也许分布的范围会发生变化，形成许多新物种。师：很对。大家看书上的图，经过长时间的自然选择，华北落叶松也许不含有耐热性的个体，不适应温度的逐年升高，就灭绝了，也许华北落叶松中含有耐热性的个体，最终进化成为耐热性的新物种，也许它的分布的范围会发生变化，形成多个亚种，进而形成许多新物种。这一切都决定于它的遗传多样性。

①继承式物种形成

如果华北落叶松经过几万年的自然选择，最终形成了耐热性的物种，这就物种形成的方式叫继承式物种形成。

物种A经过漫长的地质年代的演变，经过自然选择，逐渐积累微小变异而发展形成新种B。物种B形成后，A种不复存在。

田螺例子

②如果不同地域的华北落叶松按照各自的自然条件而逐渐分化，然后再发展出生殖隔离，形成两个或多个新种，这种物种形成方式叫做分化式物种形成。

原始物种A分布到不同的地理区域，形成种群B、C、D、E，这时候它们还是可以进行自由交配的，它们还没有生殖隔离，但是各种群之间由于地理隔离，比如山脉河流的障碍，或者是迁移到不同的岛上，导致了它们之间不能进行交配，也就中断了他们之间的基因交流。各个种群都会发生各种的可遗传的变异，在新地区内，自然选择便会按照其自然条件保留下某些个体，这些个体适应当地的环境或生活方式而逐渐产生出新的变异，并各自发展成新的种群，逐渐产生生殖隔离，这时候，即使它们有机会再生活在一起，彼此也不能杂交或杂交不育，各自形成新的物种（物种BCDE）。例子。

物种BCDE产生后，物种A还存在么？是存在的。

分化式物种形成是物种形成的一般过程，我们总结一下：

师：现在，假设我们正乘坐着**号考察船，前往加拉帕戈斯群岛，考察那里各种地雀的进化情况，我们能够发现什么？可以从地雀的食性、喙的大小和形状来考察。

生：我们发现地雀的食性大不相同，有吃种子的，有吃仙人掌的，有吃幼芽的，还有吃昆虫的。

师：很好，我们的考察很成功啊。那我再问一个问题，这些地雀看上去很相似，但又有差别，他们是怎样形成的？是我们刚才所讲的哪种物种形成方式？

生：分化式形成方式。

师：非常好，看来同学们已经了解了刚才所学的内容。继承式物种形成和分化式物种形成都属于渐变式物种形成，这种物种形成的速度是比较慢的，一般要经过几万年甚至十几万年才会形成比较稳定的新物种。下面我们来看一个比较快速、跳跃的物种进化方式---骤变式物种形成。

⑵爆发式物种的形成

爆发式物种形成往往是种群内少数个体，由于个体的染色体结构变异、染色体加倍以及远源杂交，再经自然选择比较快速的形成生殖隔离，成为新的物种。

比方说，8倍体小黑麦的形成：普通小麦（六倍体）和黑麦（二倍体）杂交，产生的后代是异源四倍体，高度不育，再将其染色体加倍就形成了八倍体小黑麦，这时候的八倍体是可育的，这样，只经过两到三代就能产生新物种。多倍体一旦形成，它和原来的物种就发生生殖隔离，因而成了新物种。

多倍体在动物界极少发生，在植物界却相当普遍，例如普通小麦、棉花、甘蔗、香蕉等。

⑶协同进化（共同进化）

生物都生活在一定的生态环境中，并不是孤立存在的。它既要受到无机环境的影响，还要受到其他生物的影响。

①生物与无机环境之间的共同进化

师：地球形成时，原始大气中是没有氧气的，主要由二氧化碳、一氧化碳，甲烷和氨组成，但是随着光合细菌的出现，使得大气中有了氧气，氧气的出现又使生物由无氧呼吸逐渐变化成了有氧呼吸。光合作用产生的大量氧气在紫外线的照射下，形成臭氧，形成臭氧层，阻隔了大量有害的紫外辐射，使生物可以离开原始海洋到达陆地，从水生生物变为了陆生生物。

②生物之间的共同进化

师：生物不但要受到无机环境的影响，还要受到其他生物的影响，并与其他生物发生关联，保持相互协调，相互选择，协同进化。

达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距，花距的顶端贮存着花蜜，可以为传粉的昆虫提供食物。达尔文认为，这种花的形成绝不是偶然的，肯定存在这样的昆虫，它们生有同样细长的口器，可以从花距中吸食花蜜，要不然，这种花就不能完成传粉，这一物种也就不可能存在。大约50年以后，研究人员果然发现了这样的蛾类。这充分证明了物种之间不是孤立存在，而是是相互作用的，它们共同作用，协同进化。

我们再来看这两幅图，都是捕食者与被捕食者，斑马中有奔跑快和奔跑慢的个体，奔跑慢的个体被猎豹所捕食，所以斑马的速度越来越快，而猎豹中也有跑得快和跑得慢的个体，跑得慢的个体因为无法捕食到斑马而被饿死，所以，猎豹的奔跑速度也越来越快。这也是协同进化的典型事例。

那么，捕食者的存在是否对被捕食者有害而无益？