3-生物進化省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

1、從化石形成條件化石不完備性

2、從化石形成過程分析化石不完備性

3、寒武紀生物大暴發(fā)原因探討？課前１０分鐘討論第1頁第三章

生物進化一生物進化證據(jù)二生物進化主要學說三物種形成原因和方式四生物演化方式和規(guī)律第2頁生物進化含義進化

泛指事物從低級到高級、從簡單到復雜形式轉變。生物進化

指生物與其環(huán)境之間相互作用造成部分或整體生物種群遺傳組成一系列不可逆改變。第3頁生物進化含義是指在生物與其生存環(huán)境相互作用過程中，其遺傳系統(tǒng)隨時間而發(fā)生一系列不可逆改變，并造成對應表型改變。在大多數(shù)情況下，這種改變造成生物總體對其生存環(huán)境相對適應。第4頁一生物進化證據(jù)古生物學證據(jù)胚胎學證據(jù)比較解剖學證據(jù)生物地理學證據(jù)第5頁１古生物學證據(jù)

古生物不一樣種類出現(xiàn)次序反應了生物進化次序，主要表現(xiàn)在：生物不停從低級到高級、水生到陸生、簡單到復雜方向發(fā)展。資料表明，在生物發(fā)展中有大量過渡步驟存在。生物進化與環(huán)境親密相關。第6頁古生物學證據(jù)圖解(1)第7頁古生物學

證據(jù)圖解(2)第8頁２胚胎學證據(jù)在胚胎發(fā)育中，共性特征先出現(xiàn)，特殊性狀后出現(xiàn)。不一樣動物胚胎發(fā)育早期經(jīng)過相同階段，以后才愈來愈分歧。高等動物胚胎發(fā)育經(jīng)過了低等動物胚胎發(fā)育階段。生物重演律。第9頁胚胎學證據(jù)圖解第10頁重演律個體發(fā)育生物個體終生發(fā)育過程系統(tǒng)發(fā)生生物種族發(fā)展史重演律個體發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)生快速重演

第11頁重演律圖解

重演律只是一個簡單、快速過程；可推測進化過程中原始性狀，可繪出系統(tǒng)發(fā)育樹人類胚胎發(fā)育與其它脊椎動物系統(tǒng)發(fā)育比較第12頁３比較解剖學證據(jù)

經(jīng)過不一樣類別動物解剖，比較各種器官結構，確定生物進化同源器官起源相同、結構和部位相同，而形態(tài)、功效不一樣器官（如哺乳動物手、肢、鰭）同功器官生物形態(tài)、功效相同而起源不一樣器官（如鳥和昆蟲翅膀）痕跡器官對于生物體已基本無作用但仍存在器官（如人類毛發(fā)），可追溯起源第13頁比較解剖學證據(jù)圖解同源器官第14頁比較解剖學證據(jù)圖解同源器官第15頁比較解剖學證據(jù)圖解同功器官第16頁生物地理學是研究地球上生物分布及其規(guī)律學科。氣候、地貌及其它地理原因控制著生物發(fā)展和分布。４生物地理學證據(jù)第17頁動物地理特征與生物演化澳洲：原始哺乳動物發(fā)育，如有袋類等。原因為澳洲大陸在中生代與其它大陸分離，當初地球上只有原始哺乳動物第18頁動物地理特征與生物演化南美洲：發(fā)育特有貧齒類，也有有袋類及當代哺乳動物。原因：為古近紀以前南美洲和其它大陸相連，故有古近紀以前共有動物，如有袋類等；古近紀早期到新近紀南美洲和其它大陸分離，從而形成特有動物，如貧齒類；上新世以后大陸橋形成，北美一些動物經(jīng)過大陸橋向南遷移，后代保留至今。第19頁二生物進化主要學說進化學說形成主要進化學說達爾文學說以后進化理論發(fā)展第20頁1進化學說形成

任何進化學說得以成立前提是:：認可物種可變認可原有和變異特征都是經(jīng)過從親代取得并傳給后代必須排除超自然原因情況下，解釋生物進化原因和適應起源第21頁2主要進化學說進化論萌芽及早期思想達爾文進化論提出及其主要思想達爾文學說以后進化理論與發(fā)展第22頁早期進化論地位第23頁1）進化論萌芽和早期思想（1）布豐，法國人，認為物種是可變，尤其強調環(huán)境對生物影響，其進化中心思想是：生存環(huán)境改變，尤其是氣候和食物改變能夠引發(fā)生物機體改變。但以后經(jīng)不起宗教勢力壓迫，公開發(fā)表申明，并放棄進化學說。第24頁林奈，偉大生物家，是當代絕大多數(shù)物種和生物命名建立者。一個長久認為物種不變論者，以后在事實面前思想發(fā)生了重大改變。當他將人、猿和猴歸到哺乳綱同一個屬時，無奈嘆到，“這些下賤畜生是多么像我們呀”1）進化論萌芽和早期思想（2）第25頁拉馬克，法國博物學家，是生物進化論先驅，他進化學說比達爾文還早半個世紀。18他將整個動物界分為脊椎動物和無脊椎動物。第26頁拉馬克理論觀點為：傳衍理論（環(huán)境影響、用進廢退，取得性遺傳）進化等級（認可生物從低級向高級發(fā)展，但不認可物種絕滅）1）進化論萌芽和早期思想（3）第27頁達爾文，1809-1882，英國人第28頁2）達爾文進化論主要思想變異與遺傳（變異穩(wěn)定與可變性）自然選擇（物竟天擇，適者生存）性狀分歧，物種形成與絕滅（新種不停產(chǎn)生，舊種不停絕滅，性狀變異自然選擇適者生存新種形成絕滅）第29頁自然選擇特點保留有利性狀，淘汰不利性狀自然選擇經(jīng)過生存斗爭實現(xiàn)自然選擇能使適應環(huán)境生物得以衍生，不適應者淘汰第30頁第31頁Anearlytreeoflifedrawnin1874bytheGermanbiology,ErnstHaeckel.

接著很快，進化論擁護者、德國E.Haeckel首次提出了一個完整動物演化樹。第32頁3達爾文學說以后進化理論發(fā)展第一次修正--新達爾文主義第二次修正--當代綜合論第三次修正--當代達爾文主義相關進化論爭論第33頁1）新達爾文主義--魏斯曼

修正了進化論中除自然選擇以外內容，如取得性遺傳，外界對進化直接影響等，將自然選擇強調為進化主要原因。第34頁2）當代綜合論--孟德爾伴隨遺傳學成熟，人們對進化原因有了新認識，綜合論主要修改了“自然選擇”理論，用“繁殖或基因傳遞相對差異”代替了生存斗爭、適者生存概念。第35頁3）當代達爾文主義—當代古生物學家貢獻新資料證實，進化過程并非勻速，而是快速進化和進化停滯并存，如寒武紀生命大暴發(fā)。進化有隨機性；自然選擇并非進化主原因遺傳學研究證實，遺傳本身含有某種進化功效，進化過程中可能有內因驅動和導向性。第36頁幾個相關進化圖解第37頁相關進化論爭論進化動力是什么？進化是否有一定方向？進化速度是否恒定，是漸進還是跳躍？第38頁三物種形成原因和方式物種是進化單元，也是繁殖后代單元。進化過程是物種不停演變過程，新種不停出現(xiàn)，舊種不停絕滅。一物種形成路徑物種形成就是指新種形成。物種形成是經(jīng)過遺傳、變異、隔離和自然選擇等路徑來實現(xiàn)。1遺傳（Heredity)：在生物演化過程中，能使生物性狀穩(wěn)定并保留下來現(xiàn)象稱為遺傳。遺傳物質是基因。每個物種含有一個基因庫，并保持一定穩(wěn)定性，所以物種特征能世代相傳。這就是所謂“種瓜得瓜，種豆得豆”。第39頁三物種形成原因和方式

一物種形成路徑

2變異（Variability）：是指同種生物之間差異（不包含年紀差異和性別差異）。個體發(fā)生變異主要原因是基因突變和重組。特征：（1）變異是相關，有機體一部分發(fā)生變異，也會引發(fā)其它部分發(fā)生變異，如長頸鹿。（2）變異有遺傳，也有不遺傳，只有遺傳變異才能對進化起作用。（3）變異不但表現(xiàn)在外部形態(tài)上，而且表現(xiàn)在內部結構上。第40頁三物種形成原因和方式

（一）物種形成路徑

遺傳與變異關系：在生物進化過程中，變異是一個創(chuàng)造性原因，遺傳是一個穩(wěn)定性原因。沒有變異，生物只能產(chǎn)生相同物種，進化無法進行；沒有遺傳，生物沒有相對穩(wěn)定性，不能成其種類，也不可能有進化，所以，遺傳和變異之間相互作用是是生物進化基本動力。第41頁（一）物種形成路徑3隔離（Isolation）：主要包含地理隔離和生殖隔離地理隔離：是指因為海洋、沙漠、山脈阻擋或遙遠地理距離等原因造成隔離。同種生物因為長時期受到地理隔離，居群中個體間無法雜交，失去基因交流機會，從而朝不一樣方向變異，逐步形成地理亞種。如華南虎和東北虎在體型大小、毛色深淺和毛長短等方面都產(chǎn)生了顯著差異，已形成了兩個地理亞種。生殖隔離：是指居群間因為基因型差異使得基因交流不能進行，最終會造成形成不一樣亞種、新種。另外，隔離還有生態(tài)、季節(jié)、機械、雜交不育、雜交不活等隔離。第42頁4自然選擇（Naturalselection):實質是使種內居群遺傳物質朝著更有利于適應外界環(huán)境方向變異。其結果是：適者生存，不適者淘汰。

原理：生物個體間變異有些對生存有利，有些對生存不利。在生存競爭（爭奪食物、生存空間和配偶）中，含有有利變異個體得到保留，具不利變異個體受到淘汰。達爾文把這種自然界淘劣留良作用稱為自然選擇。（一）物種形成路徑第43頁（二）物種形成方式：2種觀點1漸變模式／漸變論：為達爾文觀點，認為成種作用是漸變，即一個原始物種在自然選擇作用下，性狀逐步分化，使得遺傳變異逐步積累，最終形成新種，而且新種與舊種之間有過渡類型。強調線系變異。但過渡類型在化石中不多見。第44頁2突變模式／突變論：以點斷平衡論為代表。由埃爾德雷奇和古爾德在1972年提出理論。認為一個生物譜系進化是由物種形成形態(tài)快速改變時期和形態(tài)無多大改變靜態(tài)平衡時期所組成。即一個生物譜系不時被物種形成快速演變時期所“點斷”，新種能夠在忽略不計地質時期內形成，認為生物演化是突變（間斷）與漸變（平衡）辯證統(tǒng)一。成種過程是突然發(fā)生。認為新種與舊種之間無過渡類型。當前這種觀點較為流行。（二）物種形成方式：2種觀點第45頁四生物演化方式和規(guī)律1演化方式（模式）2演化規(guī)律3生物演化總貌第46頁（一）生物演化方式1）進化

生物體由低級向高級進化水平提升2）分化生物對不一樣環(huán)境適應而向多方向演化，生物進化水平?jīng)]有提升，分為趨異和趨同

趨異分類位置相近生物，因為適應不一樣環(huán)境而發(fā)生形態(tài)分化，也稱為輻射

趨同分類位置較遠生物，因為適應相同或相同環(huán)境，而使形態(tài)相同起來。第47頁趨異（輻射發(fā)展）恐龍輻射演化第48頁趨同第49頁3）特化生物對某種條件特殊適應，使其形態(tài)、生理上發(fā)生局部改變，但生物整體進化水平?jīng)]有提升。如哺乳動物前肢（鰭狀、翼狀、蹄狀），都是特化結果。4）退化生物體形態(tài)及生理簡單化，但進化水平?jīng)]有退步。（一）生物演化方式第50頁特化--脊椎動物肢骨對環(huán)境適應特化第51頁5）平行演化：不一樣類群而親緣較近生物，當其從共同祖先產(chǎn)生后，因為進入不一樣生活環(huán)境而發(fā)生了分歧。以后又發(fā)展到非常相同環(huán)境中，它們對等器官，因適應相同環(huán)境而產(chǎn)生了相同性狀。

如舊大陸有胎盤類和新大陸有袋類，都起源于共同哺乳類祖先，以后因為分離而產(chǎn)生平行演化結果。（一）生物演化方式第52頁平行演化-奇蹄類肢骨第53頁6）絕滅

即生物滅亡，分為真、假絕滅兩種類型。生物絕滅認識建立是生物演化思想建立主要標志。

資料表明，因為人類干涉，物種絕滅比形成速度快1000倍，即每小時一個物種絕滅。（一）生物演化方式第54頁生物大滅絕自從古生物學出現(xiàn)后，人類就認識到曾有過大規(guī)模生物絕滅現(xiàn)象。多細胞生物在6億年歷史進程中，共經(jīng)歷了五次主要大規(guī)模絕滅事件。在全部大絕滅事件中，規(guī)模最大一次發(fā)生在二疊紀末，最引人注目標是白堊紀末恐龍絕滅第55頁二疊紀末生物大滅絕地史幾次大絕滅，二疊紀末絕滅事件是規(guī)模最大一次。造成了海洋中95%以上物種絕滅絕滅主要是海洋生物，陸生物未受太大影響化石主要保留淺水海洋生物，極少有深海生物生物絕滅原因可能包含世界范圍內造山運動、海平面升降、海洋環(huán)境改變、超新星暴發(fā)、宇宙射線大量射入、氣候劇變等。二疊紀末大絕滅是古生物學中一個古老而深刻難題第56頁關于恐龍滅絕白堊紀—第三紀之交時，統(tǒng)治地位爬行動物及二分之一以上植物和其它陸生動物也同時大量消失哺乳動物散布到了恐龍退出生態(tài)環(huán)境，成為統(tǒng)治者加利福尼亞大學WalterAlvarez和FrankAsaro在意大利亞平寧山脈和世界其它地方沉積巖中，看到來自太空一次巨大撞擊事件痕跡。提出外星撞擊說。第57頁關于恐龍滅絕第58頁關于恐龍滅絕外星撞擊說第59頁2生物演化規(guī)律1）不可逆性

生物不論整體還是部分（器官）都不可能返回到它們祖先已經(jīng)有過狀態(tài)，即已消失性狀不會再出現(xiàn)，已絕滅物種不會在復生。2）相關律

當生物某一器官發(fā)生變異而產(chǎn)生新適應，必定會引發(fā)相關器官發(fā)生變異。第60頁（二）生物演化特點、規(guī)律1進步性發(fā)展自生命在地球上出現(xiàn)以來，生物界經(jīng)歷了由少到多、由低級到高級、由簡單到復雜進化發(fā)展過程，是一個上升進步性發(fā)展。

（1）從異養(yǎng)到自養(yǎng)發(fā)展

異養(yǎng)——單細胞細菌（原核生物）以周圍環(huán)境有機質為養(yǎng)料。

自養(yǎng)——原核生物演化出具葉綠素藍綠藻，能夠進行光合作用，從無機物合成有機養(yǎng)料。第61頁1進步性發(fā)展

（2）從二極到三極發(fā)展

二極——藍綠藻和細菌組成了早期生物界自養(yǎng)和異養(yǎng)、合成與分解兩個步驟，形成了一個菌、藻二極生態(tài)體系。

三極——伴隨真核細胞出現(xiàn)，開始了動、植物分化，組成了一個三極生態(tài)系統(tǒng)。

綠色植物——自然界生產(chǎn)者

動物——自然界消費者

細菌、真菌——自然界分解者（二）生物演化特點、規(guī)律第62頁1進步性發(fā)展

（3）從水到陸發(fā)展

4億年前，植物先行登陸，而后是動物登陸，逐步形成了當代動植物體系。（二）生物演化特點、規(guī)律第63頁2不可逆性

生物不論整體還是部分（器官）都不可能返回到它們祖先已經(jīng)有過狀態(tài)，即已消失性狀不會再出現(xiàn)，已絕滅物種不會再復生。3相關律和重演率：當生物某一器官發(fā)生變異而產(chǎn)生新適應時，必定會引發(fā)相關器官發(fā)生變異。生物總是在其個體發(fā)生早期階段表達其祖先特征，然后才表達其本身比較進步特征，即個體發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)生短暫重演－重演率（二）生物演化特點、規(guī)律第64頁相關律—長頸鹿第65頁4生物演化總貌進步性從低級到高級、從簡單到復雜發(fā)展分枝性從少到多發(fā)展階段性屢次絕滅，屢次復蘇。（二）生物演化特點、規(guī)律第66頁

一份日文雜志“Newton”形象地表示寒武大暴發(fā)事件:在短短幾百萬年一瞬間,突然快速產(chǎn)生了地球上當前已知絕大多數(shù)動物門類。第67頁1生物演替生物演替是生物進化階段性一個主要表達，生物演替能夠表現(xiàn)為種系代謝和生態(tài)代替：

（1）種系代謝——在生物縱向發(fā)展史上，新種總是在舊種基礎上產(chǎn)生，許多舊種被新種所代替而衰退滅亡（舊種演化為新種）。也稱為假滅絕（留下后代）。

（2）生態(tài)代替——在生物橫向發(fā)展上，一些物種擴大并占領了新生態(tài)空間，而使另一些物種喪失了生活領域以至退出了歷史舞臺，這種現(xiàn)象就是生態(tài)代替。五生物滅絕與復蘇第68頁2生物滅絕（extinction）：是指生物種系終止，不留下后代現(xiàn)象

?？煞譃楸尘敖^滅、集群絕滅

背景絕滅（backqroundextinction）

——也稱正常滅絕，其總平均絕滅率維持在一個低水平上，滅絕等級低。通常0.1—1個/Ma。

集群絕滅（大規(guī)模絕滅）（massextinction）

——在某些地史時期，有許多門類生物幾乎同時絕滅