鄂教版科学九下《生命的进化历程》

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生 物 的 进 化,1,生物进化是指生物种群多样性和适应性的变化，或一个群体在历史发展中遗传组成的变化。,生物进化论是关于生物界历史发展一般规律的科学。,2,6.1,生物进化理论的形成和发展6.2 生物进化的基本研究方法6.3 生物进化的基本历程6.4 物种的形成6.5 影响生物进化的主要因素,3,6.1 生物进化理论,的形成和发展,4,一、生命从哪里来？,广袤的地球上，生息着形形色色的生物，有种类纷繁的花草树木；有形态千奇百怪的虫鱼鸟兽；有形体纤细难辨的细菌病毒。它们有的生活在平原高山；有的生活在江湖、海洋。在酷热的热带沙漠；在严寒的南北极；在暗无天日的海底深渊等地方，都有生物的踪迹。可以说，生物遍布地球上的每个角落，无处不在，无处不有。,5,据统计，现在已知的生物大约有,200多万,种。（植物,40多万,种、动物,150多万,种、微生物,10多万,种）。,这些形形色色、千姿百态的生物构成了今天这个生气盎然的生物界。,这些种类众多的生物是从哪里来的呢？每种生物的最早祖先是谁？,6,（一）美丽的传说,7,西方故事创世纪的故事,上帝耶和华用了六天来创造世界,第一天创造了天和地，分出了白天和黑夜,第二天创造了天空、白云、江河和雨水,第三天创造了陆地、海洋、花草树木,第四天创造了太阳、月亮，分出月份、季节,第五天创造了水生动物和飞鸟,第六天创造了牲畜、爬虫等陆生动物,8,人类始祖,然后，上帝按照他自己的样子，造出了一个男人，取名,亚当,，上帝让亚当掌管大地上的万物。后来，上帝又用亚当的一条肋骨，造了一个女人,夏娃,，做亚当的妻子，夏娃是人类的母亲，亚当夏娃的子孙后代不断繁衍，慢慢地住满了地球。,9,挪亚方舟,后来，洪水淹没了地球，为了从洪水中拯救生灵，上帝命,挪亚,造了一艘,方舟,，这艘方舟很大，挪亚将每种生物各选雌雄一对，放入方舟。这艘方舟上的生物，就是今天地球上的人类和各种生物的祖先。亚当夏娃就是人类的始祖。,10,中国故事,盘古开天地,神仙,盘古氏,用神斧把一团混沌的气劈成两半，轻的气慢慢向上升就成了天；重的慢慢往下沉就成了地。盘古死后，他的身体变成了日月、星辰、高山、河流和草木。,女娲造人,神女,女娲,用黄河中的泥土捏了许多男人和女人，这些泥人放在地上，泥人慢慢都活了，从此有了人类。女娲被中国人尊为人类之祖。,11,图腾崇拜,图腾是totem的音译，原来是印第安语，意思是“他的亲属”。,古代人类认为，不同的部落是由不同的动物变来的。崇拜鱼，把鱼作为本部落图腾的人们，认为他们的祖先就是鱼。崇拜鹿的部落，认为鹿是他们的祖先。他们把这些动物当作神来膜拜，叫做“图腾崇拜”。,图腾，表现了古代人类最原始的进化思想。,12,（二）特创论、物种不变论、目的论,特创论,：也叫神造说，认为生物界所有的物种都是上帝分别创造的。,物种不变论,：认为生物物种是永恒不变的。,目的论,：认为自然界的一切事物都合乎一定的目的或者被一定的目的所决定和支配。例如，猫创造出来是为了吃老鼠，老鼠创造出来是为了给猫吃。,13,（三）几百年的争论, 生命来自于生命,14,我国古代曾有过“白石化羊”、“腐草化萤”、“朽木生蝉”的传说。,古希腊也有过“泥土变鱼”的说法。,后来欧洲出现了一种“自生说”这种学说认为：生物是直接从非生物受一种叫“隐特希来”的特殊“活力”激发，就变成了生物。,一度“腐肉生蛆”、“麦生小鼠”等论述广为流传。,自生说,15,自生说麦生小鼠,1667年，科学家JB范赫尔蒙特设计了一个制造小鼠的方子。,将一些小麦和一块沾满汗渍的衬衫，一起放在一个广口瓶中，大约经过21天之后，瓶内气味变了，汗衬衣的“酵素”渗进了小麦的外壳，小麦就变成了小鼠。,16,否定自生说腐肉生蛆试验,意大利医生法朗塞斯科.雷迪,把鲜肉切成许多小块，分别装进两个干净的瓶子里。一只瓶口用平纹细布包住扎起来；另一只瓶口敞开。,几天后，瓶内的肉臭了。敞开口的瓶子里的肉上布满了蝇卵和蛆；而扎着口的瓶里肉上没有卵和蛆，只是包在瓶口的布上有蝇卵。,可见，腐肉本身并不能生蛆。,17,肉汤变坏,18世纪，意大利科学家Spallanzani发现,烧瓶中繁殖微生物实验,18,巴斯德的重大发现,19,根据实验的结果，Pasteur指出，是瓶外空气中的微生物植入了烧瓶，才使肉汤中产生和繁殖出大量的新的微生物，而接上细长弯曲的玻璃管，烧瓶外的微生物在数天内很难到达烧瓶的肉汤中。,Pasteur由此得出结论：“所有生物只能来源于生物”。,20,二、,进化论的先驱者与,最早的进化学说,21,（一）进化论的先驱,瑞典的林耐,信奉特创论和物种不变论。,法国的布丰,提出：生命起源于海洋，以后慢慢发展到陆地，在不同的环境条件下，生物的器官会发生变化。但迫于教会的势力，布丰的生物进化思想夭折。,法国的居维叶,发现，不同时代的地层里含有不同的化石，地层越古老，化石也就越原始、越简单。但他却提出了“灾变”学说,艾拉斯 . 达尔文,阐述，物种是可变，不同类型的生物可能起源于共同祖先的“传衍”。,法国的拉马克,22,拉马克在他的动物学哲学中提出：所有生物都不是上帝创造的，而是进化来的，物种是随着环境而变化的；人工饲养能使物种发生巨大的变化，产生出和野生祖先完全不同的品种。,他还提出；生物在适应环境的进程中，器官使用就发达，不使用就退化，这就是“,用进废退,”。,（二）拉马克的进化论 ,用进废退说,23,传衍理论：生物是可变的，所用现在的物种，包括人类都是从其他物种变化、传衍而来。,进化等级说：自然界中的生物连续不断地、缓慢地由一种类型、由一个等级向更高等级发展变化。,进化原因：强调生物内部因素，把动物进化的原因概述为两条法则：,用进废退、获得性遗传。,拉马克学说,的基本内容和主要观点：,24,拉马克解释长颈鹿的进化,长颈鹿原来是一种羚羊般大小的动物，靠吃树叶生活，在吃光低处的树叶之后，不得不拼命去吃高处的树叶，为此就得伸长脖子、舌头和前腿，这些器官由于“用进废退”就逐渐变长。这种动物所获得的特征由于“获得性遗传”传给子孙，而子孙有进一步伸长脖子，这样代复一代，长颈鹿的祖先就进化成长颈鹿了。,25,拉马克的获得性遗传,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质，可以通过繁殖遗传给后代。,例：长颈鹿的进化,26,达尔文与物种起源,自然选择原理的意思：生物在生存斗争中，具有有利变异的个体会得到生存和传留后代的机会，具有有害变异的个体会被淘汰。即所谓“适者生存”,27,三、达尔文的进化论 ,自然选择说,28,达尔文与贝格尔号,29,贝格尔号探险船航行路线,30,达尔文解释长颈鹿的进化,31,变异和遗传：一切生物都能发生变异，至少有一部分变异能够遗传给后代,自然选择,繁殖过剩,：家蝇：1000卵/代，10d/代，一年将地球覆盖2.54cm,生存竞争,：种内、种间、环境,适者生存,：生存下来的生物都具有适应性，适应性是在选择中形成的,生存斗争和适者生存的过程就是自然选择的过程，自然选择是一个长期、缓慢连续的过程。,性状分歧、种形成、灭绝和系统树,达尔文进化,理论的主要内容,32,人工选择导致家养的狗形态各异,33,四、达尔文以后进化理论的发展,第一次大修正：20世纪初，魏斯曼 “新达尔文主义”,第二次大修正：赫胥黎 “现代综合论”,第三次大修正：,古生物学证明大进化过程并非“匀速”、“渐变”，而是“快速进化”与“进化停滞”相间的。,大进化与分子进化都显示出相当大的随机性，自然选择并非总是进化的主因素。,遗传学的深入研究揭示出遗传系统本身具有某种进化功能，进化过程可能有内因的“驱动”和导向。,34,6.2 生物进化的 基本研究方法,35,一、古生物学方法,古生物学,是研究各地质时期不同地层的古代生物遗体和遗迹的科学。 通过古生物学研究可以了解生物在悠长的地质年代中的发展历史，了解生物与环境变迁的相互关系。 古生物学的材料，是直接论述生物进化的最可靠的证据。,36,37,地质历史及其中的化石记录雄辩地证明，生物是进化的，复杂的生物是从简单的生物进化来的，陆生生物是从水生生物进化来的。,38,化石记录显示，越老的地层，生物形态越简单；越新的地层，生物形态越复杂。,39,生物进化的证据,（1）古生物学证据化石,40,大多数生物化石是由生物体的坚硬部分形成的，如植物茎的化石，动物的牙齿、贝壳、骨骼等的化石。有些化石则是生物体的印痕所形成的，如树叶的印痕化石等。,化石证据,41,所有的化石都是生物的遗体、遗物（如卵、粪便等）或生活痕迹（如动物的脚印、爬迹等），由于某种原因被埋藏在地层中，经过若干万年的复杂变化而逐渐形成的。因此，生物化石可以作为研究地球上的生物进化的主要证据。科学家根据各个地层中的化石，可以推断出某种生物生存的年代，以及当时的自然环境。,42,如果把不同的地层中的化石拿来加以比较，就可以知道生物是如何进化的了。在越古老的地层里，成为化石的生物越简单、越低等，水生生物的化石也越多；而在越晚近的地层里，成为化石的生物越复杂、越高等，陆生生物的化石也越多。这种现象说明了，生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐进化而来的。另外，科学家们还发现，在最古老的地层中是没有生物化石的。这说明地球上最初是没有生命的，生命经历了从无到有的发展过程。,43,二、胚胎学方法,-即,不同生物胚胎发育过程的变化研究。揭示了一些不同生物是由同一祖先进化而来的事实。,重演律,(生物发生律)：生物发展史可分为两个相互密切联系的部分，即个体发育和系统发育，也就是个体的发育历史和由同一起源所产生的生物群的发展历史。个体发育史是系统发育史的简单而迅速的重演。,反映了生物个体的发育再现了系统发育所经过的部分主要阶段。,44,亲源关系相近的生物在它们发育过程中有相似的发育阶段。,例如，所有脊椎动物在其早期发育的胚胎阶段都出现了尾巴和鳃囊。这些说明，人类是从曾经有尾和有鳃的祖先进化来的。,（重演）,几种动物胚胎发育时期的比较,45,三、比较解剖学方法,比较解剖学,：是用比较的方法研究各种不同生物的器官位置、结构及其起源的科学。(对不同种群生物的个体解剖结构进行比较),46,科学家们发现，在一些不同种群生物中，某些器官即使行使不同功能，它们在解剖结构上也具有相同或相似性，反映出这些生物之间具有亲缘关系和从某一个共同祖先进化过来的轨迹。这些具有共同来源的结构称为,同源结构。,同功器官同源器官痕迹器官：,痕迹、反祖现象,47,（2）解剖学和胚胎学证据,几种哺乳动物前肢的比较,48,四、细胞遗传学方法,在真核生物中，每个物种细胞内的染色体数目和每条染色体的形态结构都是恒定的。,生物的进化归根到底是核型进化的过程。,49,五、分子生物学方法,遗传密码的通用性说明，自然界所有生命形式都是相互关联的。,亲源关系近的生物，其,DNA,或蛋白质有更多相同性。,反之亦然。,50,例：,人类与其他几种脊椎动物血红蛋白多肽链的氨基酸序列差别,人猴子：8,人鼠 ：30,人八目鳗：125,51,六、生态学证据,例：,各种有袋哺乳动物如袋鼠仅仅居住在澳大利亚,。,生物种群的进化一方面受环境选择的作用，另一方面在一定的区系内进行。,52,6.3 生物进化的 基本历程,53,一、原始地球的状况 是一个炽热的球体,1.火山爆发频繁,2.原始大气产生（甲烷、二氧化碳、氨、氢、水蒸气等）,3.没有游离氧,54,米勒的试验氨基酸的形成,55,二、生命起源的过程,（一）从分子到第一个细胞,化学进化,1. 无机小分子生成生物有机小分子（如氨基酸、糖、单核苷酸、ATP、脂类等）。,2. 生物有机小分子聚合为生物大分子（如多肽、多聚核苷酸等）,3. 生物大分子形成多分子体系,4. 原始细胞生命的形成,56,（二）从原核细胞到真核细胞,原核细胞的多样性,真核细胞的复杂性,真核细胞的起源,P,220 :原核生物与真核生物的比较,57,真核细胞起源于原核细胞,58,（三）从单细胞生物到多细胞生物,多细胞植物的进化,多细胞动物的进化,59,6.4 物种的形成,60,一、物种的概念,物种是生物学的概念,表型种概念：,物种是一个分类单位（是指在形态上相似的生物个体的总和）,遗传种概念：,物种是一个遗传单位（是指一个具有共同基因库的，与其他类群有生殖隔离的类群） （或称生殖种、生物学种概念）,生态种概念：,物种是一个生态系统中的功能单位，每个物种占有一个生态位。,时间种概念：,因为物种是随着时间而进化改变的,61,二、物种形成的方式,渐变式,：是新种形成的主要形式。 p,226,分为：,继承式(始祖马、渐新马、中新马、上新马、现代马) 分化式,骤变式,：异源多倍体形成。如普通小麦是自然形成的异源六倍体 p,227,62,三、物种形成与生物进化,物种形成是生物进化中的一个重要环节。,小进化,：种内的个体和种群层次上的进化。,大进化,：种和种以上分类群的进化。,物种形成既是小进化的结果，又是大进化的基本单元。,物种形成为生物进化的不可逆性奠定了基础。,物种形成是生物多样性的依据。,63,6.5 影响生物进化的 主要因素,64,影响生物进化的主要因素,一、变异,生物变异的来源包括遗传重组和突变。,生物变异是生物进化中的一个积极的、内在的因素。,生物为适应新的环境而产生有利的变异，而可遗传的变异的积累就会产生新的生物类型。,分子进化理论：分子进化中性论。,分子进化被认为是中性突变的累积过程，分子进化范围内中性突变占主导地位。,中性突变是一种不影响蛋白质功能的突变。,65,二、选择,选择是生物进化的动力,选择包括自然选择和人工选择,可遗传的变异和繁殖过剩是自然选择的前提或必要条件,发生选择的条件：种群内存在突变和不同基因型的个体；突变影响表型，影响个体的适应度；不同基因型个体之间的适应度有差异。,66,三、隔离,-,是指在自然界中生物不能自由交配或交配后不能产生可育后代的现象。,67,地理隔离：,指两个亲缘相近的生物群体，由于地理屏障彼此分开，个体间不能相互交配，阻止了基因交流，从而形成生殖隔离。如：绵延的高山、宽阔的河海。,生态隔离：,两个或多个亲缘相近的生物群体，各自占据着不同的生态位置，从而阻止了相互交配，形成生殖上的隔离。,季节隔离：,又称时间隔离，是指交配或开花的时期发生在不同的季节所引起的隔离。,隔离的机制,68,地理隔离与生殖隔离导致地雀新种的产生,69,行为隔离：,是指两个不同群体在行为上的不同，主要表现在交配行为上的不同。,机械隔离：,又称形态隔离，是指生殖器或花器部分在形态上的差异而出现的隔离。,生殖隔离：,是指自然界中生物不能自由交配或交配后不能产生可育后代的现象。,机制有：杂交不亲和、杂种不活、杂种不育、杂种衰退,隔离的机制,70,物种之间的隔离一般并不是由单个隔离机制，而是由不同机制的组合起作用的。,隔离的作用在于阻止不同物种间的基因交流，促使各个隔离种群具有较强的遗传稳定性，从而在自然选择的作用下，各自沿着与环境相适应的方向发展。,隔离是生物进化的重要因素，尤其对物种形成起着重要的作用。,71,新种的形成,隔离的意义在于使种内各亚群在生殖上形成封闭系统，促进各亚群基因型和表现型的性状分歧，经自然选择，使基因和基因型频率发生定向的变异，从而形成不同的亚种（变种），它们的变异，一旦达到了生殖隔离的程度，这样的亚种（变种），就已经进化成为一个新的物种。,72,四、灭绝,-,是指物种的死亡，物种总体适应度下降到零。,73,常规灭绝：,是指在整个生命史中，灭绝有如物种形成一样作为进化的正常过程。以一定的规模经常发生，表现为各分类群中部分物种的替代，即新种产生和某些老种消失。,原因: 物种内在的原因；生态环境的原因,集群灭绝,74,小结：生物进化的规律,1.是生物进化往生物个体结构的复杂性（结构层次增加和各结构层次的分化程度增大）和多样性（歧异性）发展。,2.是体现生物结构进化的“建筑法则”：生命史早期进化主要表现在分子层次上（化学进化），此后主要表现在细胞层次上（细胞进化），再后则主要表现在组织和器官结构上。,3.是缓慢、渐变的与快速、跳跃式的进化都存在。,75,生命的进化历程,76,补：人类的起源和进化,（一）人类在进化系统中的地位,动物界,脊索动物门,脊椎动物亚门,哺乳纲,灵长目,人猿超科,人科,人属,智人种,77,（二）人类的形态学特征,1.人具有脊椎动物的某些原始的形态特征。如具五指（趾），退化的尾椎和尾肌，（眼中）瞬膜的痕迹，耳肌的痕迹，盲肠的残余（阑尾），发达的锁骨。,2.人类躯体结构保留着树栖生活方式的适应特征。颈椎和腰椎少，躯干结构紧凑，有利于树栖；肢体相对于躯干较长，婴儿期甚至上肢比下肢长；手的抓握力很强；双目前视，具立体视觉,3.体毛的退化和独特的性行为。倭黑猩猩的性行为和性生理与人接近。爪变为扁平的指甲，可剥、刻、抓、摘果实和种子,。,78,4. 镶嵌进化和幼态持续,镶嵌进化。不同器官的进化速率常常很不相同，使快速的前进进化的新适应特征和进化停滞状态的原始特征同时存在于一种生物上。南方古猿直立结构出现早于颅骨增大和脑量增长之前。,幼态持续。人的头部比例较大、颜面骨较小等特征与胚胎期的猿类相似；人发育迟缓，骨骼钙化很晚，性成熟晚，幼年期长，寿命长。这是由于控制发育的激素发生变化造成发育的迟缓。,79,（三）人类的生物学进化,1.人类进化过程中躯体的改变。,与猿类相比。包括肢骨（下肢长、锁骨发达等），趾（指）骨和跗骨（跗骨长趾骨短、跟骨发达、拇指 与其它指对立），脊柱（S形），骨盆（上部短而宽、下部耻骨愈合、骨盆腔呈盆形、盆口缩小），腿（直立时髋关节和膝关节直）、颅骨（发达、前额宽而高、颅腔容积大等）、颜面骨（向后缩、颌骨短、口腔空间缩小）、齿弓（马蹄形）、犬齿（退化）、第一前臼齿（具二尖、不特化）,。,80,2.躯体进化带来的利与弊。,利：,直立有利于脑量的增长、声带的发展，解放前肢，易于感情交流。,弊：,脊柱承重过大腰痛和驼背；下肢和髋骨骨折、关节炎，内脏下垂，静脉曲张，痔疮，难产，牙病（排列过于紧密）。,81,3.人类的生物学适应与人类生活方式的改变。,文化进化迅速改变了人类的生活方式，而躯体结构和生理特征没有发生相应的改变（生物学进化慢于文化进化）、甚至退化。于是，产生了各种文明病：肥胖症、心脏病、血管病、癌症、神经衰弱、精神失常、近视等。而医学发展弥补了人类的这一缺陷。,82,4.脑量的增长。,与体表面积成正比。,人类的适应优势是直立。,负选择：胎儿难产，死亡率高。,人与大猩猩、黑猩猩及猩猩血缘关系很近，后三种属大猿科，主要生活在热带森林，它们与人在不足1000万年前分开。关于现代人类的起源。一种意见认为是距今29万年前的非洲地区，另一种则认为并不存在单一的发源地。,83,根据形态比较和物质文化水平，整个人类进化的历程可以分为下面几个时期：,1.,南方古猿,（400万年100万年前）。唯一直立行走的灵长类动物，但脑量还处于猿的水平（450500ml）。,2.,能人或称早期猿人,（200万年175万年前）。是能找到的最早的人属成员，脑量600ml，会用石器。如我国云南的“元谋人”。,84,3、,直立人或称晚期猿人,（200万年20万年前）。脑量8001100ml，创造了旧石器文化，会用工具、火、会狩猎、有一定的语言能力。如：“爪哇猿人”、“北京猿人”和“蓝田猿人”等。,85,北京猿人遗址是1921年发现的,1927年系统发掘。,1929年在著名考古学家,裴文中,先生的主持下,发现了北京猿人第一颗完整的头盖骨,从而震惊了世界。,86,北京猿人的行为：在北京猿人遗址中发现了大量的石器、石核、石片和石料，总数不下10万件。北京猿人以石器为主要工具，石器的类型有刮削器、砍砸器、尖装器、雕刻器和石锥等。制造时期的原料有脉石英、砂岩、燧石和水晶等，大多采自附近的河床和山坡北京猿人已经能使用不同的技术制造多种类型的石器。砸击法、锤击法和碰砧法是最常用的三种技法。,北京猿人文化有两个基本特征：,一是以砸击法为主要打片方法，二是存在大量以向背面加工为主的小工具。,87,最后一个见到“北京人”头盖骨化石的古人类学家,胡承志,88,北京人头盖骨展出,89,4.,智人（25年前）,。包括早期智人（25年前4万年前）和晚期智人（ 4万年前出现），它们的主要区别在于晚期智人的前部牙齿和颜面都较小，眉脊降低，颅高增大。,90,早期智人如：广东的“,马坝人,”、湖北的“长阳人”等，其体态特征更接近现代人，能制造比较细致的石器，并能把石器与木棒结合起来使用。不仅使用天然火，还能够人工取火。,91,马坝人化石为一头骨的颅顶部分，包括额骨和部分顶骨，还保存了右眼眶和鼻骨的大部分，属一中年男性个体。 马坝人眉嵴粗厚，眶后部位明显收缩，额骨比顶骨长，表现出和直立人类似的原始性质。但它的颅骨骨壁较薄，颅穹窿较为隆起，脑量可能较大（估计超过北京人），又具有智人的进步性质。因而分类上可归于早期智人，代表直立人转变为早期智人的重要环节。马坝人遗址未发现有文化遗物。,92,晚期智人如：北京的“山顶洞人”、内蒙的“河套人”、广西的“柳江人”等，其身上的古猿形态已基本消失，和现代人区别不大。使用和制造的石器类型更多，也更精致，还能用骨、角等制造工具。发明了鱼叉、弓箭，能烧制陶器。农、牧业已有初步分工，会建造原始房屋，用骨针缝制衣服，并产生了原始的艺术。他们逐渐发展成为现代全世界的各色人种。,93,（五）人种,蒙古丽亚人（黄种人）,高加索人 （白种人）,尼格罗人 （黑种人）,澳大利亚人（棕种人）,任何一个人种都没有专有的基因，各人种之间没有不可逾越的界线，没有生殖隔离。,94,人 种,95,96,97,98,