第3节生物进化的原因 教学目标： 知识目标： 1、了解人工选择的过程和条件。 2、了解英国曼彻斯特地区的两种桦尺蛾的数量随环境的变化而改变的事例 3、概述自然选择学说，形成生物进化的基本观点。 能力目标： 1、通过观察原鸡的进化，培养学生观察能力，分析处理资料的能力。 2、通过观察有关桦尺蛾数量变化情况的资料分析，培养学生的信息分析和综合能力。 情感态度与价值观目标： 1、通过环境的变化可以导致生物进化的事实，对学生进行潜移默化的环保教育 2、介绍达尔文锲而不舍、历尽艰辛创立生物进化论的事迹，培养学生严谨的科学态度，塑造学生献身科学事业的美好心灵。 教学重难点： 1、重点：了解人工选择的过程和条件，了解英国曼彻斯特地区的两种桦尺蛾的数量随环境的变化而改变的事列。 2、难点：概述自然选择学说，形成生物进化的基本观点。 教学过程： ［复习旧课，导入新课］ 教师：上节课我们学习了生物进化的大致历程，对于生物进化的大致过程我们有了简单的了解，接下来让我们一起复习上节的有关内容。 注：教师打开投影片 投影片： 1.请简单描述动物进化的大致过程。 2.请简单描述植物进化的大致过程。 3.根据动植物进化的大致过程，试总结生物进化的一般规律。 (学生回答) 学生1：动物的进化过程是从单细胞动物开始，逐渐进化为腔肠动物、扁形动物、线形动物、软体动物、环节动物、节肢动物、棘皮动物、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类，最后到哺乳动物。 学生2：植物进化的过程：从蓝藻开始，逐步进化为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物，最后出现发达的被子植物。 学生3：一般来说，生物进化的总趋势是从简单到复杂，从水生到陆生，从单细胞到多细胞，从低等到高等的。在漫长的进化过程中，既有新的生物种类产生，也有一些生物种类绝灭。各种生物在进化过程中形成了各自适应环境的形态结构和生活习性。 注：对学生的回答未完整的，教师可让其他同学完善、补充。最后对全体回答问题的同学给予鼓励性、赞赏性的评价。 ［讲授新课］ 教师：通过上节课的学习，我们知道生物进化的过程中，不断有新物种的产生和老物种的灭绝。这是为什么呢？推动生物不断进化的原因是什么呢？对于这些问题，人们提出了各种不同的解释。从18世纪后期开始有很多人探讨此问题。首次提出系统进化学说的是19世纪初的拉马克，他提出用进废退和获得性遗传的法则。半个世纪后，即1859年，科学的生物进化论诞生了，主要代表是达尔文提出自然选择的学说，关于他及他的学说我们下节课学习。最终发展成现代的科学形态是在孟德尔的遗传学创立之后。今天，我们学习生物进化的原因，主要是以这三位生物学家提出的观点为依据的。借着前人的＂肩膀＂，我们通过下面一个实例来分析生物进化的原因。 最先科学地解释了生物进化的原因的是英国的博物学家达尔文。 讨论：达尔文是怎样提出科学的进化理论的？ （1）从小热爱自然，喜欢观察并不断地提出问题。 （2）科学考察，发现许多与＂上帝造物论＂不一致的问题。 （3）观察研究人工选择。 （4）提出自然选择理论。 对于来自各方面对进化学说的攻击，达尔文持有什么态度？ 1．人工选择： 利用挂图向学生介绍达尔文对饲养动物（家鸽和家鸡）和栽培植物（甘蓝）的研究工作。介绍时需要解释什么是品种？品种是怎样获得的？ 达尔文认为，在不同的饲养或栽培条件下，原始祖先产生了许多变异，人们根据各自的爱好对不同的变异个体进行选择。经过若干年的选择使所选择的性状积累加强，最后选育出不同的品种。 人工选择是根据人类的需求和爱好，经过不断的选择形成生物新品种。 达尔文由人工选择的实例联想到自然界中各种生物物种的形成。在自然界中的生物进化，选择作用是怎样进行的？ 2．自然选择： 教师： 提出问题与学生讨论自然选择是怎样进行的。 （l）自然界中大多数生物有很强的繁殖能力。 例：1株1年生的植物只产生两粒种子，20年后会有多少后代？ 大象寿命一般在100岁。一对大象一生可生6只小象， 740 750年后一对大象的后代可以达到1900万头。 这样的现象称为过度繁殖。 提问：过度繁殖会带来什么问题？ （2）生物的生存需要一定的条件，即要保证生物必需的食物和生存的空间。生物生存的空间和食物是有限的。 提问：为了生存，生物在这个有限的生存条件下会出现什么现象？ 生物之间为了获得生存所需要的食物和空间而进行的斗争，称为生存竞争。 （3）生存竞争总有胜败。什么类型的生物在生存竞争中容易取胜或者失败呢？ 实例：曼彻斯特的桦尺蛾 很多进化现象由于需要历经漫长的时间而没有办法被人类观察到，可是也有些进化现象在比较短的时间就发生了明显的变化。英国曼彻斯特的桦尺蛾就是这样的例子。 18世纪的英国曼彻斯特地区，山清水秀，绿树成荫，那里的森林及农田生活着一种桦尺蠖(ｈｕò)，其成虫是一种飞蛾，其名为椒花蛾。它们夜间活动，白天休止，通常栖息在有地衣覆盖的树干和石块上。到1848年，有关椒花蛾的报道都是浅色的。直到1850年在英国工业中心曼彻斯特才第一次报道有黑色型突变。随着英国工业化的日益扩大，烟尘和废气开始污染工业城市和近郊，使地衣不能生长而树皮裸露，椒花蛾栖息的背景由浅色地衣变为深色树干，于是黑色椒花蛾逐渐增加，在曼彻斯特达到90%以上，而在未受污染的农业区主要仍是浅色型。科学家们做了这样一个实验：他们先把数量相等的浅色的桦尺蠖和深色的桦尺蠖同时放到树干上，然后用望远镜观察到树干上所发生的情况。一群爱吃桦尺蠖的鸟儿飞过之后，他们发现，浅色桦尺蠖所剩无几，而大部分深色桦尺蠖却逃过了这场灾难。 讨论题： 1.黑色桦尺蠖的出现对于后代的生存有何意义？ 2.黑色桦尺蠖的数量由少数逐渐变为多数，而浅色桦尺蠖数量的减少，主要是受什么的影响？ 3.请你试着解释桦尺蠖体色变化的原因？你从中受到哪些启发？ 学生1：黑色桦尺蠖的出现属于自然变异的结果，在环境改变的情况下这种突变对其后代的生存是有利的。 学生2：黑色桦尺蠖数量逐渐增加，由少数变为常见类型，主要受环境的影响，一方面工厂排出的烟煤杀死了地衣，使树皮变黑；另一方面桦尺蠖的天敌决定桦尺蠖的不同颜色的数量。 学生3：桦尺蠖体色变化是由于体内的遗传物质发生变异，而且变异的性状传给了后代；并且是在外界环境变化及天敌的影响下，变异个体逐渐增加的结果。我认为：工厂排放出的煤烟是导致桦尺蠖颜色改变的关键，说到底是环境污染迫使生物性状发生改变。所以，在工业高度发达的今天， 更应注重环境保护，减少工业＂三废＂对环境的污染。 注：教师对作答的同学给予鼓励性、赞赏性的评价，可倾听多数同学的回答，直到较满意的答复。 教师：通过对桦尺蠖体色变化的分析，我们知道了＂遗传和变异＂是桦尺蠖体色变化的基础，而环境的改变是它体色变化的外在动力。如果要使英国曼彻斯特地区的浅色的桦尺蠖又重新恢复为常见类型，你认为该怎样做？ 学生：我们应关掉曼彻斯特周围的工厂，保持桦尺蠖生活区域内清洁的空气，保持天敌的数目不变。这样浅色桦尺蠖便成为常见类型。 教师：由桦尺蠖体色变化的分析，我们可推想生物圈中不同种类生物的进化原因，是否与这一事例相类似呢？ 学生：是。 教师：在人们对桦尺蛾的观察中也证明了这一点。（阅读课本58页）桦尺蛾从浅色品种变成深色品种，也是一种进化。这种进化是什么原因造成的呢？ 学生：桦尺蛾的颜色改变是环境污染造成的。 教师：桦尺蛾的颜色改变是环境污染直接引发的吗？由于煤烟，一只浅色的桦尺蛾会被熏黑，变成深色的桦尺蛾吗？ 学生：不是，桦尺蛾本来就有深色和浅色两种。 教师：我们把同一种生物，有不同颜色（性状）的现象叫做什么？ 学生：变异。 教师：不同颜色的桦尺蛾在天敌面前，存活的机会是不同的。我们把桦尺蛾和天敌的斗争叫做生存斗争；而天敌对桦尺蛾的选择就是一种自然选择。 教师：你能总结出自然选择学说的要点吗？ 学生：必须有生存斗争；必须能繁殖；要有有利变异和不利变异，不利变异才能别淘汰…… 教师：同学们总结的非常全面。那么，自然选择和我们通常讲＂用进废退＂的学说有什么不同吗？ 学生：自然选择学说认为生物存在有利变异和不利变异，但＂用进废退＂认为生物原来都是一样的。 小结：自然界中的生物，通过激烈的生存竞争，适应环境的生存下来，不适应环境的被淘汰，这就是自然选择。适者生存，不适者被淘汰，所以目前在地球上生活的各种生物大多是适应环境的。自然界的环境有各种类型，不同类型的环境对生物的差异进行选择，形成了适应不同环境的生物，同时，也产生了生物的多样性。 教师：那些生存斗争的胜者是不是一定是＂强者＂呢？ 学生：海岛上常有大风，所以翅膀残缺的不会飞，反而不会被风吹走，是有利变异。 教师：可见，自然界的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存下来，不适应者被淘汰掉，这就是自然选择。生物通过遗传、变异和自然选择不断进化。 教师：生物进化的历程是否已经完成？如果还在进行，我们为什么不易发现生物的进化？ 自然选择的进程十分缓慢。生物界的丰富多彩是经过许多亿年的选择形成的。 ［巩固练习］ 1.某些蛾类的幼虫的体表长有毒毛，但色彩鲜艳、有斑纹，像这些有毒刺或恶臭的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹，叫做 a.保护色b.拟态 c.警戒色 答案：c 2.导致桦尺蠖体色变化的动力原因是 a.环境的改变b.体色的变异c.体色的遗传 答案：a