师:今天我们学习高一人教版生物学必修2第六章第二节自然选择与适应的形成。本节学习目标有:举例说明适应的普遍性和相对性;运用达尔文的自然选择学说解释适应的形成,说明适应是自然选择的结果;评述自然选择学说的贡献和局限性;分析生物进化观点对人们思想观念的影响。首先,我们完成课本的问题探讨。请同学们看这张图,图上一共有几只蝴蝶呢?
生:两只。
师:对,一只是赤色艳丽的蝴蝶在这儿,还有一只在这儿。这只蝴蝶是不是很像一个叶片,不太像蝴蝶,但它确实是蝴蝶,它叫枯叶蝶。蝴蝶的样子和一片枯叶很像,这有什么意义呢?
生:这是拟态现象,能让蝴蝶在叶片中更好地隐藏自己,不易被天敌发现,更有效地繁衍后代,是对环境的一种适应。
师:非常好。同枯叶蝶一样,所有生物都具有适应环境的特征。那什么是适应?适应是如何形成的呢?适应包括两个方面的含义。一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,例如小肠的结构就适合消化和吸收营养物质;毛细血管管壁非常薄,只有一张纸的1/100,这样的结构就非常利于物质交换。二是指生物的形态、结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。例如兰花螳螂,它的形态和兰花非常相似,不易被天敌发现,有利于在一定的环境中生存和繁殖,这种现象叫拟态;北极熊是自然界中的隐藏高手,它的颜色属于保护色。还有一类箭毒蛙,我们先来看几张它们的照片,再看一段视频。箭毒蛙可以说是蛙中的翘楚,有高颜值、好身材,在蛙群中很显眼,是世界上外表最美丽的蛙类之一。人们常说越美丽的事物越危险。从视频中我们可以看到,箭毒蛙有着非常艳丽的外表,色彩斑斓的花纹可以使敌害识别,避免自身遭到攻击,这种属于警戒色。拟态、保护色和警戒色均属于生物的适应。通过以上例子,我们可以发现适应在自然界中普遍存在,也就是说适应具有普遍性。那么这些适应是绝对的、完全的适应吗?请同学们翻开课本106页,完成思考与讨论。一、查枯叶蝶的天敌有哪些?枯叶蝶能完全免于天敌的捕食吗?
生:枯叶蝶的天敌有很多,包括捕食性鸟类、布甲土蜂、胡蜂、青蛙等都以枯叶蝶为食,所以枯叶蝶不能完全免于天敌的捕食。
师:很好。二、雷鸟在冬季来临之前将羽毛换成白色的,这有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。这种适应现象有没有局限性呢?
生:如果下雪下得比较晚,这种体色反而易被敌害发现。
师:由此说明适应是有条件的,是相对的。那么适应相对性的原因是什么呢?请在以上例子的基础上进行分析。
生:雷鸟的适应性来自于之前每一年都会下雪这样的环境适应,这种适应性特征来自于遗传,也就是有利的可遗传变异的逐代积累。但环境总是处于不断变化之中,遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾就是适应相对性的根本原因。
师:非常棒。那么适应又是如何形成的呢?这是进化论研究的主要内容之一。在进化论之前,人们信奉神创论和物种不变论。第一个系统提出进化论的人是拉马克。他通过对植物和动物的大量观察提出物种是可变的,不是神造的,是由更古老的生物进化而来的,生物进化的顺序总是由低等到高等。他发现不同生物有不同的生存条件,还有不同的适应性特征,他猜测环境多变,动物对于这些多变的环境,能够通过主观意愿去决定使用或者不用某种器官,这会造成什么结果呢?
生:常用的器官就会越来越发达,不用的器官就会逐渐退化。
师:对,而且他认为发达和退化的性状是可以遗传给后代的。因此他对生物进化的原因总结为用进废退和获得性遗传。例如食蚁兽的舌头之所以细长,是长期舔食蚂蚁的结果,这就是用进;鼹鼠长期生活在地下,眼睛就退化萎缩了,这就是废退。经过用进废退和获得性遗传,动物所获得的性状都是适应环境的性状类型,最终产生了生物新类型,也就是生物进化了,这就是拉马克进化学说的主要观点。那么生物进化的原因真的是因为用进废退和获得性遗传吗?如果不是,你能举例进行反驳吗?
生:人用眼过度,视力会下降,而不是变得更好;健美运动员的后代如果不进行专业训练,也不会拥有发达的肌肉和健壮的体格。
师:没错,由此可以看出用进废退和获得性遗传的观点来解释适应的形成是不合理的。其次,拉马克过于强调环境的变化直接导致物种的改变,而实际上,如果环境变化未引起遗传物质的改变,就不会使生物产生可遗传变异。但是,由于拉马克是第一个系统地提出进化论的学者,他彻底地反对了神创论和物种不变论,为进化论书写了历史的新篇章。接下来研究进化论的科学家是达尔文。他历经5年的环球航行考察,采集了大量标本,经过深入研究之后,提出了以自然选择学说为核心的生物进化论。达尔文在构建自然选择学说模型时,用到的模型构建思维是先基于事实进行合理的推理,最后得出结论。下面我们用这个方法来重建自然选择学说模型。首先,生物都有过度繁殖的倾向。以鳕鱼为例,鳕鱼每年的产卵量会达到500万,如果全部都能孵化并且长大,不出6年,整个大西洋都会被鳕鱼填满。而事实上,物种类的个数总是能保持稳定,而且食物和空间等资源是有限的。由此,达尔文推测出什么?
