生物 八年级下 3 《生命起源与生物进化》

1、第三章第三章 生命起源与生物进化生命起源与生物进化第一节第一节 生命起源与生物演化生命起源与生物演化第二节第二节 生物进化规律生物进化规律第三节第三节 物种的形成物种的形成3第一节第一节 生命起源与生物演化生命起源与生物演化一一. 生命起源生命起源 地球上有种类繁多的生物，植物地球上有种类繁多的生物，植物约约30万种，动物约万种，动物约150万种，微生物约万种，微生物约10万种。也有人认为地球上的生物应万种。也有人认为地球上的生物应为为4500万种。万种。4 有关生命的起源，曾有两种观点：有关生命的起源，曾有两种观点：地外地外起源论起源论和和地内起源论地内起源论 （1 1） 地外起源论地外起源

2、论 这种观点认为生命起源于银河系别的星球这种观点认为生命起源于银河系别的星球上的细菌或孢子，通过辐射压力或附着于陨石上的细菌或孢子，通过辐射压力或附着于陨石上而传播到地球，之后发展演化而成。其依据上而传播到地球，之后发展演化而成。其依据是：在宇宙中发现有机分子的存在是：在宇宙中发现有机分子的存在, ,在陨石中在陨石中已分析出氨基酸、脂肪酸等。已分析出氨基酸、脂肪酸等。 但目前还没有外星球上存在生物的确切证但目前还没有外星球上存在生物的确切证据据。 5 这是多数学者的观点，认为地球上的无这是多数学者的观点，认为地球上的无机物在特定的物理化学条件下，形成了各种机物在特定的物理化学条件下，形成了各种

3、有机化合物，再经过一系列的化学过程转化有机化合物，再经过一系列的化学过程转化为有机体。其过程大致可分为三个阶段：为有机体。其过程大致可分为三个阶段： 有机化合物形成阶段：原始海洋中的有机化合物形成阶段：原始海洋中的N N，H H等元素和等元素和H2OH2O，COCO，CO2CO2，H2SH2S，HClHCl，甲，甲烷等无机化合物，在紫外线、电离辐射、高烷等无机化合物，在紫外线、电离辐射、高温、高压等一定条件下，形成氨基酸、核苷温、高压等一定条件下，形成氨基酸、核苷酸及单糖等有机化合物；酸及单糖等有机化合物；（2 2）地内起源论化学进化论）地内起源论化学进化论6 生物大分子形成阶段：氨基酸、核苷

4、生物大分子形成阶段：氨基酸、核苷酸等有机化合物，在海洋中聚合形成复杂的有酸等有机化合物，在海洋中聚合形成复杂的有机化合物，如甘氨酸、蛋白质、核酸机化合物，如甘氨酸、蛋白质、核酸-生物大生物大分子分子 ； 生命形成阶段：多个生物大分子聚集，生命形成阶段：多个生物大分子聚集，形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系原原生体，它具有初步的生命现象生体，它具有初步的生命现象从周围环境中从周围环境中吸取营养，将废物排出体外。吸取营养，将废物排出体外。 从此，生命开始从化学进化转入生物进从此，生命开始从化学进化转入生物进化阶段，化阶段，大量的化石记录证实了生命是在地球大量的

5、化石记录证实了生命是在地球上发生的，而生物是随地球的发展而演化的。上发生的，而生物是随地球的发展而演化的。7二二. .早期生物的发生和演化早期生物的发生和演化 保存于寒武纪以前的岩石中的化石记保存于寒武纪以前的岩石中的化石记录表明，早期生物演化经历了录表明，早期生物演化经历了4 4次重大事件次重大事件 （1 1） 生命的出现：生命的出现：最早的生物化石出最早的生物化石出现于现于3838亿年前的地层中亿年前的地层中南非无花果树组南非无花果树组（Fig Tree)Fig Tree)燧石中的棒状细菌和球状细菌燧石中的棒状细菌和球状细菌 它们均为单细胞生物，其中球状细菌它们均为单细胞生物，其中球状细菌

6、直径直径171720m.20m.在澳大利亚发现在澳大利亚发现3535亿年前亿年前的叠层石的丝状体的叠层石的丝状体8前前寒寒武武纪纪的的生生命命类类型型 13800百万年 有机碳微结构3500百万年 球状细菌93500百万年丝状细菌750-800百万年 后生动物（蠕虫类）前前寒寒武武纪纪的的生生命命类类型型 210（2 2）生物的分异：）生物的分异： 表现为生物多样性发展表现为生物多样性发展属种数量属种数量的增加。如加拿大的增加。如加拿大OntariaOntaria（安大略省）（安大略省）西部西部2020亿年前的亿年前的GunflintGunflint组中出现组中出现8 8属属1212种微化石。

7、种微化石。表明当时的原核生物已有相表明当时的原核生物已有相当的发展和繁盛，可能与当时大气开始当的发展和繁盛，可能与当时大气开始充氧有关。充氧有关。1112 （3） 真核生物的出现真核生物的出现：以宏观藻类的出以宏观藻类的出现为特色，如我国现为特色，如我国17.5亿年前串岭沟组中发亿年前串岭沟组中发现的现的Vendotaenides（文德带藻）（文德带藻） （4） 后生动物的出现后生动物的出现 ： 出现于出现于6 67 7亿亿年前年前。主要为软躯体生物。以伊迪卡拉动物。主要为软躯体生物。以伊迪卡拉动物群为代表，是指震旦纪后期出现的，主要由群为代表，是指震旦纪后期出现的，主要由腔肠动物（腔肠动物（

8、67%67%水母、海鳃纲）、环节动物水母、海鳃纲）、环节动物（25%25%）、节肢动物（似三叶虫）（）、节肢动物（似三叶虫）（5%5%）组成）组成的不具外壳的多细胞后生动物群。我国发现的不具外壳的多细胞后生动物群。我国发现地点：鄂西、陕南、淮南、辽南和黑龙江。地点：鄂西、陕南、淮南、辽南和黑龙江。133500百万年丝状细菌750-800百万年 后生动物（蠕虫类）前前寒寒武武纪纪的的生生命命类类型型 214环节动物腔肠动物环节动物前前寒寒武武纪纪的的生生命命类类型型 315伊迪卡拉动物群伊迪卡拉动物群 及复原图及复原图16三三 显生宙生物的演化显生宙生物的演化显生宙生物演化经历了显生宙生物演化经

9、历了两两大飞跃大飞跃（1） 动物界的第一次大发展动物界的第一次大发展 小壳动物群的出现小壳动物群的出现：震旦纪末期出现、寒震旦纪末期出现、寒武纪初大量繁盛，个体微小（武纪初大量繁盛，个体微小（12mm12mm），具），具外壳的多门类海生无脊椎动物群。包括软体外壳的多门类海生无脊椎动物群。包括软体动物门中的软舌螺、单板类和腹足类，腕足动物门中的软舌螺、单板类和腹足类，腕足类以及分类位置不明的类型。类以及分类位置不明的类型。 意义：意义：第一个带壳生物群，寒武纪（古生代）第一个带壳生物群，寒武纪（古生代）的起点的起点1718澄江动物群的出现澄江动物群的出现 寒武系底部继小壳动物群之后出现寒武系底部

10、继小壳动物群之后出现的第一个无壳和具壳的混生化石群。包的第一个无壳和具壳的混生化石群。包括三叶虫、水母、蠕虫类、甲壳纲及分括三叶虫、水母、蠕虫类、甲壳纲及分类位置不明的节肢动物、腕足类、藻类类位置不明的节肢动物、腕足类、藻类及鱼形动物及鱼形动物意义：意义：是寒武纪初期生物大爆发的典型代表。是寒武纪初期生物大爆发的典型代表。19 澄澄江江动动物物群群20昆昆明明鱼鱼海海口口鱼鱼21(2) (2) 动、植物从水生到陆生的发展动、植物从水生到陆生的发展 植物的发展：植物的发展：在志留纪末期早、中在志留纪末期早、中泥盆世，由于大陆面积的扩大，植物泥盆世，由于大陆面积的扩大，植物完成了登陆的使命。以出现

11、裸蕨植物完成了登陆的使命。以出现裸蕨植物为代表，为代表，产生茎、叶的分化，产生茎、叶的分化，发育了维发育了维管束系统。管束系统。 2223动物的发展动物的发展 在晚泥盆世，出现了鱼类向两栖类在晚泥盆世，出现了鱼类向两栖类的演化，动物完成了登陆的使命。以的演化，动物完成了登陆的使命。以出现总鳍鱼类为代表，具有强大的肉出现总鳍鱼类为代表，具有强大的肉鳍，当水体干枯时，可用肉鳍爬行。鳍，当水体干枯时，可用肉鳍爬行。C 演化为两栖类。演化为两栖类。2425(3)(3)动物界的发展动物界的发展 遵循着从简单到复杂，从低级到遵循着从简单到复杂，从低级到高级的发展规律高级的发展规律 经过了从经过了从原生动物

12、原生动物原始多细胞原始多细胞动物动物腔肠动物腔肠动物（两胚层动物）（两胚层动物）三三胚层动物胚层动物脊椎动物脊椎动物的演化过程。的演化过程。26第一节第一节 生命起源与生物演化生命起源与生物演化第二节第二节 生物进化规律生物进化规律第三节第三节 物种的形成物种的形成28第二节第二节 生物进化规律生物进化规律一、一、 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 (1) 进步性发展进步性发展 自生命在地球上出现以来，生物自生命在地球上出现以来，生物界经历了由少到多、由低级到高级的界经历了由少到多、由低级到高级的进化发展过程，是一种上升的进步性进化发展过程，是一种上升的进步性发展。发展。 29 从异养

13、到自养的发展从异养到自养的发展 异养异养单细胞的细菌（原核单细胞的细菌（原核生物）以周围环境的有机质为养料。生物）以周围环境的有机质为养料。 自养自养原核生物演化出具叶绿原核生物演化出具叶绿素的蓝绿藻，能够进行光合作用，素的蓝绿藻，能够进行光合作用，从无机物合成有机养料。从无机物合成有机养料。30 从二极生态模式到三极生态模式从二极生态模式到三极生态模式 二极二极蓝绿藻和细菌构成了早蓝绿藻和细菌构成了早期生物界自养和异养、合成与分解两个期生物界自养和异养、合成与分解两个环节，形成了一个菌藻生态体系。环节，形成了一个菌藻生态体系。 三极三极随着真核细胞的出现，随着真核细胞的出现，开始了动植物的分

14、化，构成了一个三极开始了动植物的分化，构成了一个三极生态系统。生态系统。 绿色植物绿色植物自然界的生产者自然界的生产者 动物动物自然界的消费者自然界的消费者 细菌真菌细菌真菌自然界的分解者自然界的分解者31从水到陆的发展从水到陆的发展 四亿年前，植物先行登陆，而后四亿年前，植物先行登陆，而后是动物登陆，逐渐形成了现代的动植是动物登陆，逐渐形成了现代的动植物体系。物体系。32(2) 进化的不可逆性进化的不可逆性 指已经演变的物种不可能恢复祖指已经演变的物种不可能恢复祖型，已经灭亡的种类不可能重新出现。型，已经灭亡的种类不可能重新出现。生物的进化发展是不可能走回头路的。生物的进化发展是不可能走回头

15、路的。 33(3) 相关律和重演律相关律和重演律 相关律相关律居维叶（居维叶（G.Cuvier）提出，认为生物身体的各部分的发展提出，认为生物身体的各部分的发展是密切相关的，环境条件的变化使生是密切相关的，环境条件的变化使生物的某种器官发生变异时，必然会有物的某种器官发生变异时，必然会有其他的器官随之变异，同时产生新的其他的器官随之变异，同时产生新的适应。适应。34 个体发育个体发育生物的每个个体从其生物的每个个体从其生命开始到自然死亡都要经历一系列发生命开始到自然死亡都要经历一系列发育阶段。如：昆虫有卵、幼虫、蛹、成育阶段。如：昆虫有卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段。虫四个阶段。 系统发生系统发生

16、指生物类群的起源和指生物类群的起源和进化历史。生物类群不论大小都有其起进化历史。生物类群不论大小都有其起源和发展历史。源和发展历史。35 重演律重演律系统发生和个体发育是密系统发生和个体发育是密切相关的，生物总是在其个体发生的早切相关的，生物总是在其个体发生的早期体现其祖先的特征，然后才体现其本期体现其祖先的特征，然后才体现其本身比较进步的特征。因此，个体发育是身比较进步的特征。因此，个体发育是系统发生的短暂重演。系统发生的短暂重演。3639 36 个体发育与系统发生之间的关系个体发育与系统发生之间的关系(举例举例) 系统发育系统发育：即即生物系统的发生物系统的发生和演变过程生和演变过程个体发

17、育个体发育：即个即个体从生命开始体从生命开始到死亡为止的到死亡为止的演变过程演变过程37(4)(4)适应、特化、适应辐射、适应趋同适应、特化、适应辐射、适应趋同 适应适应生物在其形态结构以及生生物在其形态结构以及生理机能等方面反映其生活环境和生活方理机能等方面反映其生活环境和生活方式的现象，这是自然选择保留生物机能式的现象，这是自然选择保留生物机能的有利变异、淘汰不利变异的结果，是的有利变异、淘汰不利变异的结果，是生物对环境的适应。生物对环境的适应。 特化特化一种生物对某种生活条件一种生物对某种生活条件特殊适应的结果，使其在形态和生理上特殊适应的结果，使其在形态和生理上发生局部的变异，而整个身

18、体的组织结发生局部的变异，而整个身体的组织结构和代谢水平并无变化。这种现象叫做构和代谢水平并无变化。这种现象叫做特化。特化。3839 38 适应辐射适应辐射 趋异趋异（分歧）（分歧）起源于同一始祖起源于同一始祖类型的生物类型的生物，由于，由于适应不同的环境而适应不同的环境而发生物种分化，发生物种分化，一个种分化为两个或一个种分化为两个或两个以上的种。两个以上的种。 适应辐射适应辐射某一类群的趋异向着某一类群的趋异向着各个不同方向发展各个不同方向发展，适应多种生活环适应多种生活环境境。如中生代的爬行动物。（规模大，。如中生代的爬行动物。（规模大，较短时间内完成）较短时间内完成） 39中生代爬行动

19、物的适应辐射中生代爬行动物的适应辐射1.1.海中游泳的鱼龙；海中游泳的鱼龙；2.2.陆上食草的剑龙；陆上食草的剑龙；3.3.陆上食肉的跃龙；陆上食肉的跃龙；4.4.空中飞翔的翼龙空中飞翔的翼龙40适应趋同适应趋同 生物亲缘关系疏远的生物，由于生物亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的生活环境，而在形体上变适应相似的生活环境，而在形体上变得相似得相似 如如 ：鱼、鱼龙、海豚、鲸都呈鱼形：鱼、鱼龙、海豚、鲸都呈鱼形; ; 趋同趋同仅是表面现象，并没有改变仅是表面现象，并没有改变生物原来的体制。生物原来的体制。41趋同现象的实例趋同现象的实例 1（a) a) 单体珊瑚（锥状）；（单体珊瑚（锥状）；（b

20、b）李希霍芬贝；）李希霍芬贝；（c c）固着蛤类马尾蛤）固着蛤类马尾蛤42适应趋同适应趋同 (例例2)43二、生物演替二、生物演替 古生物学资料表明，以知的古生物学资料表明，以知的2500个科中已个科中已经有经有2/3的科绝灭，其原因为：的科绝灭，其原因为： 种系代谢种系代谢在生物的纵向发展上，新种在生物的纵向发展上，新种总是在旧种的基础上产生的，许多旧种被新种所总是在旧种的基础上产生的，许多旧种被新种所代替而衰退灭亡。代替而衰退灭亡。 生态代替生态代替在生物的横向发展上，一些在生物的横向发展上，一些物种扩大并占领了新的生态空间，而另一些物种物种扩大并占领了新的生态空间，而另一些物种则丧失了生

21、活领域以至退出了历史舞台。则丧失了生活领域以至退出了历史舞台。44 背景值绝灭背景值绝灭地史上任何时期都地史上任何时期都有一些生物绝灭，但总的平均绝灭率维有一些生物绝灭，但总的平均绝灭率维持在一个低水平上，通常持在一个低水平上，通常0.11个种个种/百百万年。万年。 集群绝灭（大规模绝灭）集群绝灭（大规模绝灭）在在某些地史时期，有许多门类的生物几乎某些地史时期，有许多门类的生物几乎同时绝灭，使生物绝灭率突然升高。同时绝灭，使生物绝灭率突然升高。45 地史上大规模绝灭共有地史上大规模绝灭共有七七次：次：前寒武纪伊迪卡拉动物群绝灭前寒武纪伊迪卡拉动物群绝灭/O之交之交O/S之交之交D3弗拉斯期弗拉

22、斯期- 法门期法门期 之交之交P/T之交之交T/J之交之交K/E之交之交46地质时代（距今百万年）地质时代（距今百万年）(Sepkoski et al., 1992)123567447导致生物大规模绝灭的原因：导致生物大规模绝灭的原因：地内事件地内事件 如火山爆发、地磁场倒转、如火山爆发、地磁场倒转、大规模海退、板块运动、温度变化、大规模海退、板块运动、温度变化、缺氧事件等缺氧事件等地外事件地外事件 如超新星爆发、小行星撞击、如超新星爆发、小行星撞击、太阳耀斑等太阳耀斑等第一节第一节 生命起源与生物演化生命起源与生物演化第二节第二节 生物进化规律生物进化规律第三节第三节 物种的形成物种的形成第

23、三节第三节 物种的形成物种的形成 物种是进化的单元，也是繁殖物种是进化的单元，也是繁殖后代的单元。进化的过程是物种不后代的单元。进化的过程是物种不断演变的过程，新种不断出现，旧断演变的过程，新种不断出现，旧种不断绝灭。种不断绝灭。 物种形成就是指新种的形成。物种形成就是指新种的形成。一、遗传一、遗传 遗传是生物通过繁殖作用不断的遗传是生物通过繁殖作用不断的传衍后代，它是生物进化的基础。遗传衍后代，它是生物进化的基础。遗传具有稳定性，同时又具有可变性。传具有稳定性，同时又具有可变性。 物质基础物质基础细胞核中的染色体细胞核中的染色体 基因基因染色体上有一种决定性染色体上有一种决定性状发育的物质，

24、基因主要由去氧核糖状发育的物质，基因主要由去氧核糖核酸核酸(DNA)组成，每个去氧核糖核酸组成，每个去氧核糖核酸分子又由许多去氧核苷酸单体组成。分子又由许多去氧核苷酸单体组成。二、变异二、变异 变异是同种个体之间的微小差异。变异是同种个体之间的微小差异。同一物种的个体之间总会有一些差异，同一物种的个体之间总会有一些差异，决不会有两个完全一样的个体，这就决不会有两个完全一样的个体，这就说明变异是一切生物普遍具有的共同说明变异是一切生物普遍具有的共同特征。特征。 遗传的奥秘在于遗传的奥秘在于DNA分子中碱基分子中碱基序列的变化。主要有以下三种：序列的变化。主要有以下三种： （1）基因重组）基因重组

25、 （2）基因突变）基因突变 （3）染色畸变）染色畸变特征特征（1 1）变异是相关的，有机体的一部分发）变异是相关的，有机体的一部分发生变异，也会引起其他部分发生变异，生变异，也会引起其他部分发生变异，如长颈鹿。如长颈鹿。（2 2）变异有遗传的，也有不遗传的，只）变异有遗传的，也有不遗传的，只有遗传的变异才能对进化起作用。有遗传的变异才能对进化起作用。（3 3）变异不仅表现在外部形态上，而且）变异不仅表现在外部形态上，而且表现在内部结构上。表现在内部结构上。遗传与变异的关系遗传与变异的关系 在生物进化过程中，变异是一种创在生物进化过程中，变异是一种创造性因素，遗传是一种稳定性因素。造性因素，遗传

26、是一种稳定性因素。 没有变异，生物只能产生相同的没有变异，生物只能产生相同的物种，进化无法进行；没有遗传，生物物种，进化无法进行；没有遗传，生物没有相对稳定性，不能成其种类，也不没有相对稳定性，不能成其种类，也不可能有进化可能有进化 因此，遗传和变异之间的相互作因此，遗传和变异之间的相互作用是生物进化的基本动力。用是生物进化的基本动力。三、三、 隔离隔离(1) (1) 地理隔离地理隔离 是指由于水体、沙漠、山脉的阻挡是指由于水体、沙漠、山脉的阻挡或遥远的地理距离等原因造成的隔离。或遥远的地理距离等原因造成的隔离。 由于同种生物长时期受到地理隔离，由于同种生物长时期受到地理隔离，居群的个体间无法

27、杂交，失去基因交流居群的个体间无法杂交，失去基因交流的机会，从而朝不同方向变异，逐渐形的机会，从而朝不同方向变异，逐渐形成地理亚种成地理亚种。 如华南虎和东北虎在如华南虎和东北虎在体型大小体型大小、毛毛色深浅色深浅和和毛的长短毛的长短等方面都产生了明显等方面都产生了明显的差异，已形成了两个地理亚种。的差异，已形成了两个地理亚种。(2) 生殖隔离生殖隔离 是指居群间由于基因型差异使是指居群间由于基因型差异使得基因交流不能进行，最终会导致得基因交流不能进行，最终会导致形成不同的亚种、新种形成不同的亚种、新种。四、自然选择四、自然选择 指生物在其生活的环境中，能够适应指生物在其生活的环境中，能够适应者被保留，不能适应者被淘汰的过程。实者被保留，不能适应者被淘汰的过程。实质是使种内居群的遗传物质朝着更有利于质是使种内居群的遗