备课素材：蜂鸟与植物的协同进化-高一下学期生物人教版（2019）必修2

蜂鸟与植物的协同进化先看一道试题：某岛屿上的甲乙两种植物依靠一种蜂鸟传粉。甲种植物的花蕊蜜管直而短，乙种植物的花蕊蜜管则弯而深。雄蜂鸟的短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜，雌蜂鸟的长鸟喙适于在弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜。下列相关叙述正确的是A.

甲乙两种植物花蕊蜜管形态的差异是因蜂鸟采蜜导致的变异B.

花蕊蜜管形态与鸟喙长度相适应是突变和基因重组的结果C.

雌雄蜂鸟在不同植物上采蜜缓解了雌雄蜂鸟间的种间斗争D.

蜂鸟的种群密度和性别比例会影响甲乙两种植物的种群密度【答案】D【解析】自然选择学说认为：生物的变异是不定向的，自然选择是定向的，生物与无机环境之间、不同物种之间相互影响、共同进化，各自发展了自己的特征。A、甲乙两种植物花蕊蜜管形态的差异是自然选择的结果，不是因蜂鸟采蜜导致的定向变异，A错误；B、花蕊蜜管形态与鸟喙长度相适应是共同进化的结果，B错误；C、雌雄蜂鸟属于同一物种，在不同植物上采蜜缓解了雌雄蜂鸟间的种内斗争，C错误；D、蜂鸟采蜜的同时为植物传粉，蜂鸟的种群密度和性别比例会影响甲乙两种植物的种群密度，D正确。故选D。这道题涉及到蜂鸟与植物的共同进化。人教高中生物学教材中没有提到蜂鸟与植物的关系。浙科版必修二教材中有一点点的介绍，用以说明生物进化中的协同进化（协同进化的了解可以参考文章后的链接）。如下所示：浙科版必修2教材第141页蜂鸟是美洲原产的鸟类，构成了蜂鸟科的生物科。共有1科蜂鸟科2亚科104属355种。1.蜂鸟的形态特征蜂鸟是最小的鸟类之一，现存最小的蜂鸟只有5厘米（2.0英寸）的蜜蜂蜂鸟，体重不到2.0克。它们被称为蜂鸟，因为蜂鸟因飞行时两翅振动发出嗡嗡声酷似蜜蜂而得名，它们以快速的翅膀拍打速率在半空中盘旋。蜂鸟的羽毛一般为蓝色或绿色，下体较淡，有的雄鸟具有羽冠或修长的尾羽。雄鸟中，绝大多数为蓝绿色，也有的为紫色、红色或黄色。雌鸟体羽较为暗淡。蜂鸟有各式各样的喙部形态，不同长度和形状的鸟喙通常是识别其食用不同花卉的良好指标。蜂鸟有可伸展的分叉舌头，便于吸食花蜜。2.蜂鸟的生活习性蜂鸟和其他鸟类一样，没有发达的嗅觉系统，而主要依赖视觉，也不同于大多数脊椎动物，蜂鸟对325-360纳米的紫外光敏感，方便它们寻找一些有紫外色谱的花朵。蜂鸟具有任何恒温动物的最大基础代谢率（恒温动物指的是鸟类和哺乳类），为了在食物稀缺时节约能量，在不觅食的夜间，它们可以进入与冬眠相似的状态，将代谢率降低至正常速率的1/15。许多种类的雄性蜂鸟具有领域性，该领域以食源地为中心，由雄鸟竭力守护。雄鸟通常栖息于醒目位置四处观察，如果有入侵者进犯领地，雄鸟会发出警告，并悬停半空闪动虹彩羽毛，必要时驱赶入侵者，冲突偶尔会逐步升级，演变为以嘴作武器的互斗。蜂鸟约90%的食物来自花蜜，蜂鸟也可以吃各种各样的昆虫，包括飞行中的蚊子，果蝇和虱子或者在它们的网状物上的叶子和蜘蛛上的蚜虫。它们从花粉和昆虫蛋白质里获取氨基酸，当花蜜资源稀缺时，也汲取由吸汁啄木鸟凿洞所残留的树液。蜂鸟的下喙是柔韧的，当它在基部变宽时可弯曲多达25度，从而形成更大的表面以捕捉昆虫。也有一种说法是，蜂鸟有特殊的分叉长舌可伸入花中，然后利用毛细作用将花蜜沿舌头吸出来。3.蜂鸟的繁殖方式蜂鸟婚配为一夫多妻制。雄鸟仅在繁殖期与雌鸟互动。雄鸟不提供亲代抚育。一般由雌鸟单独构巢、孵卵和抚育后代。雄鸟用鸣唱、虹彩羽毛以及炫耀飞行等方式吸引雌鸟。4.与植物协同进化从生态学角度来看，蜂鸟具有很特化的特征（如独特的喙型）用来适应环境，特化指的是适应当前生态条件下的一种状态，而从进化的角度来看，特化描述的是性状向更专一的特化发展的过程，其影响了物种共存和生态群落的结构及稳定性。生态群落由复杂的生态网络所构成，而特征匹配在很多互惠共生系统中是塑造生态群落的一个重要机制，并且可能在植物和传粉者共同进化的过程中发挥作用。花卉植物与蜂鸟就是一对很好的例子，它们之间的形态特征高度匹配，可能有助于提高“授粉服务”的质量，并且蜂鸟可以通过更快地摄入更多的花蜜，从而提高资源使用效率。总之，当蜜源植物的可用性存在季节性波动时，蜂鸟倾向于访问花冠形态特征与其喙形更为匹配的植物。这种取食策略不仅效率更高，且避免了种间竞争，从而推动蜂鸟与植物协同进化。科学家研究结果显示，蜂鸟的某些形态特征有助于它们对特定的植物资源产生特化：长喙和弯喙的蜂鸟种类更为特化，也就是说，它们偏离了一个随机的交互模式。这种模式通常发生在一定海拔情况下，同时受到花卉资源丰富度的驱动。因此，长而弯曲喙的物种在资源选择上则更为专一且独特，而这种演化也更为罕见；短喙和直喙的物种多在有丰富的植物花卉资源的海拔觅食，它们则更多的是随机的交互模式。例1、下列有关生物多样性和进化的叙述中，错误的是（）A．新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节B．蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期共同进化形成的相互适应特征C．生物受环境影响而产生的变异都是不能遗传的D．化石是研究生物进化的重要依据解析：本题主要考查了现代生物进化理论的内容。物种形成的基本环节是：突变和基因重组、自然选择及隔离，A正确；蜂鸟的细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是蜂鸟与倒挂金钟相互选择共同进化形成的相互适应特征，B正确；生物受环境影响而产生的变异一般是不能遗传的，但若遗传物质也发生了改变，则也能遗传给后代，C错误；D、化石是研究生物进化的重要依据，D正确。故答案为C。例2、在圣露西亚岛有两种植物靠一种蜂鸟传粉。一种植物的花蕊蜜管直而短，另一种则弯而深，雌鸟的长鸟喙适于在弯曲的长简状花蕊蜜管中采蜜，雄鸟短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜。下列相关叙述错误的是（）A.雌雄蜂鸟在不同植物上采蜜缓解了雌雄蜂鸟间的种内斗争B.花蕊蜜管形态与鸟喙长度相适应是长期自然选择的结果C.两种植物花蕊蜜管形态的差异是因蜂鸟采蜜导致的变异D.蜂鸟的性别比例和种群密度会影响两种植物的种群密度解析：食物来源有别，可以很好缓解种内个体间因争夺食物的斗争。题干信息告知同种雌雄蜂鸟采蜜不同植物，食物来源不同，可缓解种内斗争，A正确；根据现代进化理论认为，现存的生物之间的适应关系是共同进化的结果，是长期自然选择的结果，B正确；可遗传变异的产生根本上来自于