生物必修2《遗传与进化》第4节 协同进化与生物多样性的形成精品学案及答案

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一、协同进化
1．协同进化的含义：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
2．实例
(1)生物与生物之间的协同进化
(2)生物与环境之间的协同进化
地球上的原始大气中没有氧气，所以那时生物的呼吸类型只能是无氧呼吸；当地球上出现了进行光合作用的生物以后，才使原始大气中有了氧气，这就为好氧生物的出现创造了前提条件。
3．结果：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。
4．协同进化的原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。
判断正误
(1)协同进化只发生在生物和生物之间( )
(2)协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的( )
答案 (1)× (2)×
解析 (1)协同进化发生于不同物种之间，以及生物与无机环境之间。
(2)物种之间的协同进化除了通过物种之间相互影响(包括生存斗争以及种间互助等关系)实现外，还可通过物种与无机环境之间的相互影响来实现。
任务：协同进化
如图为猎豹追捕羚羊的镜头，请据图回答相关问题：
(1)捕食者的存在促进被捕食者种群发展的理由是什么？
提示 捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。
(2)根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广的捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是什么？
提示 捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种的生存提供机会。
1．协同进化是生物进化中一种常见的现象，下列叙述错误的是( )
A．有细长花距的兰花和有细长口器的蛾，两者相互选择协同进化
B．猎豹与羚羊的“军备竞赛”是协同进化的结果
C．物种之间的协同进化主要通过生存斗争实现
D．协同进化就是生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展
答案 D
解析 协同进化包括生物与生物之间、生物与无机环境之间的相互影响。
2．在进化过程中，不同物种之间相互影响，下列叙述错误的是( )
A．任何一个物种都不是单独进化的
B．捕食者的存在对被捕食者有害无益
C．一种物种的形成或绝灭，会影响到若干其他物种的进化
D．寄生关系使寄生者和宿主在生存斗争的过程中协同进化发展
答案 B
解析 捕食者的存在对被捕食者并不是有害无益的，捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。
二、生物多样性的形成
1．生物多样性的形成
(1)内容：遗传多样性(基因多样性)、物种多样性、生态系统多样性。
(2)形成原因：生物的进化。
(3)研究生物进化历程的主要依据：化石。
2．生物进化历程中的几个关键事件
(1)有性生殖的出现，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快，多细胞植物和动物的种类不断增多。
(2)生态系统第三极——消费者的出现，使生态系统具有更加复杂的结构。
(3)生物的登陆改变着陆地的环境，陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台。
判断正误
(1)捕食者的存在有利于增加物种多样性( )
(2)生物多样性的根本原因是物种多样性( )
(3)生物多样性包括遗传多样性、种群多样性和生态系统多样性三个层次( )
答案 (1)√ (2)× (3)×
解析 (2)生物多样性的根本原因是遗传多样性。
(3)生物多样性包括遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性三个层次。
3．(2021·广东，3)近年来我国生态文明建设卓有成效，粤港澳大湾区的生态环境也持续改善，研究人员对该地区的水鸟进行研究，记录到146种水鸟，隶属9目21科，其中有国家级保护鸟类14种，近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。该调查结果直接体现了生物多样性中的( )
A．遗传多样性和物种多样性
B．种群多样性和物种多样性
C．物种多样性和生态系统多样性
D．遗传多样性和生态系统多样性
答案 C
解析 生物多样性包括遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性，题干中描述了146种水鸟，体现了物种多样性，而近海与海岸带湿地、城市水域等生态系统，体现了生态系统多样性，综上所述，C正确。
4．下列关于生物进化的叙述，正确的是( )
A．进化过程中霉菌比细菌出现得早
B．进化过程中蓝细菌比好氧细菌出现得早
C．有性生殖生物比无性生殖生物进化得慢
D．哺乳动物必定生活在陆地上
答案 B
解析 霉菌是真核生物，细菌是原核生物，真核生物的出现晚于原核生物，A错误；生物通过有性生殖，实现了基因重组，增加了生物变异的多样性，推动了生物进化，故有性生殖生物比无性生殖生物进化得快，C错误；哺乳动物不一定生活在陆地上，如鲸是哺乳动物，但生活在水中，D错误。
三、生物进化理论在发展
1．现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释
(1)适应是自然选择的结果。
(2)种群是生物进化的基本单位。
(3)突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种。
(4)生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程。
(5)生物多样性是协同进化的结果。
2．中性突变学说：大量的基因突变是中性的，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。
3．间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
5．下列关于现代生物进化理论的叙述，正确的是( )
A．生物进化的过程实际上是生物与生物之间协同进化的过程
B．隔离是物种形成的必要条件
C．能为生物进化提供原材料的是有利变异
D．个体是生物进化的基本单位
答案 B
解析 生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程，A错误；可遗传变异无论是有利变异还是不利变异，都能为生物进化提供原材料，C错误；种群是生物进化的基本单位，D错误。
6．下列关于中性突变学说的说法中，错误的是( )
A．中性突变学说的研究水平侧重于分子水平
B．DNA分子产生的突变大部分是中性的
C．决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累
D．中性突变学说与现代生物进化理论是对立的
答案 D
题组一 协同进化
1．(2023·河北沧州高一质检)下列有关协同进化的叙述，错误的是( )
A．猎豹和羚羊这两个物种的进化过程属于协同进化
B．捕食者的存在有利于被捕食者种群的进化
C．生物多样性是协同进化的结果
D．所有生物的进化都是同步进行的
答案 D
解析 有联系的生物的进化是同步进行的，D错误。
2．根据现代生物进化理论，下列关于协同进化的叙述，不正确的是( )
A．不同物种之间、生物与无机环境之间都存在协同进化，从而导致生物多样性的形成
B．在自然选择过程中，黑色桦尺蛾与浅色桦尺蛾之间表现为协同进化
C．非洲野牛与狮子之间可通过种间竞争、捕食等实现协同进化
D．光合生物产生了氧气，而氧气也为好氧生物的出现创造了条件，这属于生物与环境之间的协同进化
答案 B
解析 协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。黑色桦尺蛾与浅色桦尺蛾为同一物种，二者之间不存在协同进化，B错误。
3．某种兰花有细长的花距，花距底部储存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是( )
A．蛾口器的特征决定兰花花距变异的方向
B．花距变长是兰花新种形成的必要条件
C．口器与花距的相互适应是协同进化的结果
D．蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
答案 C
解析 变异是不定向的，A错误；新物种产生的必要条件是隔离，B错误；根据题干可知，口器与花距的相互适应是相互选择、协同进化的结果，C正确；口器的变长是自然选择的结果，D错误。
题组二 生物多样性的形成
4．下列关于生物进化历程的叙述，错误的是( )
A．从目前来看，最早的生物化石是古细菌化石
B．先出现原核生物，然后出现真核生物
C．先出现单细胞生物，然后出现多细胞生物
D．先出现生产者、消费者，然后出现分解者
答案 D
解析 地球上先出现生产者和分解者，然后出现消费者，D错误。
5．(2023·江苏泰州高一模拟)生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。下列叙述中，属于生态系统多样性层次的是( )
A．全球的生态系统有数千个类型
B．我国特有脊椎动物达300多种
C．我国栽培作物种类达600多种
D．秀丽隐杆线虫成体约有20 000个基因
答案 A
6．下列有关生物多样性和进化的叙述，正确的是( )
A．长期自然选择和协同进化导致生物多样性的形成
B．基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向
C．不同的物种及其所包含的基因共同构成了生物多样性
D．基因重组是生物变异的根本来源，并加速了生物进化
答案 A
解析 自然选择决定生物进化的方向，B错误；生物多样性包括遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性三个层次，C错误；基因突变是生物变异的根本来源，基因重组只是生物变异的来源之一，D错误。
题组三 生物进化理论在发展
7．现代生物进化理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的。现代生物进化理论的观点对自然选择学说的完善和发展表现在( )
①突变和基因重组产生进化的原材料 ②种群是生物进化的基本单位 ③自然选择是通过生存斗争实现的 ④生物进化的实质是种群基因频率的改变 ⑤隔离导致物种的形成 ⑥自然选择决定生物进化的方向
A．①②④⑤ B．②③④⑤⑥
C．①②③④⑤ D．①②③⑤
答案 A
解析 ③和⑥是自然选择学说本来就有的内容，①②④⑤是现代生物进化理论的观点，是对自然选择学说的完善和发展。
8．下列叙述中，不符合中性突变学说的是( )
A．基因突变大多数是中性的，自然选择对它们不起作用
B．中性突变被随机地固定，日积月累、积少成多
C．生物性状的改变大多数是中性的，无利也无害
D．种群间遗传物质出现较大差别是中性突变积累的结果
答案 C
解析 中性突变学说认为生物基因的突变大多数是中性的，无利也无害，并不是生物性状的改变是中性的，C符合题意。
9．(2023·贵州安顺高一月考)黄花杓兰与西藏杓兰的开花时间和分布区域均有所重叠，它们能够通过人工杂交产生可育的后代；但在自然界中，它们的传粉者大小明显不同，黄花杓兰由丽蝇和熊蜂工蜂传粉，而西藏杓兰由体形较大的熊蜂蜂王传粉，由于传粉者不同，二者在自然界中不能杂交。下列说法错误的是( )
A．突变和基因重组为黄花杓兰和西藏杓兰种群的进化提供原材料
B．黄花杓兰与西藏杓兰传粉者大小不同，据此推测它们花的形态结构可能存在差异
C．黄花杓兰和西藏杓兰会与各自的传粉者以及无机环境协同进化
D．黄花杓兰与西藏杓兰两者存在地理隔离和生殖隔离
答案 D
解析 协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，黄花杓兰和西藏杓兰会与各自的传粉者以及无机环境协同进化，C正确；黄花杓兰与西藏杓兰的分布区域有所重叠，说明黄花杓兰与西藏杓兰不存在地理隔离，但二者在自然界中不能杂交，存在生殖隔离，D错误。
10．由于农田的存在，某种松鼠被分隔在若干森林斑块中。人工生态通道可以起到将森林斑块彼此连接的作用。下列叙述正确的是( )
A．农田的存在，增加了松鼠的活动空间
B．林木密度相同的不同斑块中，松鼠为进化提供原材料的变异的种类不同
C．不同森林斑块中的松鼠属于不同种群，存在生殖隔离
D．人工生态通道有利于保护该种松鼠的遗传多样性
答案 D
解析 农田的存在，使松鼠被分隔在若干森林斑块中，即形成了地理隔离，因此减少了松鼠的活动空间，A错误；突变和基因重组为生物的进化提供原材料，林木密度相同的不同斑块中，松鼠为进化提供原材料的变异的种类相同，B错误；不同森林斑块中的松鼠属于不同种群，存在地理隔离，但不一定形成生殖隔离，C错误；人工生态通道可以起到将森林斑块彼此连接的作用，有利于保护该种松鼠的遗传多样性(基因多样性)，D正确。
11．(2023·甘肃天水高一期中)下列有关地球的生命进化历程的叙述，不正确的是( )
A．地球上最早出现的细胞是原核细胞
B．地球大气环境的改变离不开蓝细菌
C．蓝细菌释放的O2为真核生物的起源创造了条件
D．CO2含量的升高为陆生生物的出现创造了条件
答案 D
解析 陆生生物绝大多数是需氧型生物，O2含量的升高为陆生生物的出现创造了条件，D错误。
12．(2023·河北衡水高一期末)科学家普遍认为，地球上的多种生物是经过漫长的地质年代逐渐进化而来的，特别是经过协同进化才形成了今天丰富多彩的自然界。下列有关协同进化和生物多样性形成的叙述，错误的是( )
A．协同进化是指同种生物和生物与无机环境之间的相互影响和相互作用
B．捕食者吃掉多病、年老的被捕食者，可促进被捕食者种群的发展
C．“收割理论”认为，捕食者的存在有利于增加生物的物种多样性
D．生物进化过程中，既有新物种的产生，也有原有物种的绝灭
答案 A
解析 协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，A错误。
13．如图为现代生物进化理论的概念图。请据图回答下列相关问题：
(1)图中①③分别指______________、______________________________________。在生物进化过程中，____________________为生物进化提供原材料。
(2)④指遗传多样性、物种多样性和__________________________________________________
多样性。
(3)某植物种群中基因型为AA的个体占20%，基因型为aa的个体占50%。倘若人为舍弃隐性性状仅保留显性性状，令其自交，则自交子一代中基因型为AA的个体占________，A的基因频率为____________，经过这种人工选择作用，该种群是否发生了进化：__________(填“是”或“否”)，原因是_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)种群 种群基因频率的改变 突变和基因重组 (2)生态系统 (3)55% 70% 是 种群的基因频率发生了改变
解析 (3)某植物种群中基因型为AA的个体占20%，基因型为aa的个体占50%，则基因型为Aa的个体占30%，倘若人为舍弃隐性性状仅保留显性性状，则基因型为AA的个体占40%，基因型为Aa的个体占60%，令其自交，则自交子一代中基因型为AA的个体占40%＋60%×1/4＝55%，基因型为aa的个体占60%×1/4＝15%，基因型为Aa的个体占30%，此时种群中A的基因频率＝55%＋1/2×30%＝70%。没有经过人工选择之前种群中A的基因频率为20%＋1/2×30%＝35%，因为种群的基因频率发生了改变，所以该种群发生了进化。
14．草本植物报春花多数为二型花柱，少数为同型花柱(如图1所示)。花药的位置明显低于柱头的为长柱型花；柱头位置明显低于花药的为短柱型花。同型花柱的花中，花药与柱头高度相近。请回答下列问题：
(1)熊蜂、蝴蝶和天蛾等昆虫，它们的喙细而长，在吸食花筒底部花蜜的同时，也起到帮助报春花传粉的作用，这是长期______________的结果。
(2)研究发现，随着海拔高度增加，高山上环境温度降低，传粉昆虫减少，同型花柱的花比例增大。为研究上述现象，科研人员进行模拟实验，处理及结果如图2所示。
①本实验中，套袋处理可以防止________________，模拟了高山上__________________的条件。
②据图可知，套袋处理后同型花柱的花结实率较高，二型花柱的花结实率明显降低或不结实，推测同型花柱报春花传粉方式主要为________(填“自花传粉”或“异花传粉”)。
(3)结合图1和图2分析，二型花柱的花主要传粉方式为__________________，这种传粉方式虽然有利于增加报春花的________多样性，但________________________________________
_______________________________________________________________________________，
因而高海拔环境下同型花柱的花比例增大。
答案 (1)自然选择(或协同进化) (2)①外来花粉的干扰 无传粉者(或传粉昆虫减少) ②自花传粉
(3)异花传粉 遗传(或基因) 同型花柱报春花的传粉方式主要为自花传粉，在传粉昆虫减少的条件下结实率更高，有利于繁殖