师：同学们，大家好。经过前面两节的学习，我们已经了解到地球形成后环境在不断变化，原始生命产生后，生物也在持续进化。在生物漫长的进化历程中，为什么有些生物种类会灭绝？新的生物种类又是怎样形成的呢？据目前研究证明，曾经称霸地球的恐龙已经灭绝，而人类的祖先在距今300多万年前才开始在地球上直立行走。与一些古老的物种相比，人类非常年轻，并且人类和其他物种仍处于继续进化的过程中。
那么，推动生物不断进化的原因是什么呢？今天，我们一起来学习生物进化的原因。第一课时，我们首先分析生物进化的一个实例。在英国曼彻斯特的森林里，生活着一种桦尺蛾，它的幼虫是桦尺蠖。它们喜欢在夜间活动，白天则栖息在长满地衣的树干上。18世纪的曼彻斯特，森林茂密，空气清新。1850年，一些生物学家来此考察，发现当时的桦尺蛾大多数是浅色的，少数是深色的，浅色被称为常见类型。
经过约100年的工业发展，到1950年，曼彻斯特已成为一个工业城市，工厂林立，烟雾弥漫。工厂排放的煤烟将树干上的地衣杀死，树皮裸露并被熏成黑褐色。这时，又有一些生物学家来考察，他们会看到什么样的情形呢？情况还会一样吗？令人惊讶的是，此时桦尺蛾深色的成为多数，浅色的却变成少数，深色被称为常见类型。
请同学们比较这100年间桦尺蛾常见类型的体色发生了什么变化。100年前，浅色较多，深色较少，浅色为常见类型；100年后，深色较多，浅色较少，深色为常见类型。这是什么原因呢？当时的生物学家做了一个实验，他们把相同数量的深色桦尺蛾和浅色桦尺蛾都放在深色树干上，然后用望远镜从远处观察树干上发生的情况。
一群爱吃桦尺蛾的鸟儿飞过后会发生什么呢？结果是浅色的桦尺蛾所剩无几，而深色的桦尺蛾大多逃过了这场灾难，即桦尺蛾剩余的深色较多，浅色较少。这说明了什么呢？请同学们思考以下几个问题：实验中的鸟儿和桦尺蛾是什么关系？
生：鸟儿以桦尺蛾为食，它们是捕食关系。
师：桦尺蛾有两种体色，这说明了生物具有什么特征？
生：遗传和变异。
师：哪种颜色的桦尺蛾不容易被发现？为什么？
生：深色与树干的颜色相似，所以深色桦尺蛾不容易被发现。
师：像这样的现象在自然界还有很多。比如雷鸟，夏天它的羽毛是棕褐色的，秋天则变为栗黄色，在秋冬过渡阶段与越冬植被的颜色相一致，到了冬天就换上一身雪白的羽毛，和周围环境融为一体。像雷鸟、桦尺蛾等动物，体色与周围环境的色彩非常相似，人们把这种体色称之为保护色。具有保护色的动物不容易被发现，这对于它们躲避敌害或捕食猎物是十分有利的。那么，保护色是怎么形成的呢？我们能否重复曼彻斯特桦尺蛾常见类型体色变化的整个过程来进行观察呢？
生：当然不能，我们没有足够的时间。
师：对，但是我们可以通过模拟实验来分析保护色形成的过程和原因。我们生物兴趣小组的同学就做了这样的探究。他们提出了同样的问题：动物的保护色是怎样形成的？根据对不同环境和一些动物的分析，做出了这样的假设：体色与环境相似，容易存活，繁殖增多，逐渐形成保护色。他们还依据教材64 - 65页的参考方案制定了计划并进行了实验。接下来，我们看一看他们的实验过程，看看对今天的探究有什么启发。
本次实验是模拟保护色的形成过程，本次实验的桌布为红色。第一轮捕杀，红色小纸片开始数为5个，蓝色开始数为5个，绿色开始数为5个。现在开始准备第一轮捕杀。
（转身开始，第一轮捕杀结束）
师：蓝色的幸存数为两个，绿色幸存数为一个，红色幸存数为两个。每个幸存者可繁衍3个后代，那么蓝色、绿色、红色分别需增加多少个小纸片？
生：蓝色需增加6个小纸片，绿色需增加3个小纸片，红色需增加6个小纸片。
师：第二轮捕杀开始，红色开始数为8个，绿色开始数为4个，蓝色开始数为8个。准备第二轮捕杀，转身开始。
（第二轮捕杀结束）
师：蓝色幸存数为一个，绿色幸存数为一个，红色幸存数为3个。每个幸存者可繁衍3个后代，那么红色、蓝色、绿色分别需增加多少个小纸片？
生：红色需增加9个，蓝色需增加3个，绿色需增加3个。
师：第三轮准备开始，绿色的开始数为4个，蓝色的开始数为4个，红色开始数为12个。开始准备第三轮捕杀，转身，开始。
（第三轮捕杀结束）
师：结果只剩下红色小纸片与桌布颜色相符。实验结论是小动物经过几代已经形成了保护色。
刚才同学们在实验中模拟了哪些实验对象或条件呢？让我们听听他们的介绍。
生：不同颜色的小纸片模拟的是不同体色变异的小动物，同学们模拟的是捕食者天敌，红色大纸片模拟的是环境。
师：原来如此。观察仔细的同学一定发现了，他们在每一轮捕杀的时候都剩余了5个小纸片，并且给每一个补充了3个同色小纸片，这是为什么呢？让我们来听听他们的解释。
生：自然界生态系统中，捕食者和小动物的数量是相对平衡的，捕食者的数量和捕杀能力是有一定限度的，所以限制捕食数量。幸存小动物繁殖补充3个同色小纸片。
师：你明白了吗？刚才同学们在实验过程中有条不紊地进行着，那你在实验的时候需要注意什么呢？让我们来听听他们的经验。
生：一、自然状态的小动物会移动位置，小纸片需要人为移动；二、捕食者应就近攻击最醒目的，不要刻意挑选；三、约定口令，统一行动；四、实验需要多做几次，增加准确性。
师：的确如此，科学实验很少能一次就完美成功，往往需要多次尝试，多次改进。小组的同学实验时也是这样。实验后，他们对实验过程中存在的问题进行了反思，并提出了改进的方案。你发现这个问题了吗？在小组实验中只用了一种颜色的环境，如果想模拟曼彻斯特环境变化对桦尺蛾产生的影响，至少需要两组不同颜色的环境，将结果进行比较才能看出产生的影响。那么能否在一组实验中就模拟出环境变化的影响呢？让我们来听听他们的思考。
生：第一代环境为红色大纸片，三种颜色小纸片开始各5张，同学们捕杀至剩余5张。每个幸存者补充3个同色小纸片，作为第二代开始的小动物。第二代环境换为蓝色大纸片，继续完成捕杀至实验结束。
师：原来他们在实验中使用了两种颜色，先用红色再换为蓝色。听完了他们的方案，你是不是也想马上开始动手做实验，看看最后的结果？不过请记得实验中要记录每一代的开始数和幸存数。你将如何设计记录表呢？通常的方式有，横为颜色、竖为数量或横为数量、竖为颜色。当时小组的同学设计的记录表是这样的，横为每一代的开始数和幸存数，竖为小纸片的颜色，即红色、蓝色和绿色。
那么根据刚才的观看以及参考教材的方案，相信你已经知道怎么制定计划并进行实验了。那么课后请准备好实验材料，邀请你的家人一起完成。实验中如果发现了新的问题，可以记录下来和老师同学进行交流。现在就让我们借助红色小组的实验结果来对保护色的形成进行分析。首先来听一听他们是怎么分析的？
生：比较从第一代到第三代的幸存数，红色的幸存者最多，因为它与环境颜色最相似，蓝色和绿色的逐渐减少。第一代时蓝色和红色一样多，还没有形成保护色，到第三代才形成保护色，说明需要经过多代才能形成保护色。所以实验结论是体表颜色与环境颜色相似的动物能更好地生存下来，一代代繁殖就形成了保护色。