师:同学们好,今天我们学习初中生物学北师大版八年级下册第21章第二节的第二课时,达尔文的自然选择学说合理地解释了生物进化的原因。上一节课,我们认识了化石。通过对化石的研究发现,化石可以直接证明地球上的生物是进化的,同时也能反映出生物进化的趋势——由简单到复杂,由低等到高等,由水生到陆生。因此,可以说化石记录了地球的生命史。那么生物为什么会进化?针对这一问题,科学家们曾提出许多进化观点,其中达尔文的自然选择学说最具说服力,也广为人们接受。本节课,我们就来研究达尔文的自然选择学说。
本节课的学习目标有三点:一、了解达尔文自然选择学说建立的过程;二、简述达尔文自然选择学说的主要内容;三、尝试解释生物进化的原因。
首先,我们来了解一下达尔文。达尔文是英国博物学家,他从小兴趣广泛,尤其喜欢自然科学。22岁时,他以博物学家的身份,随贝格尔号英国皇家探险船进行了为期5年的环球考察,这次考察为他研究生物进化奠定了基础。这是当时贝格尔号探险船环球航行的路线。达尔文对沿途的生物进行了大量考察,收集了许多生物标本和化石标本。
途中,他们经过了加拉帕戈斯群岛。该群岛位于南美洲大陆西海岸的太平洋中,距离南美洲大陆约1000公里。由于这个岛屿形成较晚,距今不足500万年,所以岛上的许多生物来自南美洲大陆,也就是说,加拉帕戈斯群岛上的许多生物和南美洲大陆上的生物有着共同的祖先。
达尔文在考察加拉帕戈斯群岛时,将岛上的生物和南美洲大陆上的生物进行了比较。结果发现,26种陆栖鸟类中有25种是特有的;海生鱼类有15种是新种;25种甲虫有22种是特有的;185种绿色开花植物中有100种是新种。下面我们来看一些具体的比较结果。
这是南美洲大陆上的鬣蜥和加拉帕戈斯群岛上的鬣蜥。南美洲大陆上的鬣蜥身体呈绿色,爪比较小,适合爬树,以树叶为食;加拉帕戈斯群岛上的鬣蜥体色和岩石颜色接近,爪比较大,适合抓住光滑的岩石,以海草为食。这是加拉帕戈斯群岛上具有共同祖先的13种地雀,虽然它们有共同祖先,但它们的喙(也就是我们通常说的鸟嘴)已经进化为多种形态,以适应捕食不同类型的食物。比如,细长的喙可以食用仙人掌,坚硬并带有沟状的喙可以食用坚果,短小的喙可以捕食昆虫、谷类等等。
从以上观察结果,达尔文发现生物通过进化不仅能形成许多新物种,而且生物能够与环境相适应。那么,为什么生物会朝着适应环境的方向进化呢?根据生物性状与环境相适应的现象,达尔文猜测生物的进化极有可能与环境因素有关。为了验证这一猜测,达尔文开始寻找相关证据。
在当时的英国,人工培育动植物新品种十分盛行。达尔文注意到,通过人工培育,一些野生动植物也能形成新品种。他发现,人工培育动植物新品种和自然环境中形成新物种十分相似,于是试图从人工培育动植物新品种的过程中获得启发。达尔文开始研究人工培育新品种的方法和过程,并亲自实践,培育出了家鸽的一个新品种——扇尾鸽。大家看,这就是扇尾鸽的培育过程。
人们研究发现,家鸽的祖先是岩鸽,经过繁育,其后代会出现许多类型。人们可以根据自己的意愿,从这些后代中选择出某种类型的个体,进行单独培养繁殖,再选择、培养、繁殖。如此经过若干代,便形成了家鸽的新品种。达尔文就是从这些岩鸽的后代中,选择出羽翼比较大的类型进行单独培养,经过几代选择后,培育出了扇尾鸽。
金鱼作为一种观赏鱼类,已进入普通百姓家庭。我国人工培育金鱼已有1000多年历史。据史料记载,金鱼的祖先是野生赤鳞鲫鱼,身体呈赤黄色。经过人们精心培育,目前金鱼已有几百个品种,其中有一种叫额头红金鱼。同学们,你们能否猜测出额头红金鱼是如何培育出来的呢?感兴趣的同学可以在课后调查一下某种金鱼的培育方法和过程,也可以参与人工培育某种动植物新品种的活动,真正体会人工培育新品种的方法和过程。
通过对人工培育动植物新品种过程和方法的研究,达尔文发现,人工能够培育出动植物新品种取决于两个因素:第一,生物自身的遗传变异;第二,人工对生物变异进行的选择作用。于是,达尔文推断在大自然中一定存在着与人工选择作用相似的过程,我们把这种过程称为自然选择。那么,大自然又是如何对生物的变异进行选择的呢?为了寻找答案,达尔文查阅了有关资料,其中马尔萨斯的人口论中的一些观点让他豁然开朗。
马尔萨斯的人口论中有以下几个基本观点:第一,人的繁殖能力很强,如果不加以限制,人的数量将会迅猛增加;第二,环境中可供人生存的资源是有限的,人口数量不断增加会引起贫穷、饥饿、疾病甚至战争,我们称之为生存斗争。生存斗争会造成人的死亡数量增加,人口数量减少。
以此类推,达尔文认为自然环境中的生物也具有大量繁殖的能力,同样会由于环境资源有限而引发生存斗争。同学们,此时你们是否能领悟到大自然对生物的选择作用?是否能意识到在自然环境中生存斗争的结果是什么?
在分析生存斗争结果时,达尔文认为生物的后代所出现的变异存在两种类型:一类是与环境相适应的变异,一类是与环境不相适应的变异。与环境相适应的变异在生存斗争中处于优势地位,将会被保留,其中有的还可以遗传给后代;而与环境不相适应的变异在生存斗争中处于劣势地位,将会被淘汰。因此,经过生存斗争被保留下来的个体就是与环境相适应的,这一现象被称为适者生存。
