一、隔離在物種形成中的作用
1.物種的概念:能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。
2.隔離
(1)概念:不同群體間的個(gè)體,在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。
(2)常見類型
3.隔離在物種形成中的作用
(1)新物種的形成過程
eq \x(地理隔離)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①不同種群出現(xiàn)不同的突變和基因重組,②不同種群間不能發(fā)生基因交流))

eq \x(自然選擇)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①食物和棲息條件互不相同,②自然選擇對不同種群基因頻率的改變, 所起的作用有差別))

eq \x(生殖隔離)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(種群的基因庫形成明顯的差異,并逐漸出現(xiàn),生殖隔離,從而形成不同的物種))
(2)結(jié)論:隔離是物種形成的必要條件。
二、協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成
1.協(xié)同進(jìn)化
(1)概念:指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。
(2)實(shí)例
①生物與生物之間的協(xié)同進(jìn)化
a.eq \a\vs4\al()
b.eq \a\vs4\al()
②生物與無機(jī)環(huán)境之間的協(xié)同進(jìn)化
(3)結(jié)果:通過漫長的協(xié)同進(jìn)化過程,地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種,豐富多彩的基因庫,而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。
2.生物多樣性的形成
(1)生物多樣性的含義
(2)生物多樣性的形成過程

(3)原因:協(xié)同進(jìn)化。
(4)eq \a\vs4\al(進(jìn)化,歷程)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(結(jié)構(gòu)上:單細(xì)胞→多細(xì)胞,呼吸方式:厭氧型→需氧型,生殖方式:無性生殖→有性生殖,生態(tài)系統(tǒng):兩極生態(tài)系統(tǒng)→三極生態(tài)系統(tǒng),生活環(huán)境:水生→陸生))
3.生物進(jìn)化理論在發(fā)展
(1)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論對自然界的生命史作出了科學(xué)的解釋
①適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。
②種群是生物進(jìn)化的基本單位。
③突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料,自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變,進(jìn)而通過隔離形成新的物種。
④生物進(jìn)化的過程實(shí)際上是生物與生物、生物與無機(jī)環(huán)境協(xié)同進(jìn)化的過程。
⑤生物多樣性是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。
(2)生物進(jìn)化理論在發(fā)展
①觀點(diǎn)1:大量的基因突變是中性的,決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累,而不是自然選擇。
②觀點(diǎn)2:基因突變并不都是中性的,有些基因突變反映在個(gè)體的性狀上,與環(huán)境相適應(yīng)的程度有差異,因此,不能否認(rèn)自然選擇的作用。
③觀點(diǎn)3:物種形成并不都是漸變的過程,而是物種長期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過程。
④影響廣泛的觀點(diǎn):以自然選擇學(xué)說為核心的進(jìn)化理論。
判斷對錯(cuò)(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
1.種群基因頻率改變一定導(dǎo)致新物種的形成。( )
2.存在生殖隔離的兩種群,不一定存在地理隔離。( )
3.不同的生物之間的相互影響形成了生物的多樣性。( )
4.捕食者的存在有利于增加物種的多樣性。( )
5.生物通過有性生殖,實(shí)現(xiàn)了基因重組,增強(qiáng)了生物變異的多樣性。( )
6.生物登陸改變著陸地環(huán)境,陸地上復(fù)雜的環(huán)境又為生物進(jìn)化提供了更廣闊的舞臺(tái)。( )
提示:1.× 基因頻率改變只能說明生物發(fā)生了進(jìn)化,但不一定突破物種的界限,即不一定形成新物種。
2.√
3.× 生物多樣性的形成不僅包括不同生物之間的相互影響,還包括生物和無機(jī)環(huán)境之間的相互影響。
4.√ 5.√ 6.√
隔離在物種形成中的作用
1.地理隔離和生殖隔離的比較
(1)圖中A屬于地理隔離,一旦發(fā)生某種地質(zhì)變化,兩個(gè)分開的小種群重新相遇,可以再融合在一起。
(2)圖中B屬于生殖隔離,一旦形成就保持物種間基因的不可交流性,從而保證了物種的相對穩(wěn)定。
地理隔離是物種形成的量變階段,生殖隔離是物種形成的質(zhì)變階段。
2.物種形成的兩種方式
(1)漸變式
此方式經(jīng)過長期的地理隔離達(dá)到生殖隔離,形成新物種。
(2)爆發(fā)式
此方式通過異源多倍體的染色體變異方式形成新物種,一旦出現(xiàn),在很短時(shí)間內(nèi)即可形成生殖隔離(基因頻率改變)。
3.物種形成的三個(gè)環(huán)節(jié)
(1)內(nèi)容
①突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。
②自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。
③隔離導(dǎo)致物種形成。
(2)關(guān)系圖
1.如何判斷兩種動(dòng)物是否為同一物種?
提示:兩種動(dòng)物雜交,若產(chǎn)生可育后代則為同一物種,否則不是。
2.隔離與物種形成的關(guān)系如圖
生殖隔離是否一定要經(jīng)過漫長的地理隔離才會(huì)產(chǎn)生?為什么?
提示:不一定。自然界中有些植物在外界因素(如低溫)的影響下,可能實(shí)現(xiàn)染色體的加倍,從二倍體變?yōu)樗谋扼w,而四倍體和二倍體之間存在生殖隔離,并且沒有經(jīng)過長期的地理隔離。
3.生物進(jìn)化了一定能產(chǎn)生新物種嗎?
提示:不一定,必須出現(xiàn)生殖隔離。
1.許多年前,某大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成甲、乙兩個(gè)種群,兩個(gè)種群所發(fā)生的變化如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.a(chǎn)表示地理隔離,長期的地理隔離可能導(dǎo)致生殖隔離
B.b表示突變和基因重組,能為生物進(jìn)化提供原材料
C.c可以定向改變種群的基因頻率,導(dǎo)致生物定向進(jìn)化
D.漸變式和驟變式的物種形成方式,不一定都經(jīng)過d
D [a表示地理隔離,長期的地理隔離可能導(dǎo)致生殖隔離,A正確;b表示突變和基因重組,屬于可遺傳的變異,能為生物進(jìn)化提供原材料,B正確;c表示自然選擇,自然選擇可以定向改變種群的基因頻率,導(dǎo)致生物定向進(jìn)化,C正確;d表示生殖隔離,生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志,因此不論是漸變式還是驟變式的物種形成方式,都要經(jīng)過d,D錯(cuò)誤。]
2.如圖是物種形成的一種模式。物種a因?yàn)榈乩碚系K分隔為兩個(gè)種群a1和a2,經(jīng)過漫長的進(jìn)化,分別形成新物種b和c。在此過程中的某一時(shí)刻,a1種群的部分群體越過障礙外遷與a2同域分布,向d方向進(jìn)化。下列有關(guān)敘述正確的是 ( )
A.b和d存在地理隔離,所以一定存在生殖隔離
B.c和d不存在地理隔離,卻可能存在生殖隔離
C.a(chǎn)1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)留居群體的基因頻率相同,則b和d是同一物種
D.a(chǎn)1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率不同,則c和d是不同物種
B [a通過地理隔離形成兩個(gè)種群a1和a2,分別演化出b、d、c三個(gè)種群,雖然有地理隔離,但是不一定會(huì)產(chǎn)生生殖隔離,A錯(cuò)誤;由于d是由a1演變而來,所以c與d之間可能存在生殖隔離,B正確;基因頻率的改變不一定會(huì)導(dǎo)致生殖隔離產(chǎn)生新的物種,但是產(chǎn)生生殖隔離的種群,基因頻率一定會(huì)發(fā)生變化。a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)留居群體的基因頻率相同,但是b和d由于地理隔離存在,所以可能不是同一物種,C錯(cuò)誤;即使a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率不同,只要c和d不存在生殖隔離,仍是同一物種,D錯(cuò)誤。]
協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成
1.對協(xié)同進(jìn)化的理解
(1)不同物種之間的影響既包括種間互助,也包括種間斗爭。任何一個(gè)物種都不是單獨(dú)進(jìn)化的。
(2)無機(jī)環(huán)境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率,導(dǎo)致生物朝著一定方向進(jìn)化;生物的進(jìn)化反過來又會(huì)影響無機(jī)環(huán)境。
(3)協(xié)同進(jìn)化是千姿百態(tài)的物種和多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)的形成原因。
2.生物多樣性各層次間的關(guān)系
基因多樣性是形成物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ),反過來物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性又影響基因多樣性。
3.生物多樣性的進(jìn)化歷程
(1)生物進(jìn)化的總趨勢
①從結(jié)構(gòu)上看:簡單→復(fù)雜(原核細(xì)胞→真核細(xì)胞,單細(xì)胞→多細(xì)胞等)。
②從功能上看:低等→高等。
③從生存環(huán)境上看:水生→陸生。
(2)代謝的進(jìn)化
(3)生殖方式
無性生殖→有性生殖。
(4)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
兩極生態(tài)系統(tǒng)(生產(chǎn)者、分解者)→三極生態(tài)系統(tǒng)(生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者)。
1.物種之間的協(xié)同進(jìn)化都是通過物種之間的生存斗爭實(shí)現(xiàn)的嗎?
提示:不是。物種之間的協(xié)同進(jìn)化有通過種間互助實(shí)現(xiàn)的,如某種蘭花和專門給它傳粉的蛾;也有通過種間斗爭實(shí)現(xiàn)的,如獵豹和斑馬。
2.動(dòng)物與動(dòng)物之間存在著捕食與被捕食的關(guān)系。捕食者一般不會(huì)把所有的獵物都吃掉,這在生物進(jìn)化中被稱為“精明的捕食者”策略。該策略對人類利用生物資源有什么啟示?
提示:地球上的生物資源是有限的,人類不應(yīng)該掠奪式地開發(fā)和利用生物資源,而應(yīng)該合理有度地開發(fā)和利用生物資源,做一個(gè)“精明的捕食者”。
3.根據(jù)你的理解,分析三種生物多樣性之間的關(guān)系。
提示:基因多樣性是形成物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ),反過來物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性又影響基因多樣性。
1.某種蘭花有細(xì)長的花矩(如圖),花矩頂端貯存著花蜜,這種蘭花的傳粉需借助具有細(xì)長口器的蛾在吸食花蜜的過程中完成。下列敘述正確的是( )
A.蛾口器的特征決定蘭花花矩變異的方向
B.花矩變長是蘭花新物種形成的必要條件
C.蛾的口器與花矩的相互適應(yīng)是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果
D.蛾的口器會(huì)因吸食花蜜而越變越長
C [蘭花花矩的變異是不定向的,蛾的口器和蘭花花矩起到相互選擇的作用。新物種形成的標(biāo)志是與原來的物種形成生殖隔離,隔離是新物種形成的必要條件。任何一個(gè)物種都不是單獨(dú)進(jìn)化的,生物與無機(jī)環(huán)境以及生物與生物之間都存在著進(jìn)化上的密切聯(lián)系。蛾的口器與花矩的相互適應(yīng)正是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。蛾的口器變長是自然選擇的結(jié)果。]
2.回答下列問題:
(1)大自然中,獵物可通過快速奔跑來逃脫被捕食,而捕食者則通過更快速地奔跑來獲得捕食獵物的機(jī)會(huì),獵物和捕食者的每一點(diǎn)進(jìn)步都會(huì)促進(jìn)對方發(fā)生改變,這種現(xiàn)象在生態(tài)學(xué)上稱為________。
(2)根據(jù)生態(tài)學(xué)家斯坦利的“收割理論”,食性廣的捕食者的存在有利于增加物種多樣性,在這個(gè)過程中,捕食者使物種多樣性增加的方式是___________
_________________________________________________________________。
[解析] (1)協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。大自然中,獵物通過快速奔跑來逃脫被捕食,而捕食者通過更快速地奔跑來獲得捕食獵物的機(jī)會(huì),在生態(tài)學(xué)上,此種現(xiàn)象稱為協(xié)同進(jìn)化。(2)捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種,這樣就會(huì)避免出現(xiàn)一種或少數(shù)幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面,為其他物種的生存提供機(jī)會(huì),有利于增加物種的多樣性。
[答案] (1)協(xié)同進(jìn)化 (2)捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種,為其他物種的生存提供機(jī)會(huì)
如圖表示蒙古冰草和沙生冰草兩物種形成的進(jìn)化過程模型。
通過分析某冰草原種群物種進(jìn)化的模型,并運(yùn)用分類與比較歸納出地理隔離和生殖隔離在物種形成中的作用。
1.(1)自然狀態(tài)下,種群1和種群2之間能進(jìn)行基因交流嗎?為什么?(科學(xué)思維)
提示:不能。存在生殖隔離,即圖中的a。
(2)由冰草原種群進(jìn)化成蒙古冰草和沙生冰草兩個(gè)物種,這反映出物種形成的一般途徑是什么?(科學(xué)思維)
提示:長期的地理隔離產(chǎn)生生殖隔離。
2.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種蜣螂不僅吃糞便,還取食千足蟲。與普通蜣螂相比,其部分結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化:頭部較窄而長,便于進(jìn)食千足蟲內(nèi)臟,后腿較卷曲,便于捕獵千足蟲。
(1)與普通蜣螂相比,該蜣螂發(fā)生了進(jìn)化,其實(shí)質(zhì)是什么?(生命觀念)
提示:該蜣螂種群基因頻率發(fā)生了改變。
(2)根據(jù)題目信息,能否判斷該蜣螂與普通蜣螂之間產(chǎn)生了生殖隔離?為什么?(科學(xué)思維)
提示:不能。這種蜣螂與普通蜣螂之間在生活習(xí)性和形態(tài)結(jié)構(gòu)上有差異,但沒有研究它們之間能否自由交配或交配后代是否可育,所以無法判斷它們之間存在生殖隔離。
[課堂小結(jié)]
1.下列有關(guān)種群和物種的敘述,正確的是( )
A.同一種群或物種的個(gè)體間可以相互交配并產(chǎn)生可育后代
B.種群是生物進(jìn)化的基本單位,物種是繁殖的基本單位
C.種群的基因頻率總是在不斷變化,物種的基因頻率往往保持不變
D.種群基因庫的基因和物種基因庫的基因是一樣的
A [同一種群的個(gè)體為同一物種,可以相互交配并產(chǎn)生可育后代,A正確;種群是生物進(jìn)化的基本單位,也是繁殖的基本單位,B錯(cuò)誤;種群的基因頻率并不是總在發(fā)生改變,物種的基因頻率也不一定不發(fā)生改變,C錯(cuò)誤;一個(gè)物種可以包含很多種群,一個(gè)種群只能是一個(gè)物種,因此物種基因庫一般大于種群基因庫,D錯(cuò)誤。]
2.下列關(guān)于隔離的敘述,不正確的是 ( )
A.不同種群基因庫間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因
B.對所有物種來說,地理隔離必然導(dǎo)致生殖隔離
C.隔離阻止了自然條件下群體間的基因交流
D.不同物種之間必然存在生殖隔離
B [不同種群基因庫間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因,A項(xiàng)正確;絕大多數(shù)物種是經(jīng)長期的地理隔離形成生殖隔離,但地理隔離不一定導(dǎo)致生殖隔離,B項(xiàng)錯(cuò)誤;無論地理隔離還是生殖隔離都能阻斷自然條件下群體間的基因交流,C項(xiàng)正確;物種形成的標(biāo)志是出現(xiàn)生殖隔離,故不同物種之間必然存在生殖隔離,D項(xiàng)正確。]
3.地球上已有的生物中進(jìn)行有性生殖的種類占絕對優(yōu)勢。下列關(guān)于這一事實(shí)的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.有性生殖提高了物種的變異性
B.有性生殖大大加快了生物進(jìn)化的步伐
C.有性生殖在真核生物之前出現(xiàn)
D.有性生殖實(shí)現(xiàn)了基因的重組,豐富了子代的遺傳信息
C [真核生物出現(xiàn)之后,有性生殖作為一種新的繁殖方式出現(xiàn),C錯(cuò)誤。]
4.下列關(guān)于協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.不同物種之間可以相互選擇協(xié)同進(jìn)化
B.捕食者的存在有利于增加物種的多樣性
C.生物多樣性的形成就是新物種不斷產(chǎn)生的過程
D.生態(tài)系統(tǒng)多樣性形成的原因可概括為協(xié)同進(jìn)化
C [協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展,故不同物種之間可以相互選擇協(xié)同進(jìn)化;捕食者的存在使食物鏈中的生物通過反饋進(jìn)行調(diào)節(jié),有利于增加物種的多樣性;生物多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性;協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間的協(xié)同進(jìn)化,生態(tài)系統(tǒng)多樣性的形成是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。]
5.加拉帕戈斯群島由許多互不相連、彼此獨(dú)立的小島組成。1835年,達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)該群島上有地雀13種,如圖表示這13種地雀之間的進(jìn)化關(guān)系。
(1)從圖中可以看出,這些不同種的地雀都是由________這一共同祖先進(jìn)化而來的。
(2)每一種地雀都有其特定的覓食場所,這些場所分布在不同的小島上。每一種地雀喙的大小、形狀、尺寸等性狀均存在差異,這是各小島上不同的________因素作用的結(jié)果。該因素在地雀的進(jìn)化過程中起到了________的作用。
(3)由于各小島彼此獨(dú)立,生活在這些小島上的原始地雀之間存在著______________隔離。在長期的進(jìn)化歷程中,各個(gè)小島上的地雀分別累積各自的有利變異,從而彼此之間逐漸形成______________隔離,最終形成了地雀新物種。
(4)若某個(gè)小島上的地雀均為鶯雀,則該小島上的全部鶯雀個(gè)體稱為______________。這是生物進(jìn)化的____________。
(5)加拉帕戈斯群島上的13種地雀體現(xiàn)了生物的______________多樣性。
[解析] (1)分析圖示可知,這些不同種的地雀都是由共同祖先——南美洲地雀進(jìn)化而來的。(2)喙是用來取食的,地雀喙存在差異,是各小島上不同的食物因素作用的結(jié)果。食物因素在地雀的進(jìn)化過程中起到了選擇的作用。(3)由于各小島彼此獨(dú)立,原始地雀之間存在地理隔離,在長期進(jìn)化過程中由于各自有利變異的積累,產(chǎn)生了生殖隔離。(4)生活在一定地域內(nèi)的同種生物的總和稱為種群,種群是生物進(jìn)化的基本單位。(5)該群島上的13種地雀體現(xiàn)了生物的物種多樣性。
[答案] (1)南美洲地雀 (2)食物 選擇 (3)地理 生殖 (4)種群 基本單位 (5)物種
課標(biāo)內(nèi)容要求
核心素養(yǎng)對接
1.闡述變異、選擇和隔離可導(dǎo)致新物種的形成。
2.概述現(xiàn)代生物進(jìn)化理論以自然選擇學(xué)說為核心,為地球上的生物進(jìn)化史提供了科學(xué)的解釋。
1.生命觀念:運(yùn)用生物進(jìn)化觀念闡明隔離在物種形成中的作用;初步運(yùn)用進(jìn)化和功能觀,闡明協(xié)同進(jìn)化。
2.科學(xué)思維:能夠從構(gòu)建模型的角度闡明物種概念的模型;運(yùn)用分類與比較觀念分析地理隔離和生殖隔離在物種形成中的作用;運(yùn)用歸納的方法,概括出生物多樣性形成的原因。
3.社會(huì)責(zé)任:基于對隔離與物種形成的作用的理解,認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)與物種多樣性的作用。
項(xiàng)目
類型
發(fā)生范圍
結(jié)果
生殖隔離
不同物種間
①不能相互交配
②即使交配成功,也不能產(chǎn)生可育的后代
地理隔離
同種生物
使種群間不能發(fā)生基因交流
知 識(shí) 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建
核 心 語 句 背 誦
1.物種是指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。
2.隔離是物種形成的必要條件。生殖隔離是物種形成的標(biāo)志。
3.協(xié)同進(jìn)化導(dǎo)致生物多樣性的形成。協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。
4.生物多樣性主要包括遺傳多樣性(基因多樣性)、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個(gè)層次的內(nèi)容。

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》電子課本

二 隔離在物種形成中的作用

版本: 人教版 (2019)

年級: 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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