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第6章第4节 隔离与物种的形成以及
协同进化与生物多样性的形成
曼彻斯特地区的桦尺蠖，１9世纪中叶以前，几乎都是浅色型的，随着环境的变化，到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蠖却成了常见类型，基因频率发生了改变，生物发生了进化，那么有没有形成新的物种呢？
1.什么是物种？
2.什么是地理隔离和生殖隔离？
3.隔离在物种形成中的作用？
学习任务一：阅读教材第116页，完成下列问题：
1.什么叫物种？
2.怎样判断两个种群是否属于同一物种？
3.什么叫隔离？
4.什么叫生殖隔离和地理隔离？
5.地理隔离和生殖隔离有何异同？
一、隔离与物种的形成
例：不同“人种”
世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种——智人种。
能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。
一、隔离与物种的形成
1.物种的概念
试从染色体组的角度分析，马和驴之间不能发生基因交流的原因。
生殖隔离（Reproductive isolation）
2n=64
2n=62
马和驴的染色体组不同，被产生的后代骡的细胞中没有同源染色体，在减数分裂时无法联会，不能形成可育配子。
一、隔离与物种的形成
1.物种的概念
不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生殖隔离，即不同的物种之间不能发生基因交流。
能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
2.物种与种群的区别
种群1
种群2
物种
1.二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是同一个物种？为什么？
不是
因为后代三倍体西瓜不可育
2.三倍体西瓜是一个新物种吗？
不是。因为同一物种的雌雄个体间要能够相互交配并产生可育后代，而三倍体是不可育的。
一、隔离与物种的形成
物种 种群
不同点
相同点 联 系 所有地域
一定区域
同种生物
一个物种可以包括多个种群
种群 A 种群 B
自然状态下能否交配繁殖
同一物种
能，且后代可育
①不能交配，或②交配后代不育
不同物种
怎样判断两个种群是否属于同一物种？
一、隔离与物种的形成
方法点拨
隔离及其在物种形成中的作用
（1）隔离概念：
不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
①地理隔离：
同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。
一、隔离与物种的形成
3.隔离及其在物种形成中的作用
（2）隔离种类：
东北虎
华南虎
隔离及其在物种形成中的作用
②生殖隔离：
不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，
也不能产生可育后代的现象。
一、隔离与物种的形成
3.隔离及其在物种形成中的作用
（2）隔离种类：
李
桃
杏
地雀祖先
甲岛地雀
乙岛地雀
丙岛地雀
丁岛地雀
……
突变和基因重组
自然选择
甲岛地雀1
乙岛地雀2
丙岛地雀3
丁岛地雀4
种群基因库改变
……
地理隔离
不同
不同
有差异
出现生殖隔离
不同物种
阻断基因交流
基因频率向不同方向发生改变
久而久之
形成明显差异
地理隔离→生殖隔离（新物种形成）
思考.讨论 加拉帕戈斯群岛上13种地雀形成的过程图解
一、隔离与物种的形成
3.隔离及其在物种形成中的作用
1.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？
由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。
2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？
不一样。因为突变是随机发生的，是不定向的。
不同岛屿的自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。
3.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因
频率的变化会产生什么影响？
不会。因为个体间有基因的交流。
4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？
一、隔离与物种的形成
3.隔离及其在物种形成中的作用
思考.讨论 加拉帕戈斯群岛上13种地雀形成的过程图解
③隔离是物种形成的必要条件。
一、隔离与物种的形成
4.物种形成的三个环节
①突变和基因重组产生进化的原材料。
②自然选择导致种群基因频率的定向改变，决定生物进化的方向。
5.物种形成和生物进化的比较
物种形成 生物进化
标志
变化后生物与原生物的关系
二者联系 生殖隔离出现
基因频率改变
属于不同物种
可能属于同一物种；
也可能属于不同物种
只有不同种群的基因库产生了明显的差异，出现生殖隔离才形成新物种；
进化不一定产生新物种，但新物种产生的过程中一定存在进化
一、隔离与物种的形成
地理隔离
生殖隔离
长期
加拉帕戈斯群岛的地雀
（说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离）
不同小岛上的植被不同, 果实大小不同所致
新物种形成
标志
一、隔离与物种的形成
6. 物种形成的比较常见的方式：
6. 物种形成的比较常见的方式：
② 爆发式
短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。
物种A
杂种植物
异源多倍体
杂交
染色体
加倍
物种B
一、隔离与物种的形成
二、协同进化与生物多样性的形成
二、协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
自然选择有利于羚羊种群中肌肉发达、动作敏捷的个体，也有利于猎豹种群中跑得快的个体。这两个物种的进化过程宛如一场漫长的“军备竞赛”。
资料1
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。
动作敏捷的捕食者才能获得食物，从而生存、繁殖后代。因此，羚羊对捕食者种群的进化也起到了促进作用。生物的进化并非孤立进行，而是协同并进的。
早期地球没有氧气，因此最早出现的生物进行无氧呼吸，放氧型光合生物的出现改造了原始大气，为好氧生物的出现创造了前提。
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，这就是协同进化。
二、协同进化与生物多样性的形成
1.协同进化
资料2
协同进化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，也就是形成了生物的多样性。
46亿年前 地球形成
30多亿年前 生命的起源
5.4亿年前 前寒武纪
寒武纪
2.45亿年前
6600万年前
古生代
中生代
新生代
协同进化
意义（结果）：
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，也就是形成了生物的多样性。
生物多样性的形成
生物多样性
01
02
03
物种多样性：
动物、植物和微生物等生物种类的丰富性。
遗传多样性（基因多样性）
生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。
生态系统多样性
生物圈内生物环境、生物群落和生态过程的多样性。
生物多样性形成的原因：
长期自然选择、协同进化的结果
遗传多样性
物种多样性
生态系统多样性
变异的不定向性
导致
蛋白质的多样性
直接原因
决定
无机环境多样性
组成
组成
根本原因
生物多样性形成的原因：长期自然选择、协同进化的结果
二、协同进化与生物多样性的形成
2.生物多样性的形成
（1）生物多样性的三个层次
1.最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中
最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在原始海洋中。
2.陆生植物和陆生动物的出现谁先谁后？前者为后者提供了什么条件？
先出现植物，后出现动物，否则动物登陆后就会饿死。
3.同今天你所看到的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？
当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。
4.恐龙大约是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性会产生怎样的影响？
恐龙是在中生代后期绝灭的。物种绝灭对生物多样性的影响是复杂的。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛。
思考·讨论：分析生物多样性的形成
35亿年前 ：
35-15亿年前 ：
15亿年前 ：
5.4-5亿年前 ：
4亿年前 ：
随后变化：
2.生物多样性形成历程
古细菌
主要是细菌（包括蓝细菌）
海洋中有大量无脊椎动物
真核生物出现
原始陆生植物、原始两栖类
裸子植物、被子植物、鸟类、哺乳类
二、协同进化与生物多样性的形成
以自然选择学说为核心的综合进化理论对自然界生命史做了科学的解释：
适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；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；生物进化的过程是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程；生物多样性是协同进化的结果
三、生物进化论在发展
生物进化的奥秘仍有争论和疑点
中性学说——自然选择对中性突变不起作用，中性突变经过积累也可以导致种群间的遗传差异，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累
渐进式物种形成和短期内迅速形成新物种
自然选择学说为核心的综合进化理论影响最为广泛和深远
【高考在线】
1．（2022·北京·统考高考真题）人与黑猩猩是从大约700万年前的共同祖先进化而来，两个物种成体的血红蛋白均由α和β两种肽链组成，但α链的相同位置上有一个氨基酸不同，据此不能得出（　　）
A．这种差异是由基因中碱基替换造成的
B．两者共同祖先的血红蛋白也有α链
C．两者的血红蛋白都能行使正常的生理功能
D．导致差别的变异发生在黑猩猩这一物种形成的过程中
D
2．（2022·浙江·高考真题）由欧洲传入北美的耧斗菜已进化出数十个物种。分布于低海拔潮湿地区的甲物种和高海拔干燥地区的乙物种的花结构和开花期均有显著差异。下列叙述错误的是（ ）
A．甲、乙两种耧斗菜的全部基因构成了一个基因库
B．生长环境的不同有利于耧斗菜进化出不同的物种
C．甲、乙两种耧斗菜花结构的显著差异是自然选择的结果
D．若将甲、乙两种耧斗菜种植在一起，也不易发生基因交流
A
【高考在线】
3．（2022·天津·高考真题）蝙蝠是现存携带病毒较多的夜行性哺乳动物，这与其高体温（40℃）和强大的基因修复功能有关。关于蝙蝠与其携带的病毒，下列叙述错误的是（ ）
A．高温利于提高病毒对蝙蝠的致病性
B．病毒有潜在破坏蝙蝠基因的能力
C．病毒与蝙蝠之间存在寄生关系
D．病毒与蝙蝠协同进化
4．（2022·辽宁·统考高考真题）下列关于生物进化和生物多样性的叙述，错误的是（ ）
A．通过杂交育种技术培育出许多水稻新品种，增加了水稻的遗传多样性
B．人类与黑猩猩基因组序列高度相似，说明人类从黑猩猩进化而来
C．新物种的形成意味着生物类型和适应方式的增多
D．生物之间既相互依存又相互制约，生物多样性是协同进化的结果
A
B

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