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6.3 隔离在物种形成中的作用
新教材 人教版 必修二
【教学过程】
Teaching Process
1.概念图
3.教学总结、综合
2.课堂教
学内容
4.课堂练习巩固
典型习题
规律总结
隔离
思考 讨论
物种
一.种群基因组成的变化
1.种群和种群基因库
2.种群基因频率的变化
3.自然选择对种群基因频率变化的影响
可遗传变异
(不定向)
原材料
种群基因频率定向改变
自然选择
(定向)
生物进化
提供
标志
19世纪中叶以前
桦尺蛾几乎都是浅色型
S基因在5%以下
20世纪中叶
黑色型桦尺蛾较为常见
S基因在95%以上
思考：
浅色桦尺蛾和黑色桦尺蛾是同一个物种吗？
怎样判断两个种群的是不是同一个物种？
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
（1）物种的概念
定义：
在遗传学和生物进化论的研究中，把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。
P
浅色桦尺蛾
黑色桦尺蛾
ss
SS
×
黑色桦尺蛾
Ss
F1
(雌雄互交)
F2
黑色桦尺蛾
浅色桦尺蛾
ss
SS、Ss
浅色桦尺蛾和黑色桦尺蛾仍然是同一个物种。
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
①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，也不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离。
P
2n=64
马
驴
2n=62
×
骡
63条染色体
F1
马和驴虽然能够交配，但是产生的后代：骡是不育的，因此，马和驴之间存在生殖隔离，马和驴属于两个物种。
骡为什么不可育？
骡子没有同源染色体，不能进行减数分裂，因此不能产生配子。
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
（2）隔离及其在物种形成中的作用
拓展：生殖隔离的类型
生殖隔离
受精前隔离
生态隔离
受精后隔离
季节隔离
行为隔离
机械隔离
配子隔离
杂种不活
杂种不育
杂种败育
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
①生殖隔离：
（2）隔离及其在物种形成中的作用
a.生态隔离
不同种群生活在同一区域内的不同生境内,而造成的不能交配。
例如：生活在同一区域内的两种植食性瓢虫分别以蓟属和红毛七属植物为食，各物种仅在自己的宿主植物上交配。
b.季节隔离
因交配或开花时期发生在不同季节而引起的隔离。
大西洋鲱鱼形成了分布区域很广的几个种群,有些在春季产卵,有些则在秋季产卵,因此,这些种群之间不能杂交。
不同植物因花期不同，形成生殖隔离
拓展：生殖隔离的类型
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
①生殖隔离：
A.受精前的生殖隔离
（2）隔离及其在物种形成中的作用
c.行为隔离
不同物种之间由于两性间求偶或交配等行为不同,而阻止了它们之间的相互交配。
例如：鸟、蛙、昆虫等在求偶季节发出一定的鸣叫声,同种的雌性动物会应声前来,而异种的雌性动物则无反应。
关于行为隔离,有人曾做过这样一个实验;将10只雌果蝇和10只雄果蝇放在一起培养若干天,如果雌、雄果蝇是同一物种,大部分雌蝇就会受精；如果是不同物种,则只有极少数受精。
在求偶过程中,导致同一物种雄、雌果蝇相互识别的刺激,既有化学的、视觉的,也有听觉和触(触须)觉的。这在哺乳动物等也是一样的。
拓展：生殖隔离的类型
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
①生殖隔离：
A.受精前的生殖隔离
（2）隔离及其在物种形成中的作用
d.机械隔离
也称形态隔离,是指不同种群的生物因生殖器官的大小和形状不同,而使交配无法进行。
例如：一些植物因花的形态不同,而造成它们之间不能受粉
e.配子隔离
个体之间可以交配或受粉,但是不能发生受精作用。
例如：有些动物虽然交配成功,但精子在异种雌性动物的生殖道内会失去功能。
在植物中,一种植物的花粉在另一种植物的柱头上不能萌发,或萌发后花粉管生长缓慢等,结果也不能受精。
拓展：生殖隔离的类型
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
①生殖隔离：
A.受精前的生殖隔离
（2）隔离及其在物种形成中的作用
a.杂种不活
是指不同种生物之间交配、受精后,形成的杂种胚胎不能正常发育,或杂种后代出生后能够生活一段时间,但在生育年龄以前就会死去。
例如：山羊和绵羊的杂种,胚胎早期生长正常,但多数在出生前就会死去。
拓展：生殖隔离的类型
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
①生殖隔离：
B.受精后的生殖隔离
（2）隔离及其在物种形成中的作用
b.杂种不育
交配后能够产生正常、成熟的杂种后代,但杂种后代却不能生育。
造成杂种不育的原因很多,有的是性腺发育不全,有的则是因为生殖细胞不能进行减数分裂等。例如,马和驴杂交产生的骡子能够正常发育,但骡不能生育。这是因为马的染色体数目是64,驴的是62,那么,骡的染色体数目就是63,这样,骡的原始生殖细胞在进行减数分裂时,由于染色体不能正常配对.就不能形成成熟的配子。
拓展：生殖隔离的类型
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
①生殖隔离：
B.受精后的生殖隔离
（2）隔离及其在物种形成中的作用
c.杂种败育
形成的杂种后代不育或生活力下降。
树棉和草棉之间能够杂交,并且形成健壮、可育F1,但F2则十分少见。这是因为F1的种子通常不能萌发，或萌发后产出的幼苗很瘦弱，不久就会死亡。
拓展：生殖隔离的类型
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
①生殖隔离：
B.受精后的生殖隔离
（2）隔离及其在物种形成中的作用
②地理隔离
A.定义
B.常见的地理障碍
高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍。
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，叫作地理隔离。
隔离
自然条件下基因不能自由交流的现象。
定义
类型
地理隔离
生殖隔离
2.隔离在物种形成中的作用
一.种群基因组成的变化与物种的形成
（2）隔离及其在物种形成中的作用
大地雀
中地雀
小地雀
大仙人掌地雀
以种子为食
尖嘴地雀
以仙人掌花为食
小仙人掌地雀
小树雀
中树雀
啄木雀
食草雀
大树雀
红树林雀
以嫩芽为食
以昆虫为食
地雀
莺鸟
树雀
来自南美洲大陆的共同祖先
加拉帕戈斯群岛上的13种地雀都来自一群由南美洲迁来的地雀，经过长期的地理隔离和进化，逐渐演化而成。
一.种群基因组成的变化与物种的形成
思考·讨论：隔离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。
讨论:
2.不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗
不一样，因为基因突变是随机的。
一.种群基因组成的变化与物种的形成
思考·讨论：隔离在物种形成中的作用
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
不同岛屿的地形和植被条件不一样， 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。
讨论:
4. 如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗
不会，因为个体间有基因的交流。
一.种群基因组成的变化与物种的形成
思考·讨论：隔离在物种形成中的作用
南美洲
地雀
6.形成不同物种
1.各个岛上的地雀种群不同的突变和基因重组。
2.各个岛上的自然选择不同
3.不同种群基因频率的改变不同
4.不同种群的基因库形成明显的差异
5.逐步出现生殖隔离
一.种群基因组成的变化与物种的形成
思考·讨论：隔离在物种形成中的作用
例如：加拉帕戈斯群岛的地雀是说明通过地理隔离形成新物种的著名实例
通过以上分析，总结1：物种形成的机制1
原物种
种群1
种群2
地理隔离
变异1
变异2
自然选择1
自然选择2
变异种群1
变异种群2
新物种1
新物种2
生殖隔离
基因频率定向改变
基因库的差异积累
①物种形成的条件：
可遗传变异、自然选择、隔离
进化的条件
②隔离是物种形成的必要条件。
新物种形成一定需要经过地理隔离吗？
一.种群基因组成的变化与物种的形成
染色体加倍
地理隔离不是物种形成的必要条件
物种A
物种B
杂交
杂种植物
(不育)
异源多倍体
(可育)
异源多倍体的形成
总结1：物种形成的机制2
一.种群基因组成的变化与物种的形成
比较内容 生物进化 物种形成
标志
所需条件
二者的 联系 生殖隔离出现
种群基因频率改变
①生物进化是新物形成的前提
②新物种形成则说明生物发生了进化
可遗传变异
自然选择
可遗传变异
自然选择
隔离
总结2：物种形成与生物进化
一.种群基因组成的变化与物种的形成
多方向
定向
突变和基因重组
自然选择
方向
方向
改变
种群基因频率
基因库的差别
积累
种群间生殖隔离
导致
标志着
新物种产生
进化原材料
进化方向
提供
决定
地理隔离
导致
时间
扩大
总结3：完成下面概念模型
一.种群基因组成的变化与物种的形成
一.概念检测
1.判断下列与隔离有关的表述是否正确。
(1)在曼彻斯特的桦尺蛾种群中，黑色个体与浅色个体之间未出现生殖隔离。( )
(2)加拉帕戈斯群岛不同岛屿上的地雀种群之间由于地理隔离而逐渐形成了生殖隔离。( )
√
√
练习与应用（P118）
一.概念检测
2.19世纪70年代,10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是( )
A.两者尚未形成两个物种
B.两者的外部形态有明显差别
C.两者之间已经出现生殖隔离
D.两者的基因库向不同方向改变
D
练习与应用（P118）
二.拓展应用
1.斑马的染色体数为22对，驴的染防色体数为31对，斑马和驴杂交产生的后代兼具斑马和驴的特征，称为斑驴兽或驴斑兽，俗称“斑驴”。斑马和驴杂交产生的后代是可育的吗 你能从染色体组的角度作出解释吗
斑马和驴杂交产生的后代是不育的。由题中所给斑马和驴的染色体数可知，其杂交后代的染色体数为53条(不是偶数)，杂交后代无法通过减数分裂产生正常的配子。
练习与应用（P118）
二.拓展应用
2.在自然界，狮和虎是不可能相遇的。在动物园里，一般也将这两种动物分开圈养。近年来才出现将它们的幼崽放在一起饲养的做法，目的是获得有观赏价值的杂交后代—狮虎兽或虎狮兽，你对这种做法有什么看法
从科学研究角度看，这样做可以帮助人们更多地了解生命的奥秘；
从生命伦理角度看，狮虎杂交后代中容易出现免疫力低、夭折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡；
练习与应用（P118）
二.拓展应用
2.在自然界，狮和虎是不可能相遇的。在动物园里，一般也将这两种动物分开圈养。近年来才出现将它们的幼崽放在一起饲养的做法，目的是获得有观赏价值的杂交后代—狮虎兽或虎狮兽，你对这种做法有什么看法
从生物学角度看，狮和虎的自然分布区不同，分布在草原上，虎分布在森林里，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合它们天然分布和习性特点的生活环境，将二者分区域饲养，以体现对自然和生命的尊重。
练习与应用（P118）

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