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第六章 生物的进化
6.3种群基因组成的变化与物种的形成
二、隔离在物种形成中的作用
物种的概念
1、概念：
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统称为一个物种。
同一物种可以分布在不同区域，构成不同的种群。
马（2n=64）
驴（2n=62）
骡子（2n=64）
×
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，也不能产生可育的后代，这种现象叫作生殖隔离。
如：马和驴、狮子和虎、斑马和驴
物种的概念
同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同，其基因组成会朝着不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理上的差异。但是，它们并不一定分化为不同的物种。
那么，什么是物种？
怎样判断两个种群是不是同一个物种呢？
1. 亚洲人和欧洲人都是一个物种吗？（ ）
2. 二倍体西瓜和四倍体西瓜是不是一个物种？（ ）
3.马和驴可以交配产生骡，所以他们是同一物种？（ ）
不是
是
不是
隔离在物种形成中的作用
狮子与老虎因杂种不育而形成生殖隔离
荇菜与梅花因花期不同而出现生殖隔离
孔雀与巨嘴鸟因求偶方式不同二出现生殖隔离
曼陀罗的花粉在其他植物的花的柱头上不能完全萌发成为花粉管，使得两性生殖细胞不能融合而形成生殖隔离
不同物种个体间因生殖隔离而不能进行基因交流。
隔离
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。
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。
隔离：
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。
隔离的类型
地理隔离和生殖隔离之间的联系
隔离在物种形成中的作用
两个鼠种群间可能不能自由交配，也可能能自由交配。
如果不能自由交配或交配后不能产生可育后代，说明长期的地理隔离导致生殖隔离，形成了两个新物种；
如果能自由交配并产生了可育后代，说明还是同一物种。
地理隔离和生殖隔离之间的联系
隔离在物种形成中的作用
如果把东北虎和华南虎放在同一片森林中，它们仍然可以相互交配并产生可育的后代，这说明东北虎和华南虎仍然属于同一个物种。
在自然状态下，东北虎和华南虎之间能否发生基因交流呢
思考讨论：
1．只要不同种群的基因库产生了明显差异，就一定产生新物种吗？
不一定，不同种群的基因库产生明显差异，不一定出现新物种，只有出现生殖隔离才能形成新物种。
2．经过漫长的地理隔离，一定会出现生殖隔离吗？
不一定出现生殖隔离，如果两个种群的生活环境都不发生变化、变化很小或者发生相似的变化，则两个种群的进化方向相同，不会出现生殖隔离。
隔离在物种形成中的作用
同一物种
地理隔离，阻隔基因交流
突变、基因重组
种群基因库出现明显差异
自然选择，基因频率发生改变
生殖隔离，新物种形成的标志
新物种
隔离在物种形成中的作用
总结：
突变和基因重组产生进化的原材料
隔离是物种形成的必要条件。
地理隔离--物种形成的量变阶段，
生殖隔离--质变时期、物种形成的 标志。
长期的地理隔离会导致生殖隔离的出现，但不是所有的地理隔离都可以导致生理隔离的出现；也不是所有的生殖隔离都需要经过生殖隔离的。
自然选择2
自然选择1
地理隔离
物种形成的比较常见的方式：
原种
变异1
变异2
基因频率的定向改变
变异类型1
变异类型2
新物种
新物种
生殖 隔离
新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。
① 渐变式（绝大多数）
隔离在物种形成中的作用
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
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
生物进化的实质是种群基因频率的改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,
即生物进化不一定导致新物种的形成;但新物种产生的过程中一定存在进化。
隔离在物种形成中的作用
突变和基因重组提供原材料
种群基因组成的变化与物种的形成
种群是基本单位
自然选择
隔离
进化
基因库
基因频率
改变
定向改变
地理隔离
生殖隔离
阻断种群间基因交流
新物种形成
(1)马与驴能够交配产生后代骡子,所以二者属于同一物种。 ( 　)
(2)东北虎和华南虎是经过生殖隔离而形成的两个亚种。 (　 )
(3)生物进化改变的是个体而不是群体。 (　 )
(4)突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成的基本环节。 ( 　)
×
×
×
（2）东北虎和华南虎是经过地理隔离而形成的两个亚种,二者不存在生殖隔离。
（3）生物进化的基本单位是种群,实质是种群基因频率的改变。
√
(5)地理隔离一定会导致生殖隔离。 (　 )
(6)地理隔离产生后,自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。 (　 )
×
√
（6）地理隔离产生后,不同种群的生存环境不同,通过自然选择,保留或淘汰的生物个体也不同,即自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。
如图表示生物新物种形成的基本环节，下列对图示分析不正确的是
A.a表示基因突变和基因重组，为生物进化提供原材料
B.b表示生殖隔离，生殖隔离是新物种形成的标志
C.c表示新物种形成，与原物种不能进行基因交流
D.d表示地理隔离，新物种形成不一定需要地理隔离
√
解析　a表示突变和基因重组，是生物进化的原材料，A错误。
例1 下列关于隔离的叙述,不正确的是 (　 )
A.阻止了种群间的基因交流
B.物种的形成都必定先经过长期的地理隔离
C.基因组成上的差异是产生生殖隔离的根本原因
D.多倍体植物的产生不需要经过地理隔离
B
[解析] 隔离阻止了种群之间的基因交流,A正确;
有些物种的形成不一定经过长期的地理隔离,如多倍体的形成,B错误;
遗传组成上的差异导致基因库发生改变,是产生生殖隔离的根本原因,C正确;
植物多倍体的形成过程不需要经过地理隔离,D正确。
2. 大约一万年前,某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群,两个种群现在已经发生了明显的分化,过程如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.地球上新物种的形成都必须先经历a过程
B.b过程的实质就是定向改变种群的基因频率
C.①~⑥仅表示物种形成过程中基因突变是不定向的
D.品系1和品系2两种群的基因库出现了较大差异,就可形成物种1和物种2
B
例2 有人将某种昆虫移入新的地区后,发现它在形态上与原物种有了明显差异。科学家将它与原物种交配,结果仍然能产生可育后代,因而认定它们仍属于同一物种。认定的理由是它们之间不存在 (　 )
A.基因交流 B.基因突变
C.地理隔离 D.生殖隔离
D
[解析] 根据题意分析可知,某种昆虫在形态上与原物种有了明显的差异,但与原物种交配后仍能产生可育后代,说明它们之间不存在生殖隔离,因而认定它们仍属于同一物种。
第六章 生物的进化
6.3种群基因组成的变化与物种的形成
三、协同进化与生物多样性的形成
一、协同进化 P119
在自然界，在自然选择的作用下，生物进化是孤立进行的吗？
不同生物的进化密切相关。生物的进化与无机环境的进化是否也有关系呢？
问题探讨
发现了这样的蛾类昆虫
达尔文由储存着花蜜的细长兰花花距
一定存在具有同样细长口器的昆虫，可以吸到花蜜。
推测
某种兰花和专门给它传粉的蛾
事实
1. 达尔文作出，上述推测的理由是什么
2. 如果后来未发现这样的蛾类昆虫，是否说明尔文的推测是错误的
理由是兰花的生殖离不开传粉昆虫，如果没有与这种兰花结构相适应的传粉昆虫，这种兰花就难以完成传粉受精，这个物种也就不存在。
如果后来未发现这样的蛾类昆虫，达尔文的推测就仅是一种推测，不能被证实。当然未发现并不等于这样的蛾类昆虫不存在，因此并不能说明达尔文的推测一定是错误的。
问题探讨
某种兰花和专门给它传粉的蛾
在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，
昆虫传粉的专门化有什么意义？
特定昆虫给特定的植物传粉,这样可以提高传粉的效率,并且昆虫也可得到较多的食物或保护。
生物界中其他生物是否有类似的相互影响？
一、协同进化 P119
没有我，你也跑不了这么快！
没有我，你跑不了这么快！
捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？
捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。
“精明的捕食者”策略：
捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。
一、协同进化 P119
在自然界，捕食者和被捕食者都面临生存压力。在自然选择的作用下，它们也相互选择，协同进化。
生物不是孤立进化而是协同进化的。
不同生物的进化密切相关。生物的进化与无机环境的进化是否也有关系呢？
一、协同进化 P121
地球形成时原始大气中没有氧气，最早的生物是厌氧的，但随着光合生物的出现，使得大气中有了氧气，为好氧生物的出现提供了条件。
生物和无机环境之间也在协同进化。
原始地球
一、协同进化 P121
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。
协同进化
（1）不同物种之间：
（2）生物与无机环境之间
①种间互助
②种间斗争
一、协同进化 P119
捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。
收割理论
【例1】在一个人工池塘中，原本植食性鱼占优势，放进肉食性鱼后，浮游生物的多样性增加了。
【例2】从一个含有多种藻类的近海海洋生态系统中，人为去除海胆后，某种藻类会逐渐占据优势，该生态系统的物种多样性下降。
协同进化有利于物种多样性的形成。
生物多样性的形成过程是怎么样的呢？
二、生物多样性的形成 P121
是地球上所有动物、植物、微生物物种和它们所拥有的全部基因以及它们赖以生存的生态环境的总和。
生物多样性可以分为以下三个层次：
生物多样性
遗传多样性（基因多样性）
物种多样性（生物多样性的核心）
生态系多样性
决定
形成
生物多样性
二、生物多样性的形成 P121
基因多样性
物种多样性
生态系统多样性
变异的不定向性
蛋白质多样性
无机环境的多样性
根本 原因
组 成
导致
直接原因
组成
直接 选择
决定
通过漫长的进化过程，地球上形成了遗传多样性（基因多样性）、物种多样性和生态系统多样性。
二、生物多样性的形成 P121
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
阅读课本P122-123，解决“思考与讨论”的4个问题。
三、生物进化理论在发展 P123
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。
生物进化的过程实质上是生物与生物、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。
与自然选择学说为核心的现代生物进化理论
练一练
2.有性生殖的出现加快了生物进化的步伐，原因是有性生殖（ ）
A.能产生大量后代 B.产生的后代成活率较高　　 　
C.能出现更多的突变类型　 D.使基因重组产生更多变异类型
1.对生物多样性的描述，不正确的一项是（ ）
A.基因多样性 B.物种多样性　
C.种群多样性 D.生态系统多样性
C
D
3.生态系统多样性形成的原因可以概括为（ ）
A. 基因突变 B.基因重组
C. 协同进化 D.地理隔离
C
练一练
4．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，下列不属于协同进化实例的是（ ）
A．猎豹捕食斑马
B．某种长有细长花矩的兰花和生有细长口器专门为它传粉的蛾
C．草原上狼的灭绝造成鹿的数量剧增
D．昆虫的保护色越来越逼真，而它们天敌的视觉也越来越发达
5．关于生物进化理论发展的叙述，不正确的是（ ）
A．大多数情况下生物的进化导致生物对环境的相对适应
B．寒武纪生物大爆发支持达尔文进化渐进观点
C．生物进化是通过传代过程中基因频率的变化而实现的
D．中性的分子进化属于既无利也无害的基因突变
B
C
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