【高中生物】2023-2024学年人教版必修二　隔离在物种形成中的作用、协同进化与生物多样性的形成

第3节种群基因组成的变化与物种的形成第4节协同进化与生物多样性的形成第2课时隔离在物种形成中的作用、协同进化与生物多样性的形成第6章生物的进化1．阐述变异、选择和隔离可导致新物种的形成。2．概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心，为地球上的生物进化史提供了科学的解释。课标内容要求1．运用生物进化观念阐明隔离在物种形成中的作用；初步运用进化和功能观，阐明协同进化。2．能够从构建模型的角度阐明物种概念的模型；运用分类与比较观念分析地理隔离和生殖隔离在物种形成中的作用；运用归纳的方法，概括出生物多样性形成的原因。3．基于对隔离与物种形成的作用的理解，认识环境保护与物种多样性的作用。核心素养对接必备知识·自主预习储备01一、隔离在物种形成中的作用1．物种：能够在自然状态下相互交配并且产生____后代的一群生物。2．隔离(1)概念：不同群体间的个体，在自然条件下____不能自由交流的现象。可育基因(2)常见类型项目类型发生范围结果生殖隔离不同物种之间①不能相互交配②即使交配成功，也不能产生__________地理隔离____生物使得种群间不能发生________可育的后代同种基因交流微思考马和驴是同一物种吗？为什么？提示：不是。它们的后代骡子不可育，因此马和驴之间存在生殖隔离，是不同的物种。3．隔离在物种形成中的作用(1)新物种的形成过程突变和基因重组基因频率(2)结论：隔离是物种形成的________。

食物栖息条件基因频率基因库必要条件微思考将树雀和仙人掌地雀放在同一小岛足够长的时间，能否形成同一物种？试解释。提示：不能，两种地雀之间已经形成生殖隔离，基因不能得以交流。二、协同进化1．概念：指________之间、______________之间在相互影响中不断进化和发展。2．生物与生物之间的协同进化不同物种生物与无机环境3．“收割理论”(1)捕食者往往捕食个体数量__的物种。(2)避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占________的局面，为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于增加__________。多绝对优势物种多样性4．生物与无机环境之间的协同进化5．结果：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的____，丰富多彩的______，而且形成了多种多样的________。

好氧厌氧光合物种基因库生态系统微思考狼的存在对羚羊有什么意义？提示：狼吃掉的多是年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进羚羊种群发展的作用。三、生物多样性的形成1．生物多样性的层次(1)遗传多样性(基因多样性)。(2)物种多样性。(3)生态系统多样性。2．生物多样性的形成过程细菌(包括蓝细菌)真核生物出现真核生物出现鸟类、哺乳类3．原因：________。4．进化历程(1)结构上：单细胞→多细胞。(2)呼吸方式：厌氧型→好氧型。(3)生殖方式：____生殖→____生殖。(4)生态系统：两极生态系统→三极生态系统。(5)生活环境：水生→陆生。协同进化无性有性四、生物进化理论在发展1．现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释(1)____是自然选择的结果。(2)种群是生物进化的基本单位。(3)______________提供进化的原材料，自然选择导致种群________的定向改变，进而通过____形成新的物种。(4)生物进化的过程实际上是__________________________________的过程。(5)生物多样性是________的结果。适应突变和基因重组基因频率隔离生物与生物、生物与无机环境协同进化协同进化2．生物进化理论在发展(1)观点1：大量的基因突变是______，决定生物进化方向的是________的逐渐积累，而不是________。(2)观点2：基因突变并不都是______，有些基因突变反映在个体的____上，与环境相适应的程度有差异，因此，不能否认________的作用。(3)观点3：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种________与____________交替出现的过程。(4)影响广泛的观点：以____________为核心的进化理论。中性的中性突变自然选择中性的性状自然选择长期稳定迅速形成新种自然选择学说判一判(正确的打“√”，错误的打“×”)1．种群基因频率改变一定导致新物种的形成。 (

)提示：基因频率改变只能说明生物发生了进化，但不一定突破物种的界限，即不一定形成新物种。2．存在生殖隔离的两个种群，不一定存在地理隔离。 (

)3．不同物种之间的相互影响形成了生物的多样性。 (

)提示：生物多样性的形成不仅包括不同物种之间的相互影响，还包括生物和无机环境之间的相互影响。×√×4．捕食者的存在有利于增加物种的多样性。 (

)5．生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。 (

)6．生物的登陆改变着陆地环境，陆地上复杂的环境又为生物进化提供了更广阔的舞台。 (

)√√√关键能力·重难探究达成02核心点一隔离在物种形成中的作用核心点二协同进化与生物多样性的形成核心点一隔离在物种形成中的作用加拉帕戈斯群岛由许多互不相连、彼此独立的小岛组成。1835年，达尔文发现该群岛上有13种地雀，如图表示这13种地雀之间的进化关系。1．南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，在不同岛屿上形成不同种群，在自然状态下，这些不同种群之间能进行基因交流吗？为什么？提示：不能。因为存在地理隔离。2．不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？为什么？提示：不一样。因为突变是随机的、不定向的。3．不同岛屿上的地雀种群，进化方向相同吗？为什么？提示：不相同。因为不同岛屿上的环境不同，自然选择的方向不同。4．请设计实验验证不同岛屿上的地雀属于不同的物种。提示：让不同岛屿上的地雀交配，发现不能产生后代或产生的后代不可育。1．地理隔离和生殖隔离的比较(1)图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。(2)图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。2．物种形成的两种方式(1)渐变式

此方式经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。(2)爆发式

此方式通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种，一旦出现，在很短时间内即可形成生殖隔离(基因频率改变)。3．物种形成的三个环节(1)内容①突变和基因重组提供进化的原材料。②自然选择决定生物进化的方向。③隔离导致物种形成。(2)关系图对点练习1．将同批亲缘关系较近的孔雀鱼随机等量投放到A、B两个不相连通的人工水潭，A水潭中孔雀鱼的天敌是一种花鳉，专以小的和未成熟的孔雀鱼为食，B水潭中孔雀鱼的天敌是一种狗鱼，喜欢捕食大而成熟的孔雀鱼，实验进行了3年。根据现代生物进化理论，下列推断正确的是(

)A．两个水潭中的孔雀鱼因地理隔离而导致生殖隔离从而进化成两个新物种B．两个水潭中的孔雀鱼因环境不同而导致变异的不同从而基因组成完全不同C．3年后与B水潭中孔雀鱼相比，A水潭中孔雀鱼成熟早、成熟体重较轻D．水潭的其他生物、非生物环境综合起作用控制着其进化的方向√D

[该实验只进行了3年，这两个孔雀鱼种群可能还没有形成生殖隔离，还不是两个新物种，A错误；两个水潭中的孔雀鱼生活环境不同，变异后保留下来的类型也不同，但因为原本是同批亲缘关系较近的孔雀鱼，因此基因组成不完全相同，而不是完全不同，B错误；A水潭中孔雀鱼的天敌是花鳉，专以小的和未成熟的孔雀鱼为食，A水潭中对孔雀鱼有利的变异是大而成熟，不容易被花鳉捕食，C错误；水潭的其他生物、非生物环境综合起作用相当于自然选择，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，D正确。]2．峡谷和高山的阻隔都可能导致新物种形成。两个种的羚松鼠分别生活在某大峡谷的两侧，它们的共同祖先生活在大峡谷形成之前；某高山两侧间存在有限的“通道”，陆地蜗牛和很多不能飞行的昆虫可能会在“通道”处形成新物种。下列分析不合理的是(

)A．大峡谷分隔形成的两个羚松鼠种群间难以进行基因交流B．能轻易飞越大峡谷的鸟类物种一般不会在大峡谷两侧形成两个物种C．高山两侧的陆地蜗牛利用“通道”进行充分的基因交流D．某些不能飞行的昆虫在“通道”处形成的新物种与原物种存在生殖隔离√C

[大峡谷分隔形成的地理隔离，使两个羚松鼠种群间难以进行基因交流，A合理；能轻易飞越大峡谷的鸟类物种能进行基因交流，一般不会在大峡谷两侧形成两个物种，B合理；由题意可知，某高山两侧间存在的“通道”是有限的，陆地蜗牛不能利用“通道”进行充分的基因交流，C不合理；不同物种之间存在生殖隔离，在“通道”处形成的新物种与原物种存在生殖隔离，D合理。]核心点二协同进化与生物多样性的形成材料1动物与动物之间存在着捕食与被捕食的关系。捕食者一般不会把所有的猎物都吃掉，这在生物进化中被称为“精明的捕食者”策略。材料2进化树是根据各种生物物种特征的相似性和差异，显示它们之间的进化关系，历史上主要是基于各种物种解剖结构的相似性和差异进行编排。新研究表明，通过比较解剖学而不是分子水平上的基因序列来确定生物进化树的做法严重误导了几个世纪以来的物种分类工作，这源于普遍存在的趋同进化。趋同进化是指源自不同祖先的生物，由于相似的生活方式，整体或部分形态结构向着同一方向改变。1．对协同进化的理解(1)不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间竞争。任何一个物种都不是单独进化的。(2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。(3)协同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统形成的原因。2．生物多样性各层次间的关系遗传多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响遗传多样性。3．生物多样性的进化历程(1)生物进化的总趋势①从结构上看：简单→复杂(原核细胞→真核细胞，单细胞→多细胞等)。②从功能上看：低等→高等。③从生存环境上看：水生→陆生。(2)代谢的进化

(3)生殖方式的进化无性生殖→有性生殖。(4)生态系统结构的进化两极生态系统(生产者、分解者)→三极生态系统(生产者、消费者、分解者)。对点练习3．月亮鱼是“全身恒温”的鱼类。研究发现月亮鱼基因组中多个与肌肉发育、收缩以及逆流热交换血管系统形成相关的基因发生特异性扩张，与氧化磷酸化、糖代谢等过程相关的多个基因也发生适应性变化。这些适应性变化，可能共同驱动了月亮鱼恒温性状的发生与维持。月亮鱼是研究恒温早期起源和不同恒温物种趋同进化的理想对象(趋同进化是源自不同祖先的生物，由于相似的生活方式，演化出相似形态特征或构造的现象)。下列叙述错误的是(

)A．趋同进化过程中月亮鱼的基因频率发生了定向改变B．“全身恒温”是月亮鱼与无机环境协同进化的结果C．基因的适应性变化是相似生活方式引发的基因突变D．漫长的趋同进化后不同生物的基因库依然存在差异√C

[生物进化的实质是种群的基因频率发生了定向改变，因此在趋同进化过程中月亮鱼的基因频率发生了定向改变，A正确；生物多样性的形成是生物与无机环境共同作用的结果，即“全身恒温”是月亮鱼与无机环境协同进化的结果，B正确；基因的适应性变化是由于相似的生活方式，通过自然选择，筛选出具有相似形态特征或构造的生物，并不是发生基因突变，C错误；趋同进化是指由于相似的生活方式，整体或部分形态结构向着同一方向改变的现象，这种趋同只表现在形态结构上，不会造成基因库的趋同，也不会造成物种合并，即漫长的趋同进化后不同生物的基因库依然存在差异，D正确。]4．草本植物报春花多数为二型花柱，少数为同型花柱。二型花柱的花中，花药的位置明显低于柱头的为长柱型花，柱头位置明显低于花药的为短柱型花。同型花柱的花中，花药与柱头高度相近。研究发现，随着海拔增加，高山上温度降低，传粉昆虫减少，同型花柱的花比例增大。为研究产生上述现象的原因，科研人员进行了相关的模拟实验，处理及实验结果如图所示。下列分析错误的是(

)A．套袋处理可以防止外来花粉的干扰，模拟了高山上传粉昆虫减少的条件B．同型花柱的花主要进行自花传粉，二型花柱的花更依赖异花传粉C．二型花柱的花可以有效避免自花传粉，有利于增加物种多样性D．不同海拔报春花的分布与传粉昆虫多少的对应关系体现了生物间的协同进化√C

[由题干信息“高山上温度降低，传粉昆虫减少”可知，套袋处理可以防止外来花粉的干扰，模拟了高山上传粉昆虫减少的条件，A正确；分析题图可知，套袋处理后，同型花柱的花结实率较高，二型花柱的花结实率明显降低，据此推测同型花柱的花主要进行自花传粉，二型花柱的花更依赖异花传粉，异花传粉有利于增加报春花的遗传多样性，B正确、C错误；不同海拔报春花的分布与传粉昆虫多少的对应关系体现了生物间的协同进化，D正确。]应用创新·问题情境探究03如图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，它们所处的环境条件不同，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻，a1种群的部分个体越过障碍外迁，与a2同域分布，向d方向进化。通过分析物种进化的一种模型，并运用分类与比较归纳出一个新物种形成的基本环节包括突变和基因重组、自然选择及隔离。进而利用进化与适应观认识生物多样性是协同进化的结果等。(1)尝试表述进化出b和c两个物种的过程。提示：由于a1和a2发生的突变和基因重组可能不同，食物和栖息条件互不相同，通过自然选择保留下来的基因也不相同，久而久之，a1和a2的基因库就会形成明显的差异，从而进化出b和c两个物种。(2)c和d生活在同一区域，却是两个不同的物种，如何确定它们不是同一个物种？提示：若c和d不能相互交配或交配后不能产生可育后代，说明它们不是同一个物种。1．物种是指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．隔离是指不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。3．协同进化：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。4．隔离是物种形成的必要条件。5．捕食者的存在有利于增加物种多样性。6．协同进化导致生物多样性的形成。7．生物多样性主要包括三个层次的内容：遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。学习效果·随堂评估自测041．下列关于物种的叙述，不正确的是(

)A．物种是形态上类似的，彼此能够相互交配并产生可育后代的，要求类似环境条件的生物个体的总和B．物种是一个具有共同基因库的，与其他类群有生殖隔离的类群C．区分物种有多种依据，但最主要的是看有无生殖隔离D．不同物种的种群若生活在同一地区，也会有基因交流12345√D

[物种是形态上类似、自然条件下彼此能够相互交配并产生可育后代的，要求类似环境条件的生物个体的总和，A正确；物种是一个具有共同的基因库且与其他类群有生殖隔离的类群，B正确；有无生殖隔离是判断生物是否属于同一物种的重要依据，C正确；不同物种之间存在生殖隔离，即使生活在同一地区也不会有基因交流，D错误。]12345A．图中A表示基因突变和基因重组，为进化提供了原材料B．图中B表示地理隔离，地理隔离使种群间的基因交流受阻C．图中C表示生殖隔离，指两种生物不能交配D．种群基因型频率的定向改变是新物种形成的标志2．下图表示渐进式新物种形成的基本环节，下列对图示分析正确的是(

)12345√B

[题图中A表示突变和基因重组，为进化提供了原材料，A错误；题图中B表示地理隔离，自然条件下，由于地理障碍导致种群间不能进行基因交流，B正确；题图中C表示生殖隔离，指两种生物不能交配或者即使交配成功，也不能产生可育后代，C错误；新物种形成的标志是形成生殖隔离，而不是基因型频率的改变，D错误。]123453．生物多样性是协同进化的结果，下列与进化和生物多样性有关的叙述，正确的是(

)A．地球上的生态系统从古至今都是由生产者、消费者和分解者组成的B．生物多样性的形成是指新的物种不断形成的过程C．物种之间的协同进化，都是通过物种之间的竞争实现的D．一个物种的形成或灭绝会影响到若干其他物种的进化12345√D

[最初形成的两极生态系统没有消费者，A错误；生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，并非简单的指物种多样性，B错误；物种之间的协同进化都是通过物种之间以及生物与无机环境之间的相互作用实现的，C错误；一个物种的形成或灭绝会影响到若干其他物种的进化，D正确。]123454．近年来我国生态文明建设卓有成效，粤港澳大湾区的生态环境也持续改善。研究人员对该地区的水鸟进行研究，记录到146种水鸟，隶属9目21科，其中有国家级保护鸟类14种，近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。该调查结果直接体现了生物多样性中的(

)A．基因多样性和物种多样性B．种群多样性和物种多样性C．物种多样性和生态系统多样性D．基因多样性和生态系统多样性12345√C

[生物多样性主要包括三个方面：遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。题干中描述的“146种水鸟”，是物种多样性的直接体现，题干中描述的“近海与海岸带湿地”“城市水域”等是生态系统多样性的直接体现。因此该调查结果直接体现了生物多样性中的物种多样性和生态系统多样性，C正确。]12345123455．某研究小组研究了某地的两个湖泊。该地区有时会发洪水。每个湖泊中生活着两种相似的鱼：红褐色鱼和金黄色鱼。已知鱼的体色由一对等位基因控制，但不清楚这两种鱼之间的关系，于是作出两种假说，如图所示。请回答下列问题：(1)在假说甲中，湖泊Ⅰ中的红褐色鱼和金黄色鱼的祖先是同一种灰色鱼。假说甲认为，湖泊Ⅰ、Ⅱ会形成上述两种鱼，是因为灰色鱼通过__________形成金黄色鱼和红褐色鱼，并在__________的作用下，适应环境的金黄色鱼和红褐色鱼生存下来，而不适应环境的灰色鱼被淘汰。(2)假说乙认为，湖泊Ⅰ中原有的红褐色鱼，由于洪水的作用，一部分进入湖泊Ⅱ中，从而产生____________，以致无法进行基因交流。若湖泊Ⅰ中的红褐色鱼与湖泊Ⅱ