高一生物北师大版必修2讲义第7章第28课时

第28课时物种进化与生物多样性的形成进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战[目标导读]1.结合已学知识，阐明物种的概念并概述新物种形成的基本过程。2.分析实例，概述物种进化的方式和速率。3.阅读教材，了解进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战。[重难点击]新物种形成的基本过程。一物种的概念和新物种的形成过程群体遗传学的发展大大澄清了物种的概念，试结合提供的材料思考下面的问题。1．生殖隔离与地理隔离(1)东北虎和华南虎属于同一种生物，但由于地理上的障碍，使得种群不能相遇进行基因交流。这种现象称为地理隔离。(2)观察下面两图思考：①图1中斑马的种群个体间或鹿的种群个体间能自由交配产生可育后代吗？答案能。种群内的个体为同种生物，同种之间可以自由交配，产生可育后代。②图1中斑马和鹿之间能自发进行交配吗？它们之间的基因能自由交流吗？答案不能。因为它们属于不同种生物。不能交配也就不可能存在基因的自由交流。③是不是不同种生物在自然状态下一定不能交配呢？答案不是。由图2可知，马和驴属于不同种生物，但它们通过交配，产生骡。④能交配的不同种生物之间的基因能自由交流吗？答案不能。马和驴虽然能通过交配产生骡，但由于骡具有不育性，所以它们之间的基因不能自由交流。综合①②③④的探究说明：不同物种之间一般是不能交配的，即便交配成功也不能产生可育后代，这种现象叫做生殖隔离。(3)综上所述，我们把不同种群的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象叫做隔离。2．物种的概念(1)生物学上物种的概念是指拥有一个共同基因库的生物类群。同一物种生物个体之间可以自由交配，并能产生有生育能力的后代，而无法与其他物种进行交配。换句话说，生殖隔离限制了物种之间的基因交流。(2)一般情况虎和狮是不可能相遇的，也不能自然杂交，但在动物园里可生产出虎狮兽，但虎狮兽不育。据此分析，虎和狮不是(是、不是)一个物种，虎狮兽不是(是、不是)一个新物种。3．物种的形成过程阅读教材P117“阅读与分析”，然后分析夏威夷群岛上多种蜜旋木雀的形成过程。(1)夏威夷群岛是由多个岛屿形成的，一种来自南美大陆的蜜旋木雀来到这多个岛屿后，形成了多个种群，不同岛屿上的蜜旋木雀种群会出现不同的变异和基因重组。(2)由于不同的岛屿被海洋隔开，因此不同岛屿的蜜旋木雀种群间存在着地理隔离，相互之间没有基因交流。(3)不同的岛屿之间环境有较大差别，自然选择对不同种群等位基因频率的改变所起的作用就有差别。(4)经过长期的进化，不同岛屿上的蜜旋木雀种群的基因库有了明显的差别，即使再相遇也不能交配产生可育后代了，即出现了生殖隔离，它们形成了多个不同的蜜旋木雀物种。(5)由此可见，隔离是物种形成的必要条件，其中生殖隔离是物种形成的标志。变异、选择和隔离是形成新物种的三部曲。eq\x(小贴士地理隔离和生殖隔离与物种形成的关系,1仅有地理隔离，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只有地理隔离而不形成生殖隔离，能产生生物新类型或亚种，不可能产生新物种。,3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，生殖隔离是物种形成的最后阶段，是物种间的真正界限。,4生殖隔离保持物种间的不可交配性，从而也保证了物种的相对稳定性。)归纳提炼1．有关物种形成的几点说明(1)经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是物种形成比较常见的方式。(2)一般情况下，地理隔离是生殖隔离的先决条件，生殖隔离一旦形成，原来属于一个物种的两个种群，就形成了两个物种。(3)生物进化是一个由量变到质变的过程，是一个长期的历史过程。(4)一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生(如下图)。eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(物种A,种种B))杂种植物染色体加倍新物种2．物种形成与生物进化的区别和联系内容物种形成生物进化标志生殖隔离出现等位基因频率改变变化后生物与原生物关系属于不同物种仍属于同一物种二者联系①生物进化的实质是等位基因频率改变，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形成②新物种形成则说明生物进化了活学活用1．如图是某一条大河两岸物种演化的模型：图中上为河东，下为河西，甲、乙、丙、丁为4个物种，请据图回答：(1)由甲物种进化为乙、丙两个物种的两个外部条件是______________和______________。(2)河东的乙物种迂回河西后，不与丙物种进化为同一物种的内部条件是____________________不同，外部条件是存在________________________。(3)假如迂回河西的乙物种进化为丁物种，则判断丁物种是否是不同于乙物种的新物种的依据和方法是什么？________________________________________________________________________。答案(1)自然选择地理隔离(2)种群的基因库生殖隔离(3)依据：不同物种间存在生殖隔离；方法：观察两个物种的生物能否自由交配，并产生可育的后代解析用现代综合进化论分析物种形成的原因。同一自然区域的甲物种，由于大河的阻隔，有的生活在河西，有的生活在河东，因河东、河西的环境条件不同，使得同一物种的两个种群的等位基因频率发生不同的定向改变。由于地理隔离，河东生活的种群不能与河西生活的种群自由交配，使不同种群的基因库各不相同，并逐渐出现生殖隔离，经过长期的自然选择，原属于同一个物种的生物进化成了两个不同的物种。因此，当乙物种迂回到河西后，不会再和丙物种共同进化为一个相同的新物种，而是各自独立进化。迂回河西的乙物种是否进化成为丁物种，就要看乙物种和丁物种之间是否已经形成生殖隔离，即看丁物种能不能与乙物种自由交配，并产生可育的后代。方法链接“物种”的判断方法(1)两个生物是不是同一物种判断：是否存在生殖隔离，即是否能相互交配并产生可育的后代。若能，则属于同一物种；若不能，则一定是两个物种。(2)某生物是否是新物种的判断：关键是看该生物是否具有可育性，是否能通过有性生殖产生后代。若能，则属于新物种；若不能，则不属于新物种。二物种进化的方式及物种进化的速率阅读教材P118～120内容，结合提供的材料，完成有关思考。1．物种进化的方式(1)由图1分析得：由一个原始物种经过漫长地质年代，适应不同的环境，向着不同的方向发展进化，形成许多新物种的进化方式，叫做分歧进化。实例：哺乳动物的进化。(2)由图2分析得：有些类群在相同或相似的条件下，却能按照一个方向进化。自然选择可以作用于远缘物种使其变得外表极其类似，虽然它们没有共同的祖先，却适应了相同的环境，这种状况被称为趋同进化。实例：鲨鱼和海豚的进化。2．物种进化的速率由图3分析得：(1)a模式中，新物种是由原始物种分出的一些小群体，由于它们获得了新的适应性而变得越来越不相似，这种模式称为“渐进模式”。(2)b模式中，新物种的变化主要发生在原始物种分出新物种的时候，物种存在的其余时间变化甚小，即物种的形成是以“爆发”式进行的，这种模式称为“间断平衡”模式。归纳提炼1．无论是趋同进化还是分歧进化，自然环境起重要的选择作用。趋同进化或分歧进化都是经过选择作用后形成不同的物种，不同物种之间不能自由交配并产生可育的后代。2．物种形成的两种方式(1)渐变式：经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种。(2)爆发式：在很短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(物种A,物种B))eq\o(→,\s\up7(杂交))杂种植物eq\o(→,\s\up7(染色体加倍))新物种活学活用2．生物进化理论常用模式图来表示，图中表示的内容是()A．生物的变异和适应B．生物的趋同进化和分歧进化C．物种形成的间断平衡模式D．物种形成的渐进模式答案C解析图中显示新物种的变化主要发生在母种分化出新物种的时候，物种存在的其他时间则变化甚小，为新物种形成的间断平衡模式。三进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战结合教材P122～124内容，完成下面问题的分析。1．进化论对人们思想的影响(1)进化论改变了人们的思想进化论有它的科学依据而不是臆造的，经过长期的斗争和理性的思考后进化论已经被大多数人所接受。这是人类思想观念的一次革命。(2)进化论是现代生物学的基石首先，生物学家将达尔文自然选择学说与孟德尔的遗传学结合起来，诞生了现代综合进化论；后来，分子生物学和古生物学的发展对现代综合进化论提出了挑战，出现了其他理论，如分子进化中性学说、间断平衡理论等。2．进化论面临的挑战随着科学的发展，进化论也面临着许多挑战，主要包括以下几个方面：(1)如何统一分子水平的进化和表型进化中性学说认为，大多数变异是中性的，对生物体既没有好处也没有害处。自然选择对这些中性突变不起作用，这些中性突变在群体中进行随机遗传漂变才产生了生物进化，生物进化不是自然选择的结果。形态进化和基因进化存在着明显不同的进化机制。(2)微进化和大进化的机制是否相同微进化是指种群内等位基因频率的改变；大进化是指生物进化过程中从一个类型到另一个类型的跃变。现代综合进化论成功地解释了微进化和物种的形成，但许多来自形态学、化石记录和分子生物学的研究揭示了许多无法用现代综合进化论解释的现象。3．生物进化在继续，进化理论在发展任何科学都不是静止的，而是不断处于补充与修改的过程中，进化论也是如此。尤其是进化机制的问题，随着其他相关学科的发展，该问题必将得到科学的解释，进化论也会逐渐完善。归纳提炼生物进化是如此的复杂，现有的进化理论(如中性进化理论、间断平衡学理论……)所不能解释的问题，比已经解释的问题还要多，因此现代综合进化论是不断发展的。活学活用3．从进化论的产生与发展过程中，谈谈你对科学的理解。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案科学是发展的，是一个不断完善的过程当堂检测1．下列关于种群和物种的描述，正确的是()A．一个个体具有该种群基因库中的全部基因B．当外来物种侵入到一个新的环境时，其种群数量增长可不受其他生物因素影响C．东北虎和华南虎两个种群基因库中的基因可以交流，所以它们属于同一物种D．东北虎和华南虎两个种群为同一个亚种答案C解析东北虎和华南虎是由于它们各自处于不同的环境而形成的两个虎亚种，它们的基因库中的基因可以交流，所以它们属于同一物种。2．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．遗传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答案B解析地理隔离使自然选择的方向不同，但物种的形成最终是阻止种群间的基因交流，即生殖隔离。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。3．日本遗传学家木村资生提出的中性学说的核心内容是()A．生物总是要向前进化的B．环境决定突变的保留或淘汰C．微进化学说D．突变不受自然的选择答案D解析木村资生认为生物的进化主要是中性突变在自然群体中进行随机漂变的结果，即突变在种群中随机地固定或消失，而不受自然的选择，故D是正确的。4．夏威夷群岛上发现了几种蜜旋木雀，用现代综合进化论解释错误的是()A．经过长期的地理隔离达到生殖隔离，导致原始蜜旋木雀物种形成现在环境的蜜旋木雀物种B．生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的蜜旋木雀很快进化形成不同的物种C．这些蜜旋木雀原先属于同一物种，从某岛迁来后，逐渐分布在不同的群岛，出现不同的突变和基因重组D．自然选择对不同种群的等位基因频率的改变所起的作用有所差别，最终导致这些种群的基因库变得很不相同，并逐渐出现生殖隔离答案B解析原来属于同一物种的蜜旋木雀，从某岛迁来后，因在不同的群岛上生活(地理隔离)，产生不同的突变和基因重组，这是生物进化的原材料，由于每个岛上的食物和栖息条件互不相同，自然选择对其等位基因频率的改变所起的作用就有差别。在一个种群中，某些基因被保留下来，而在另一个种群中，被保留下来的可能是另一些基因。久而久之，由于自然选择的不同使各个种群的基因库变得很不相同，并逐渐出现生殖隔离。生殖隔离一旦形成，原来属于同一个物种的蜜旋木雀就成为不同的物种。不过物种的进化是十分缓慢的，往往要经过成千上万年才能实现，不是一朝一夕就可形成的。5．下图为加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型，A、B、C、D为四个物种，请据图回答下列问题。(1)A物种进化为B、C两个物种的两个外部因素是____________________。(2)甲岛上的B物种迁到乙岛后，不与C物种进化为同一物种的原因是________________________________________________________________________。(3)迁到乙岛的B物种进化为D物种的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)自然选择、地理隔离(2)B物种与C物种间已形成生殖隔离(3)甲、乙两岛的环境条件不同，自然选择作用不同，再加上地理隔离使它们等位基因频率的差别得到累积而形成了生殖隔离课时作业基础过关知识点一物种的概念及物种的形成1．下列关于物种的叙述，不正确的是()A．同一物种的个体之间在自然条件下能够自由交配和繁殖，并能够产生可育后代B．经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是物种形成比较常见的一种方式C．区分物种有多种依据，但最主要的是看有无生殖隔离D．不同物种的种群在自然条件下基因不能自由交流答案C解析同一物种的个体之间不存在生殖隔离，能产生可育后代；经过地理隔离会使基因库产生差异，长期进化就有可能产生生殖隔离；物种的区分依据就是看是否存在生殖隔离；不同种群间的个体，由于有生殖隔离，所以在自然条件下基因不能自由交流。2．生殖隔离的形成包括()①动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配②植物因开花季节和形态不同而不能交配③动物胚胎发育早期死亡④产生的杂种后代没有生育能力A．①②B．①②③C．①②④D．①②③④答案D解析生殖隔离包括动物因求偶方式、繁殖期不同，植物因开花季节和花的形态不同而造成不能自由交配；即使能交配，但也会在胚胎发育的早期死亡，或产生的杂种后代无生殖能力，这都属于生殖隔离。3．如图表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程。下列有关叙述中，不正确的是()A．图中X、Y、Z分别表示的是突变和基因重组、自然选择及隔离B．小岛上蜥蜴原种全部个体的总和称为种群，是生物进化的基本单位C．地理隔离一旦形成，原来同属一个物种的蜥蜴很快就进化为不同的物种D．小岛上蜥蜴新种全部个体所有基因的总和称为蜥蜴新种的基因库答案C解析蜥蜴产生不同性状，原因可能是突变或基因重组，不同的性状中有利的保存而不利的被淘汰，属于自然选择的结果，新物种产生的必要条件是隔离，故A正确；生物进化的基本单位是种群，种群是指同种生物在特定环境空间内和特定时间内的所有个体的集群，故B正确；由于地理隔离，不同环境内的生物进化方向可能有差异，但不一定出现生殖隔离，也就不一定形成新物种，故C错误；一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库，该小岛上全部的蜥蜴新种即为一个种群，故D正确。4．下图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图。下列相关叙述正确的是()A．杀虫剂与靶位点结合形成抗药靶位点B．基因pen的自然突变是定向的C．基因pen的突变为昆虫进化提供了原材料D．野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离答案C解析pen基因突变后形成了抗药靶位点，A错误；基因突变具有多向性，B错误；基因突变为昆虫进化提供原材料，C正确；野生型昆虫和pen基因突变型昆虫属于同一物种，二者不存在生殖隔离，D错误。5．下图中的A、B、C表示三个自然条件有差异的地区，地区间的黑线表示存在一定的地理隔离。A地区某些个体由于某种机会开始分布到B、C地区，并逐渐形成两个新物种，③中的甲、乙、丙分别表示三个种群。下列相关说法正确的是()A．上述过程说明进化总是由突变引起的，地理隔离是新物种形成的标志B．甲、乙两个种群在进化过程中等位基因频率总是变化的，其基因库存在较大的差异，不能进行基因交流C．乙、丙两个种群存在地理隔离，但两种群的等基因频率相同D．甲、丙种群存在生殖隔离，两个种群基因库组成完全不同，进化改变的是个体而不是群体答案B解析分析题中信息可知，生物进化是由地理隔离引起的，生殖隔离是新物种形成的标志。甲、乙两个种群在新环境中等位基因频率会发生变化，基因库存在差异，无法进行基因交流。乙、丙两个种群存在地理隔离，两种群的等位基因频率不会相同。甲、丙种群存在生殖隔离，进化改变的应该是种群。知识点二物种进化的方式和物种进化的速率6．下列关于生物进化方式的叙述中，不正确的是()A．能否产生生殖隔离是新物种形成的标志B．同一种生物生活在不同的生活环境中，经过长期的进化可以形成不同的物种C．无论是分歧进化还是趋同进化，生活环境起重要作用D．趋同进化形成的物种不仅形态相似，而且也可以交配并产生可育的后代答案D7．我国西北部的欧洲玉米螟与东北部的亚洲玉米螟由于信息激素的不同而具有生殖隔离，但外貌上几乎无法辨认，那么，以下说法正确的是()A．由于外貌形态相同，因此它们属于同一物种B．由于具有生殖隔离，因此它们属于不同的物种C．无法判断D．以上说法都不对答案B解析由于这两个物种存在着生殖隔离，所以它们属于两个物种，倘若是一个物种的两个亚种，那么它们就可以进行交配并且产生可育后代。知识点三进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战8．下面对现代综合进化论的叙述正确的是()A．它是木村资生的重要研究成果B．它是达尔文进化论的核心内容C．它成功解释了微进化和物种形成的机制D．间断平衡学说是其核心内容答案C解析现代综合进化论是达尔文自然选择学说与孟德尔遗传学相结合的产物，可以成功地解释微进化和物种形成的机制。9．根据达尔文自然选择学说图解(如图)，下列对现代综合进化论的补充、完善等内容中，不正确的是()A．现代综合进化论是在研究种群中等位基因频率变化的基础上发展起来的B．种群是生物进化的基本单位C．物种形成包括变异和基因重组、选择、隔离三个基本环节D．种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因答案D解析种群是生物进化的基本单位。突变和基因重组为生物进化提供原材料。隔离使分化的种群之间失去自由交流基因的机会，是形成新物种的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离。从实质上看生物进化是种群等位基因频率变化的结果，种群基因库是种群中全部生物个体的全部基因的总和，每个个体只有种群基因库的一部分基因。能力提升10．下列关于自然界中影响物种形成因素的叙述，不正确的是()A．突变和基因重组是物种形成的内因B．自然选择是物种形成的外因C．隔离是物种形成的必不可少的重要因素D．物种的形成有的不需要经过隔离答案D解析隔离是物种形成的必要条件，生殖隔离是物种形成的标志。有的物种如多倍体的形成可以不经过地理隔离而直接达到生殖隔离。11．下列关于生物进化的叙述，正确的是()A．用皮康霜治疗皮肤病，使用一段时间后，药效下降。这是由于引起皮肤病的病原体接触药物后，产生了对皮康霜药物有效成分的抗药性变异B．海南热带野生动植物园的公狮和母虎交配，产下不育的“狮虎兽”，说明狮子和老虎存在生殖隔离C．华南虎和东北虎的形成，是由于地理隔离导致生殖隔离的结果D．19世纪的英国工业革命，使灰色桦尺蛾变成新物种——黑色桦尺蛾答案B解析由于突变是多向的，在使用皮康霜之前，有的病原体就会因突变而对皮康霜有抗性，皮康霜对病原体进行了选择，保留了抗药性的个体；狮和虎是不同物种，它们之间存在生殖隔离；华南虎和东北虎为同一物种，不存在生殖隔离；而黑色和灰色桦尺蛾之间只是一个性状的差异，两者仍为同一物种。12．海洋中有由地震形成的大小相似的两个小岛，某时间段内岛上鸟类种类和数量随时间变化的情况如图所示。下列有关叙述中，错误的是()A．两岛上的鸟类存在地理隔离，不同种的鸟类之间存在着生殖隔离B．甲岛较乙岛鸟的种类增加更丰富，可能是甲岛的环境变化更大C．两岛的鸟类各形成一个种群基因库，且两个基因库间的差异越来越大D．两岛上鸟类的种类虽然不同，但最终两岛上鸟类的数量趋于相同答案C解析每个岛上的鸟类有多种，所以它们是多个种群，每个种群都存在一个基因库，所以C项中“两岛的鸟类各形成一个种群基因库”表述错误。由于两岛位置不同，所以两岛上的鸟类存在地理隔离，但无论是否是一个岛，不同种类的鸟类之间存在生殖隔离。由于甲岛上环境变化较大，促使基因库的等位基因频率发生变化的速率快，所以甲岛上鸟类种类增加更多。由于两岛的大小相似，所以鸟类总的数量将趋于相同。13．下列叙述错误的是()A．进化论被广泛接受引起了人类思想观念的一场革命B．中性学说和间断平衡理论丰富了进化论C．形态进化与基因进化的机制从根本上讲是统一的D．微进化是指种群内等位基因频率的改变答案C解析形态进化和基因进化存在着明显不同的机制，说明进化机制的探讨亟须形态和分子两个层次的结合。14．人们在1.5亿年前的沉积物中发现了已灭绝的剑尾动物化石，对每个个体背甲的长/宽比都进行了测量，这一长/宽比用S表示。在下图中，p曲线表示1.5亿年前时该动物S值的分布。在1亿年前的沉积物中，在三个不同地点发现了三个不同剑尾动物的群体，图中a、b、c分别表示3种动物群体中S值的分布情况，请据图回答下列问题：(1)在a、b、c三个群体中，最可能出现新种的是________________________________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在发现该动物的三个地区中，环境最可能保持不变的是________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)S值的变化实质是反映了__________________的变化，这种变化是________的结果，这种作用还决定了生物进化的方向。(4)要形成新的物种必须经过__________、__________、________三个环节。答案(1)c变异类型最多，有可能出现适应环境的变异类型而形成新种(2)a群体性状与1.5亿年前的群体p最相似(3)等位基因频率自然选择(4)变异选择隔离解析图文转换时要认清a、b、c三曲线与p曲线的区别之处，其中a曲线和p曲线相似，生物的差别很小，也就是说生物的变异较小，两种化石生物的生存环境相似。15．现有G、H、Q、W、X五个有亲缘关系的物种，它们的进化历程及亲缘关系如图所示。(1)图中五个物种中，基因库相似程度最高的两个物种最可能是________。(2)由共同祖先进化形成上述五个不同物种的外部因素是______________________和________________。(3)H、W两种物种都生活在海洋中，体形都为纺锤形的事实能够说明________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)如果将W物种始终处在一个没有地理隔