2024-2025学年新教材高中生物第6章生物的进化第3节种群基因组成的变化与物种的形成2第4节协同进化与生物多样性的形成教学案新人教版必修第二册

PAGE1-第3节种群基因组成的变更与物种的形成(2)第4节协同进化与生物多样性的形成学习目标核心素养1.理解物种的概念。(重点)2．分析隔离在物种形成中的作用。(重、难点)3．说诞生物共同进化与生物多样性的关系。1.通过分析和探讨，说明物种的概念。2．结合加拉帕戈斯群岛上地雀的形成过程，构建模型，说明隔离在物种形成中的作用。3．通过对详细实例的分析，简述生物的共同进化。一、隔离在物种形成中的作用1．物种与隔离(1)物种概念eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(条件\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自然状态下,相互交配)),结果：产生可育后代))(2)隔离①概念：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由沟通的现象。②常见类型：项目类型发生范围结果生殖隔离不同物种间a.不能相互交配b．即使交配胜利，也不能产生可育后代地理隔离同种生物使种群间不能发生基因沟通2.隔离在物种形成中的作用(1)新物种的形成过程地理隔离eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①不同种群出现不同的突变和基因重组,②不同种群间不发生基因沟通,③不同种群的基因频率发生不同变更))↓自然选择eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①食物和栖息条件互不相同,②自然选择对不同种群基因频率的变更,所起的作用不同))↓生殖隔离：基因库形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离，从而形成不同物种(2)结论：隔离是形成新物种的必要条件。二、协同进化与生物多样性的形成1．协同进化(1)概念(2)实例eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①开花植物与传粉动物互助互利,②捕食者与被捕食者相互选择))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物种，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。2．生物多样性的形成(1)生物多样性的含义(2)生物多样性的形成过程3．现代生物进化理论对自然界的生命史做出的科学说明(1)适应是自然选择的结果。(2)种群是生物进化的基本单位。(3)突变和基因重组供应进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向变更，进而通过隔离形成新的物种。(4)生物进化的过程事实上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程。(5)生物多样性是协同进化的结果。4．生物进化理论在发展(1)观点1：大量的基因突变是中性的，确定生物进化方向的是中性突变的渐渐积累，而不是自然选择。(2)观点2：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与快速形成新种交替出现的过程。(3)影响广泛的观点：以自然选择学说为核心的生物进化理论。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．种群基因频率变更确定导致新物种的形成。()2．存在生殖隔离的两种群，不确定存在地理隔离。()3．不同的生物之间的相互影响形成了生物的多样性。()4．生物通过有性生殖，实现了基因重组，增加了生物变异的多样性。()5．生物登陆变更着陆地环境，陆地上困难的环境又为生物进化供应了更广袤的舞台。()提示：1.×基因频率变更只能说明生物发生了进化，但不确定突破物种的界限，即不确定形成新物种。2．√3．×生物多样性的形成不仅包括不同生物之间的相互影响，还包括生物和无机环境之间的相互影响。4．√5.√隔离在物种形成中的作用[问题探究]1．新物种的产生确定经过地理隔离才产生生殖隔离吗？提示：不确定。如二倍体西瓜经秋水仙素诱导得四倍体西瓜。2．如何推断两种动物是否为同一物种？提示：两种动物杂交，若产生可育后代则为同一物种，否则不是。3．进化就确定能产生新物种吗？提示：不确定，必需出现生殖隔离。eq\a\vs4\al([归纳总结])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更，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行沟通性，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(基因频率变更)。3．物种形成的三个环节(1)内容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定向变更。③通过隔离形成新的物种。(2)关系图4．物种形成与生物进化的关系内容物种形成生物进化标记生殖隔离出现基因频率变更变更后生物与原生物的关系属于不同物种可能属于一个物种二者关系生物进化的实质是基因频率变更，这种变更可大可小，不确定会突破物种的界限，生物进化不确定导致新物种的形成易错提示：与物种形成有关的两个“不确定”(1)物种的形成不确定都须要经过地理隔离，如多倍体的产生。(2)生物进化不确定导致物种的形成。①生物进化的实质是种群基因频率的变更，这种变更可大可小，不确定会突破物种的界限，即生物进化不确定导致新物种的形成。②新物种一旦形成，则说明生物确定进化了。1．如图表示渐进式新物种形成的基本环节，对图示的相关分析正确的是()A．图中①表示基因突变和基因重组，为进化供应了原材料B．图中②表示地理隔离，地理隔离使种群间基因沟通受阻C．图中③表示生殖隔离，指两种生物不能交配且不能产生可育后代D．种群基因型频率的变更确定会导致新物种形成B[基因突变、基因重组和染色体变异为生物进化供应原材料，A错误；地理隔离使种群间基因沟通受阻，当地理隔离导致种群基因库的差别较大时，就可能产生生殖隔离，进而形成新的物种，B正确；生殖隔离是指自然状态下，个体不能交配或者交配后不能产生可育的后代，C错误；种群基因频率的变更是生物进化的实质，不确定会导致新物种形成，D错误。]规律总结：推断是否形成新物种类试题的解法(1)推断依据：是否产生生殖隔离。(2)推断方法：若出现生殖隔离，即不能交配或交配后不能产生可育后代，则说明出现了新物种。(3)生物进化的实质是基因频率的变更，这种变更可大可小，不确定会导致新物种的形成。2．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，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种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是()A．b和d存在地理隔离，所以确定存在生殖隔离B．c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离C．a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种D．a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种B[a通过地理隔离形成a1和a2两个种群，又分别演化出b、c、d三个种群，b和d虽然有地理隔离，但是不确定会产生生殖隔离，A错误；c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离，B正确；基因频率的变更不确定会导致生殖隔离而产生新的物种，但是产生了生殖隔离的种群，其基因频率确定会发生变更，a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但是b和d由于存在地理隔离，种群的基因频率在各自的环境下，向不同的方向变更，可能形成不同的物种，C错误；即使a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，只要c和d不存在生殖隔离，它们仍是同一物种，D错误。]协同进化与生物多样性的形成[问题探究]1．请用生物进化论的观点分析生物多样性形成的缘由。提示：生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向变异进行选择的结果。2．依据你的理解，分析三种生物多样性之间的关系。提示：基因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基因多样性。3．物种之间的协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的吗？提示：不是。物种之间的协同进化有通过种间互助实现的，如某种兰花和特地给它传粉的蛾；也有通过种间斗争实现的，如猎豹和斑马。eq\a\vs4\al([归纳总结])1．协同进化(1)实例①某种兰花具有瘦长的花矩某种蛾类具有瘦长的吸管似的口器。②斑马的奔跑速度加快猎豹的奔跑速度加快。③生物影响环境、环境影响生物：地球最早是无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有了氧气→出现好氧生物。(2)协同进化的概念：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。说明：①不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间斗争。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变更种群的基因频率，导致生物朝着确定方向进化；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的形成缘由。2．生物多样性的形成(1)生物多样性的内容：包括基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。①基因多样性：由于生物存在各种各样的变异，并且变异是不定向的，进而出现了基因多样性。②物种多样性：基因的多样性确定了蛋白质的多样性，基因多样性是形成物种多样性的根本缘由，蛋白质多样性是形成物种多样性的干脆缘由。③生态系统多样性：生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的，所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。(2)生物多样性各层次间的关系基因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基因多样性。3．生物进化的历程(1)归纳如下项目进化历程意义细胞数目单细胞→多细胞为功能困难化供应结构基础细胞结构原核细胞→真核细胞结构和功能更加完善代谢类型厌氧型→需氧型能量供应更加足够生殖方式无性生殖→有性生殖实现基因重组，增加了变异的多样性，明显加快进化的速度生态系统成分只有分解者→出现生产者→出现消费者①光合自养生物的出现变更了原始大气成分，为需氧型生物的出现创建了条件②消费者的出现使生态系统结构更加困难，对植物进化更加有利生活环境海洋→陆地陆地困难的环境为生物进化供应了广袤的舞台(2)探讨生物进化历程的主要依据：化石。1．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．某种长有瘦长花矩的兰花和生有瘦长口器特地为它传粉的蛾C．草原上狼的灭亡造成鹿的数量剧增D．昆虫的爱护色越来越逼真，而它们天敌的视觉也越来更加达C[猎豹捕食斑马是二者相互选择的结果，属于协同进化，A不符合题意；某种长有瘦长花矩的兰花和生有瘦长口器特地为它传粉的蛾是通过长期的协同进化形成的，B不符合题意；草原上狼的灭亡造成鹿的数量剧增不属于协同进化，在这种状况下鹿群由于缺乏捕食者的选择作用，很可能会退化，C符合题意；昆虫的爱护色越来越逼真，能够避开被天敌捕食，而它们的天敌视觉越来更加达，以便利捕食昆虫，这是双方在相互选择中协同进化，D不符合题意。]2．关于生物进化理论发展的叙述，不正确的是()A．大多数状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更而实现的D．中性的分子进化属于既无利也无害的基因突变B[由于长期的自然选择，大多数状况下生物的进化导致生物对环境的相对适应，A正确；达尔文进化理论不能说明很多物种在短时间内快速形成的现象，如寒武纪生物的大爆发，B错误；生物在不断进化过程中，基因频率也发生着变更，C正确；中性突变是指这种突变对生物体的生存既没有好处，也没有害处，D正确。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.物种是指能够在自然状态下相互交配并产生可育后代的一群生物。2.隔离是物种形成的必要条件。生殖隔离是物种形成的标记。3.协同进化导致生物多样性的形成。协同进化是指不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。4.生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次的内容。1．下列选项形成了新物种的是()A．二倍体西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜B．桦尺蠖体色的基因频率由S(灰色)95%变为s(黑色)95%C．马与驴交配产生了骡子D．克隆羊“多利”A[A项中，四倍体西瓜自交能产生可育后代，且与二倍体西瓜存在生殖隔离，说明四倍体西瓜属于一个新物种；B项中，基因频率发生了变更，说明生物进化了，但未突破物种的界限，仍属于同一物种；C项中，骡子不育，不是一个物种；D项中，“多利”是无性繁殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属原来的物种。]2．如图A、B、C表示3个自然条件有差异的地区，地区间的分界线表示存在确定的地理隔离。A地区的某些个体由于某些机会起先分布到B、C地区，并渐渐形成2个新物种，③中的甲、乙、丙分别表示3个种群。下列有关说法正确的是()A．上述过程说明地理隔离是新物种形成的标记B．甲、乙两个种群的基因库存在较大差异，不能进行基因沟通C．乙、丙两个种群存在地理隔离，但两种群的基因频率相同D．甲、丙种群存在生殖隔离，两个种群的基因库组成完全不同B[生殖隔离是新物种形成的标记；甲、乙两个种群的个体为不同物种，不同物种间存在生殖隔离，因此两个种群的基因库存在较大差异，且不能进行基因沟通；乙、丙两个种群存在生殖隔离，且两种群的基因频率不相同；甲、丙种群存在生殖隔离，但两个种群的部分基因库组成可能相同。]3．某种兰花有瘦长的花矩(如图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有瘦长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是()A．蛾口器的特征确定兰花花矩变异的方向B．花矩变长是兰花新种形成的必要条件C．口器与花矩的相互适应是协同进化的结果D．蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长C[兰花花矩的变异是不定向的，蛾的口器和兰花花矩起到相互选择的作用。任何一个物种都不是单独进化的，生物与无机环境以及生物与生物之间都存在着进化上的亲密联系。蛾的口器与花矩的相互适应正是协同进化的结果。新物种形成的标记是与原来的物种形成生殖隔离，隔离是新物种形成的必要条件。]4．在南美洲加拉帕戈斯群岛的不同岛屿上分别生活着15个陆生龟种群，它们的形态各异，食性和栖息场所也各不相同。探讨发觉，它们是由南美洲西海岸大陆龟进化而来的，都保留着南美洲西海岸大陆龟类的痕迹，但它们部分种群间杂交无法得到后代或杂交后代不育。依据以上信息分析，下列叙述正确的是()A．陆生龟进化的实质是种群基因频率的变更，进化的结果不确定形成新物种B．陆生龟新物种的形成经验了基因突变、自然选择、隔离三个基本环节C．陆生龟发生的变异确定了其进化的方向D．刚起先进化时，不同岛屿的龟种群由于生殖隔离而不能进行基因沟通A[生物进化的实质是种群基因频率的变更，生物进化不确定会形成新物种，新物种形成的标记为生殖隔离的产生，A正确；新物种形成的三个基本环节：突变和基因重组(基因突变、染色体变异和基因重组)、自然选择和隔离，B错误；变异是不定向的，自然选择确定生物进化的方向，C错误；刚起先进化时，不同岛屿上的龟种群由于地理隔离而不能进行基因沟通，D错误。]5．加拉帕戈斯群岛由很多互不相连、彼此独立的小岛组成。1835年，达尔文发觉该群岛上有13种地雀，如图表示这13种地雀之间的进化关系。(1)从图中可以看出，这些不同种的地雀都是由________这一共同祖先进化而来的。(2)每一种地雀都有其特定的觅食场所，这些场所分布在不同的小岛上。每一种地雀喙的大小、形态、尺寸等性状均存在差异，这是各小岛上不同的________因素作用的结果。该因素在地雀的进化过程中起到了________的作用。(3)由于各小岛彼此独立，生活在这些小岛上的原始地雀之间存在着______________隔离。在长期的进化历程中，各个小岛上的地雀分别累积各自的有利变异，从而使彼此之间渐渐形成______________隔离，最终形成了地雀新种。(4)若某个小岛上的地雀均为莺雀，则该小岛上的全部莺雀个体称为________。这是生物进化的________。(5)加拉帕戈斯群岛上的13种地雀体现了生物的______________多样性。[解析](1)分析图示可知，这些不同种的地雀都是由共同祖先——南美洲地雀进化而来的。(2)喙是用来取食的，地雀喙存在差异，是各小岛上不同的食物因素作用的结果。食物因素在地雀的进化过程中起到了选择的作用。(3)由于小岛彼此独立，原始地雀之间存在地理隔离，在长期进化过程中由于各自有利变异的积累，产生了生殖隔离。(4)生活在确定地域内的同种生物的总和称为种群，种群是生物进