新课程标准内容 学科核心素养
1.尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同的祖先。 2.尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识,说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征。 3.举例说明种群的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。 4.阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加。 5.说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。 6.概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心,为地球上的生命进化史提供了科学的解释。 7.阐明变异、选择和隔离可导致新物种形成。 1.生命观念:本章主要形成生命的进化与适应观。通过化石分析,认同达尔文共同由来学说,认同生物是不断进化的,当今的各种生物都有着共同祖先;基于对可遗传变异的分析和概括,理解突变和重组是不定向的,只能为进化提供原材料;而自然选择是定向的,使种群基因频率发生定向改变,决定生物进化的方向,达成科学的进化观。 2.科学思维:本章形成的科学思维有归纳概括法、比较分析法、模型构建等。通过对化石、比较解剖学和胚胎学证据进行比较、分析、归纳、概括,说明当今生物具有共同的祖先;基于实验事实和证据,构建物种形成的一般过程,形成科学思维。 3.科学探究:基于给定的条件,探究自然选择对种群基因频率的影响。 4.社会责任: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;基于生物多样性形成的原因,关注生物多样性,保护生物多样性。
第1节 生物有共同祖先的证据
1.通过对化石、比较解剖学和胚胎学证据进行比较、分析、归纳、概括,说明当今生物具有共同的祖先。
2.说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征,从细胞和分子水平佐证当今生物具有共同的祖先。
3.基于对丰富多样的生物具有共同祖先的认识,认同生物的统一性,摒弃人类中心主义的观点。
新知探究一 地层中陈列的证据——化石
活动1:分析教材P101的图6-2,仔细观察不同地层中各类化石的分布情况,思考下列问题。
问题(1):生物化石在地层中的分布有何规律
提示: 地球的地层形成有早有晚,不同的地层中有不同的生物化石。对不同地层中的化石进行比较分析发现,越是古老地层中成为化石的生物越简单、低等,越晚形成的地层中成为化石的生物越复杂、高等。
问题(2):通过这个化石证据,能不能说出哺乳类、爬行类、鱼类、两栖类的进化顺序
提示:能。根据这四类生物在地层中出现的先后顺序,可以判断出它们的进化顺序为鱼类→两栖类→爬行类→哺乳类。
问题(3):你是运用了什么思维方法作出进化顺序的判断
提示:运用了比较分析的方法。
问题(4):教材图6-2所示资料支持达尔文的共同由来学说吗
提示:支持。根据生物化石在地层中出现的先后顺序,可以证实生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。
活动2:阅读教材P101“思考·讨论”的第2个资料,思考下列问题。
问题(5):为什么说赫氏近鸟龙化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力证据
提示:赫氏近鸟龙化石的身体骨架与恐龙非常接近,后肢发达,显示其善跑不善飞,这些相同的特点说明二者存在亲缘关系;但其骨架周围有清晰的羽毛印痕,显示其后肢和尾部都有飞羽,这一不同的特点说明赫氏近鸟龙是在原始恐龙的基础上进化而来的。因此,赫氏近鸟龙化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力证据。
活动3:阅读教材P101“思考·讨论”的第3个资料,思考下列问题。
问题(6):早期古人类化石是否支持人猿共祖说 试说明理由。
提示:支持。早期古人类化石上肢骨的结构与黑猩猩相似,适于攀缘，下肢骨又与现代人类接近,适于直立行走,说明人类与猿有着共同的祖先。
问题(7):这一证据还证明了什么
提示:人类也是进化的产物。
地层中陈列的证据——化石
(1)化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
(2)生物进化规律:通过研究化石和其他进化证据可以发现,从生活环境的角度看,生物进化是由水生到陆生;从形态结构的角度看,是由简单到复杂;从生物分类地位的角度看,是从低等到高等。
1.科学家在地层中发现,在最底层只有水生动物的化石,在中间地层中水生动物化石占多数,有少数的陆生动物化石,而越往上陆生动物化石越多,由此看出生物在生活环境方面的进化趋势是( A )
A.从水生到陆生 B.从简单到复杂
C.从陆生到水生 D.从低等到高等
解析:科学家发现,最古老的生物化石为水生生物,并且在越早形成的地层里,水生生物的化石越多,在越晚形成的地层里,陆生生物的化石越多,这一事实说明了生物在生活环境方面的进化方向是从水生到陆生。
2.一位古生物学家研究岩石层中的化石层时,鉴定出了一个物种。他认为这个物种在一个较长的历史年代中没有发生什么变化。他作出这个判断的依据是( C )
A.该物种的化石出现在较老的岩石层中
B.该物种的化石出现在较新的岩石层中
C.该物种的化石出现在较老和较新的岩石层中
D.该物种的化石在岩石层中从未出现过
解析:该物种的化石出现在较老和较新的岩石层中,说明该物种经历了较长的历史年代都没有发生太多的变化。
新知探究二 当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
资料1:图1分别为人和其他脊椎动物不同时期胚胎的比较,图2是人的上肢和其他动物的前肢骨骼的比较。请思考下列问题。
问题(1):根据图1可以看出,人和其他脊椎动物在胚胎发育初期,不仅外形相似,而且在结构上都有鳃裂和尾,这说明了什么 到了胚胎发育晚期,除鱼之外,人和其他脊椎动物的鳃裂都消失了,人的尾也消失了,这又说明了什么
提示:胚胎在结构组成方面相同,说明这些生物是由共同原始祖先进化而来的;在形态方面不一样,又说明这些生物在不同的环境中向着不同方向进化。
问题(2):根据图2观察,人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍和蝙蝠的翼,它们在结构组成方面相同吗 这说明了什么 它们在形态功能方面一样吗 这又说明了什么
提示:结构组成相同,说明这些生物都起源于一个共同的原始祖先,并且共同原始祖先生活在水中。形态不同,说明这些器官在进化过程中,由于它们生活环境的不同,为适应不同的生活环境,逐渐出现了形态和功能上的不同,体现了生物与环境相适应的特点。
资料2:根据下图提供的几种动物的DNA碱基序列与人类相比较的数据以及有关知识,回答下列问题。
问题(3):哪一种灵长类动物和人类的亲缘关系最近 为什么
提示:黑猩猩。因为黑猩猩与人类的DNA碱基序列有99.01%相同,比另外两种动物都高,且与人类开始分歧进化的时间比另外两种动物都短。
问题(4):为什么人类、黑猩猩和大猩猩能够产生相同或相似氨基酸顺序的酶和激素
提示:因为黑猩猩和人类DNA的碱基序列有99.01%相同,大猩猩与人类有98.9%相同,而基因控制合成的蛋白质包括酶和蛋白质类激素。
其他进化证据的比较
项目 证据 结论
比较解剖学证据 蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢所在部位和结构组成相似 它们的起源相同,都是由共同的原始祖先进化而来的
胚胎学证据 脊椎动物和鱼在胚胎发育早期都有相似的鳃裂和尾出现,随着发育的进行,除鱼以外,其他动物和人的鳃裂和尾都消失了 脊椎动物和人都是由共同的祖先进化而来的,它们之间存在着或远或近的亲缘关系;原始祖先生活在水中
细胞水平的证据 生物都有能进行代谢、生长和增殖的细胞,细胞有共同的物质基础和结构基础 支持生物由共同的祖先进化而来
分子水平的证据 不同生物的DNA和蛋白质等大分子物质既有共同点,又有差异 生物有共同的原始祖先;生物不同种类之间亲缘关系的远近不同
3.下列关于基因序列比较的叙述中不正确的是( C )
A.基因序列指的是基因中的碱基序列
B.通过比较不同生物的同一类基因(如血红蛋白基因)中的碱基序列可以得知它们的亲缘关系远近
C.比较猪的胰岛素基因和人的胰高血糖素基因的碱基序列可以了解人与猪的亲缘关系远近
D.必须先将不同生物的基因序列进行测序,才能将基因中的遗传信息进行比较
解析:人类的胰岛素基因和胰高血糖素基因不是同一类基因,碱基序列也不相同,所以比较猪的胰岛素基因和人的胰高血糖素基因的碱基序列不能说明它们亲缘关系的远近。
4.蟒蛇外形上没有四肢,但它的体内还保留着后肢骨的残余,说明蟒蛇起源于有四肢的动物。这属于生物进化的( B )
A.胚胎学证据
B.比较解剖学证据
C.细胞和分子水平的证据
D.化石证据
解析:由题意可知,该种证据更符合比较解剖学的内容。
[科技情境]
科学家运用分子生物学技术分析甲、乙、丙、丁四种不同动物的血红蛋白,发现构成这四种动物血红蛋白的氨基酸与人体血红蛋白存在不同程度的差异。
探究:(1)根据血红蛋白的差异,能否推断四种动物与人的亲缘关系的远近 为什么
提示:能。蛋白质是生命活动的主要承担者,所以可以通过比较人与四种不同动物血红蛋白的氨基酸序列,以确定四种动物与人的亲缘关系的远近,血红蛋白的氨基酸序列差别越小,与人的亲缘关系越近。
(2)假若丙、丁两种动物的血红蛋白差异最大,由此推测两种动物的共同祖先生活年代距今 (填“越早”或“越晚”),为什么
提示:越早。两种动物的共同祖先生活的年代距今越早,这两种动物的血红蛋白产生差异的时间也越早,差异性可能越大。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。 2.比较解剖学方面的证据主要是分析不同生物的同源器官在结构和组成上的相似性来说明生物由共同的祖先进化而来。 3.不同生物胚胎发育方面的相似性也说明了不同生物具有共同的祖先。 4.在细胞和分子水平等方面,现存的生物也具有许多共同的特征,也可以说明它们具有共同的祖先。
随堂反馈
1.下列各组器官在结构上相似的是( D )
A.人的手和蝙蝠的翼
B.鲨鱼的鳍和虎鲸的鳍
C.蝗虫的翅和家鸽的翼
D.猫的前肢和马的前肢
解析:人的上肢和蝙蝠的翼在结构上相似;鲨鱼的鳍和虎鲸的鳍、蝗虫的翅和家鸽的翼在结构上完全不同;猫的前肢和马的前肢是同源器官,在结构上很相似。
2.已知物种A的化石比物种B的化石在地层中出现晚得多,由此可知( B )
A.物种A比物种B数量多
B.物种A比物种B结构复杂
C.物种A一定是从物种B进化而来的
D.物种B一定是从物种A进化而来的
解析:生物进化的顺序是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。
3.鱼、蝾螈、龟、鸡、猪、牛、兔7种脊椎动物和人的早期胚胎都有鳃裂和尾,这说明( D )
A.它们的胚胎相似
B.脊椎动物和人的早期胚胎用鳃呼吸
C.它们的早期胚胎都有游水能力
D.脊椎动物和人都是由古代原始的有鳃有尾的共同原始祖先进化来的
解析:由题意可知,鱼、蝾螈等7种脊椎动物和人的早期胚胎都有鳃裂和尾,这说明脊椎动物和人都是由古代原始的有鳃有尾的共同原始祖先进化来的。
4.如图为四个物种的进化关系树,图中百分数表示各物种与人类DNA的相似度,DNA碱基进化速率按1%/百万年计算。下列相关叙述不合理的是( D )
A.四个物种是由共同祖先进化形成的
B.不同生物的DNA差异的大小能揭示它们在进化史上出现的顺序
C.人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积
D.大猩猩和人类的亲缘关系,与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同
解析:四个物种的DNA相似度很高,依据进化论的观点可知它们由共同祖先进化而来;不同生物的DNA差异的大小揭示了它们在进化史上出现的顺序;人类与黑猩猩的DNA差异百分比是0.99%,而碱基进化速率为1%/百万年,通过计算可知人与黑猩猩的DNA差异经历了99万年左右的积累;由DNA的差异百分比可知,人与大猩猩的亲缘关系比大猩猩与非洲猴的亲缘关系近得多。
5.分析四种不同动物(甲、乙、丙、丁)的血红蛋白,发现在构成血红蛋白的数万个氨基酸中,仅有四个位置存在差异,列表如下:
动物 第1位 第2位 第3位 第4位
甲 氨基酸A 氨基酸A 氨基酸A 氨基酸C
乙 氨基酸B 氨基酸C 氨基酸A 氨基酸A
丙 氨基酸A 氨基酸B 氨基酸C 氨基酸E
丁 氨基酸A 氨基酸A 氨基酸A 氨基酸E
回答下列相关问题。
(1)据此推测,血缘关系最近的两种动物是 。
(2)作出上述判断的依据:
。
解析:生物与生物之间的亲缘关系越近,其化学结构越相似;亲缘关系越远,其化学结构的差异越大。甲与丁之间只有第4位氨基酸不同,其余均相同,在四者之中,甲和丁的差别最小,所以其亲缘关系最近。
答案:(1)甲与丁 (2)甲与丁的血红蛋白的氨基酸组成仅有一个位置不同,差异最小
选题测控导航表
知识点 题号
1.化石证据 1,5,6,7,8,9
2.其他方面证据 2,3,4
3.综合考查 10
1.生物化石之所以能证明生物的进化,其根本原因是( D )
A.化石是保存在地层中的生物遗体或生活遗迹
B.地壳岩石的形成有一定顺序
C.化石是生物的祖先
D.各类生物化石在地层中出现有一定的顺序
解析:各类化石在地层中的出现是有一定顺序的。
2.研究结果表明,人和猿的骨骼在结构上几乎完全相同;人和猿的盲肠相似,都有蚓突;人和猿的早期胚胎在五个月以前也完全一样。这些事实说明( B )
A.人是由猿进化来的
B.人和猿有共同的原始祖先
C.人比猿高等
D.现代的猿也能进化成人
解析:从比较解剖学上看,人与猿有一些相同或相似的器官,说明两者有共同的原始祖先。
3.下列不属于生物进化的细胞学证据的是( D )
A.无论原核细胞还是真核细胞都有细胞膜
B.无论有氧呼吸还是无氧呼吸都能产生ATP
C.叶肉细胞内都有与光合作用有关的色素和酶
D.个别人有与兔子相似的唇裂说明人与兔子有共同的祖先
解析:人的兔唇属于遗传病,不能将其作为生物进化的细胞学证据。
4.所有高等动物的胚胎发育都是从一个受精卵开始的,由此可以说明( A )
A.高等动物都起源于单细胞生物
B.高等动物都起源于水生生物
C.原核生物是生物共同的原始祖先
D.原始生命为单细胞原核生物
解析:所有高等动物的个体发育都是从受精卵开始的,说明所有高等动物都起源于单细胞生物。
5.生物的遗体、遗物或生活痕迹,由于某种原因被埋藏在地层中,经过若干万年的复杂变化形成化石。下列关于化石的叙述,正确的是( C )
A.所有的古生物都能形成化石
B.一般而言,在越古老地层中形成化石的生物越高等
C.生物化石和比较解剖学为研究生物进化提供了重要证据
D.一般而言,在越浅的地层中形成化石的生物越简单
解析:根据化石形成的原因,化石是生物的遗体、遗物(如卵、粪便等)或生活痕迹(如动物的脚印、爬迹等),由于某种原因被埋藏在地层中,经过若干万年的复杂变化而逐渐形成的,并不是所有的古生物都能形成化石;一般而言,越古老的地层,成为化石的生物越简单、越低等;生物进化的证据有化石证据、比较解剖学证据、胚胎学证据等,其中化石是研究地球上生物进化的最主要、最直接的证据;距今越近的地层中形成化石的生物越复杂、高等,陆生生物较多。
6.某化石采集队在甲、乙、丙3个不同地层内挖掘到许多化石。记录清单如下:甲地层(恐龙蛋、赫氏近鸟龙、龟);乙地层(马、象、犀牛);丙地层(三叶虫、乌贼、珊瑚虫)。这些地层依地质年代由远及近排列应是( C )
A.甲、丙、乙 B.乙、甲、丙
C.丙、甲、乙 D.乙、丙、甲
解析:甲地层中的赫氏近鸟龙,属于古爬行动物向鸟类进化的过渡类型,较为高等,因此地质年代较近;乙地层中的马、象、犀牛属于哺乳动物,最为高等,因此地质年代最近;丙地层中的珊瑚虫、三叶虫、乌贼较低等,因此地质年代最远。
7.达尔文认为不同物种是由共同祖先逐渐进化而产生的。研究不同物种的相同和不同之处,并将它们与从前存在的生物比较,可以找出不同物种之间的演化关系。图1显示4层埋藏着化石的地层,W是离地表最近的地层。请回答下列问题。
(1)最早期的化石埋藏在图中的 层中。
(2)这些化石是 的证据。
A.蜗牛和鱼出现竞争
B.鱼捕食蜗牛
C.蜗牛由鱼进化而成
D.鱼和蜗牛进化
(3)列举化石作为生物进化证据的2项不足之处:
① ;
② 。
(4)科学家们从各种证据得出生物进化的顺序是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。图2是生物进化历程简图。
根据上述规律在横线上填写与图中数字对应的动物类群名称:
动物类群:两栖动物、鱼类、鸟类、爬行动物。
① ;③ 。
解析:W是离地表最近的岩层,所以进化的顺序是Z、Y、X、W,化石是生物进化最直接、最重要的证据。
答案:(1)Z (2)D (3)①有些生物未能形成化石
②未能找到完整的化石(难以找到过渡类型的化石等) (4)鸟类 两栖动物
8.若“△、□、☆”表示具有血缘关系的三类生物,如图表示这三类生物的化石在不同地层中的出现情况,则这三类生物的进化关系最可能是( A )
解析:化石在地层中出现的顺序是人们研究生物进化的一个重要的方面,从图中可以发现“△”在底层出现的较单一,说明生物较简单、低等,上一层出现“□”,说明该层较高等,最上一层出现“☆”,说明该层最高等,因此三类生物的进化关系最可能是“△→□→☆”。
9.化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。通过化石的研究不可以证明( C )
A.地球上的各种生物之间有一定的亲缘关系
B.现存的各种生物是经过漫长的地质年代进化而来的
C.地球上的各种生物是一次性同时出现的
D.利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征
解析:通过化石研究可以证明地球上的各种生物之间有一定的亲缘关系,现存的各种生物是经过漫长的地质年代逐渐进化而来的,生物进化的规律是从低等到高等、从简单到复杂、从水生到陆生,各种生物并不是一次性同时出现的;利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的种类及其形态、结构、行为等特征。
10.DNA分子杂交技术的过程是先把两种生物的DNA分子用同位素加以标记,接着用加热的办法使其解旋成单链,然后把两种生物的单链DNA混合起来,使其在缓缓冷却的条件下恢复为双链DNA,可以通过检查杂合双链DNA来判断两个物种的异同程度,过程如图所示。科学家常用该方法鉴定生物间的亲缘关系。
(1)不同种生物的DNA单链能杂交成双链DNA,是因为DNA分子杂交遵循 。
(2)DNA分子杂交技术鉴定生物间亲缘关系是 方面的证据。
(3)依据不同生物的DNA形成游离的单链区数目可判断生物之间的亲缘关系,为什么
解析:(1)不同种生物的DNA单链能杂交成双链DNA,是因为DNA分子在杂交时遵循碱基互补配对原则。(2)利用DNA分子杂交技术鉴定生物间亲缘关系是分子生物学方面的证据。(3)由于游离的单链区数目越少(越多),DNA中相同的碱基序列越多(越少),生物的亲缘关系越近(越远),因此依据不同生物的DNA形成游离的单链区数目可判断生物之间的亲缘关系。
答案:(1)碱基互补配对原则
(2)分子生物学
(3)游离的单链区数目越少(越多),DNA中相同的碱基序列越多(越少),生物的亲缘关系越近(越远)。第2节 自然选择与适应的形成
1.理解适应的含义,列举实例认同适应的普遍性和相对性。
2.能运用自然选择学说解释生物的适应性和多样性的形成,说明适应是自然选择的结果。
3.了解生物进化观点对人们思想观念的影响。
新知探究一 适应的普遍性和相对性
资料1:分析下列实例,并思考回答下列问题。
(1)许多鱼类背部颜色深,腹部颜色浅,从上往下看,与水底颜色一致,从下往上看,却又像天空。
(2)毒蛾的幼虫多具有鲜艳的色彩和斑纹,误食这种幼虫的小鸟常被毒毛损伤口腔黏膜,使鸟再次再到它,便不再去吃它。毒蛾幼虫身体上的色彩和斑纹是一种警戒色。
问题(1):以上实例说明了什么
提示:现存的各种生物对其生活的环境都有一定的适应性,即适应是普遍存在的。
资料2:分析实例,并思考回答下列问题。
雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色的,这有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。当有一年下雪推迟时,雷鸟白色的羽毛与周围环境色彩就不一致了,反而易被天敌发现。
问题(2):上述实例说明了什么 分析原因。
提示:说明适应是相对的,并不是绝对的、完全的适应。产生适应相对性的原因,就外因看,是因为生物生存的环境不断发生变化;就内因看,是因为生物的遗传具有稳定性的一面,不会因环境变化立即改变其遗传特性;从进化的角度看,适应是自然选择的结果。
适应的普遍性和相对性
(1)适应包括两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能;二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
(2)适应的特点:既具有普遍性,也具有相对性。
(3)在降雪晚而少的冬季,雷鸟因羽毛换成白色反而易被捕食者发现,这种现象在生物学上称为适应的相对性,其根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。
1.刺猬背部布满硬刺,遇敌害时,身体蜷缩成团,使硬刺竖起,以保护自己,但有时却被狐狸抛向空中,当其落地伸展躯体时便被吃掉。这个例子说明了 ,造成该现象的根本原因是 。( B )
A.适应的普遍性 自然选择是定向的
B.适应的相对性 环境条件的不断变化
C.适应的多样性 变异是不定向的
D.自然选择的定向性 现存生物对环境的适应是绝对的
解析:“刺猬背部布满硬刺,遇敌害时,身体蜷缩成团,使硬刺竖起,以保护自己”体现了适应的普遍性;“但有时却被狐狸抛向空中,当其落地伸展躯体时便被吃掉”,本题中强调的是刺猬被狐狸吃掉,说明适应的相对性,造成该现象的根本原因是环境条件的不断变化。
新知探究二 适应是自然选择的结果
资料1:如图是长颈鹿进化过程模型之一,据图思考下列问题。
问题(1):请运用拉马克进化学说的观点解释长颈鹿脖子形成的原因。
提示:拉马克认为长颈鹿要吃高处的树叶,因此它们想要长颈,于是天天使劲地将颈伸长,这种因用进废退获得的性状可以遗传给后代,形成了现在的长颈鹿。
问题(2):请你从历史意义和存在的不足角度,评价拉马克的进化学说。
提示:从历史意义的角度评价为,①反对神创论和物种不变论;②拉马克是历史上第一个系统地提出了进化理论的学者。
从进化学说的不足角度评价为,①拉马克提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持,大多来自主观臆测;②拉马克过于强调环境的变化直接导致物种的改变。
资料2:结合下图,试着用达尔文的自然选择学说思考下列问题。
问题(3):长颈鹿祖先的颈和前肢的长短有差异吗 由此说明什么问题
提示:有差异。说明变异是不定向的。
问题(4):在旱季缺乏青草的时期,长颈鹿中颈和前肢长短不同的个体生存机会相等吗 由此说明什么问题
提示:生存机会不相等。长颈鹿中颈和前肢长些的个体,在生存斗争中容易得到食物,从而得以生存并繁殖,说明食物在长颈鹿变异个体的生存和淘汰过程中起到了选择作用。
问题(5):长颈鹿之间为什么会出现生存斗争
提示:一是长颈鹿通过过度繁殖产生大量的个体;二是生存资源是有限的。
问题(6):长颈鹿中颈较长的个体能吃到树叶而生存下来,颈较短的个体吃不到树叶而死亡,这种选择的结果达尔文是如何描述的
提示:适者生存,不适者被淘汰。
问题(7):请建构达尔文自然选择学说的解释模型。
提示:
问题(8):请对达尔文的自然选择学说作出合理的评价。
提示:①贡献包括a.相对系统地解释了生物进化的原因;b.较好地解释了生物的多样性和适应性;c.反对神创论和物种不变论,为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。
②局限性包括a.对于遗传和变异的本质,未能作出科学的解释;b.对生物进化的解释也局限于性状水平。
达尔文自然选择学说与拉马克进化学说的比较
比较项目 达尔文自然 选择学说 拉马克进化学说
区 别 变异 变异是不定向的,本来就有的,环境和生物的意愿都不能决定生物变异的方向 变异是定向的,环境和动物的意愿可以决定变异的方向
适应 环境 有利变异→适者生存;不利变异→不适者被淘汰 环境和动物的意愿决定变异,且都适应环境
进化 方向 自然选择决定 生物自身决定
联系 均承认生物非神所造,而是由更古老的生物进化而来,即由简单→复杂、低等→高等进化而来,且生物进化都是“渐变”的结果
2.在某山谷发现趾间有蹼和无蹼的两种老鼠,1900年筑坝使此山谷成为沼泽。现在人们发现,山谷中绝大多数老鼠有蹼,偶尔才能找到一只没有蹼的老鼠。下列四种解释中正确的是( B )
A.山谷环境的改变,使无蹼向有蹼方向变异
B.有蹼鼠对沼泽环境适应性强,成活率提高
C.老鼠的有蹼性状主要由环境控制
D.蹼有利于在沼泽中活动,使无蹼鼠长出了蹼
解析:有蹼性状是由遗传物质控制的,而不是由环境控制的;性状是被保留还是被淘汰是由环境决定的,适应环境的性状将被保留下来。
3.如图以长颈鹿的进化为例说明达尔文的自然选择学说。以下说法不正确的是( D )
A.长颈鹿个体之间存在许多性状差异,如颈和前肢的长短不同
B.生物产生后代的数量往往超过生活环境所能承受的数量,从而引起生存斗争
C.颈和前肢长些的个体,在生存斗争中容易得到食物,从而得以生存并繁殖
D.自然选择是定向的,现存的长颈鹿全部适应现有的环境
解析:自然选择是定向的,是通过生存斗争来实现的。在自然选择的作用下,长颈鹿发展的方向是适应环境,但是适应是相对的,并非现存的全部个体均适应环境。
[生活情境]
一种水生小动物水蚤,在25 ℃环境中能正常生活。若将其置于20 ℃环境中,部分个体能正常生活,若将20 ℃环境中能正常生活的个体置于28 ℃环境中,全部死亡。
探究: (1)水蚤在25 ℃环境中能正常生活,若将其置于20 ℃环境中,部分个体能正常生活。请从生物的变异与环境相适应的角度分析原因。
提示:在25 ℃环境条件下能正常生活的水蚤存在着变异,这种变异的水蚤既适应25 ℃环境也适应20 ℃环境。
(2)20 ℃环境中部分个体能正常生活,若将这部分正常生活的个体置于28 ℃环境中,全部死亡。请从适应的角度分析原因。
提示:适应具有相对性。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.适应的含义:生物的形态结构适合于完成一定的功能;生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定环境中生存和繁殖。 2.拉马克彻底否定了物种不变论,提出了对生物的适应性进行解释的“用进废退”和“获得性遗传”的观点。 3.达尔文的自然选择学说对适应的科学解释是在生存斗争中,某些可遗传的有利变异将赋予个体在特定环境中生存和繁殖的优势,通过自然选择,这些可遗传的有利变异逐渐积累,导致生物更好地适应特定的环境,不断出现适应各种环境的生物新类型。
随堂反馈
1.如果环境剧变或某种植物病害暴发,如图所示的哪种植物的生存概率最大( C )
A.栽培小麦 B.栽培玉米
C.野生小麦 D.野生玉米
解析:由题图分析可知,野生小麦的遗传多样性最为丰富,为进化提供了更多原材料,当环境发生剧变时,更容易适应环境的变化。
2.达尔文的自然选择学说能科学地解释( B )
A.生物遗传和变异的本质
B.生物的适应性和多样性
C.自然选择如何对可遗传的变异起作用
D.生物的应激性
解析:自然选择学说的中心论点是适者生存,不适者被淘汰,因此达尔文的自然选择学说科学地解释了生物的适应性和多样性。
3.随着抗生素的广泛应用,耐药细菌不断出现,抗生素在不久的将来有可能失去杀菌的功效。抗生素对细菌抗药性的产生所起的作用是( B )
A.抗生素的不断使用,使细菌逐渐适应而产生抗药性
B.细菌的变异是不定向的,抗生素对细菌进行了定向选择
C.细菌的变异是定向的,抗生素对细菌进行了定向选择
D.抗生素使细菌产生了定向变异
解析:抗生素是一类广谱杀菌药物,对细菌具有杀灭作用,同时具有选择作用,抗生素没有杀灭所有的细菌,原因是细菌中有经过变异产生的对抗生素有抗性的个体,抗生素杀灭不具有抗性的个体,即对细菌的不定向变异进行了定向选择。
4.18世纪,英国曼彻斯特地区的桦尺蛾栖息在长满地衣的浅色树干上,大多数桦尺蛾体色是浅色的,少数深色;100年后,工业污染把树皮熏成黑褐色,深色桦尺蛾变成了常见类型,浅色却成了少数。下列有关桦尺蛾体色由浅变深现象的分析,错误的是( D )
A.桦尺蛾体色的深或浅是可以遗传的性状
B.树干变成黑褐色是桦尺蛾种群体色变化的环境条件
C.食虫鸟对桦尺蛾种群体色的变化起到了选择作用
D.环境条件改变后桦尺蛾主动改变体色以适应新的环境
解析:桦尺蛾体色的深或浅是由遗传物质决定的,因此是可以遗传的性状;生物适应环境,树干变成黑褐色是桦尺蛾种群体色变化的环境条件;食虫鸟容易捕食与环境反差大的桦尺蛾,而与环境颜色相似的桦尺蛾,食虫鸟不易发现,因此食虫鸟对桦尺蛾体色的变化起到了选择作用;环境条件改变后是环境对桦尺蛾的体色进行了选择,不是桦尺蛾主动改变体色以适应新的环境。
5.如图表示达尔文对现代长颈鹿进化过程的解释,请根据图示回答问题。
(1)长颈鹿祖先过度繁殖的含义是
。长颈鹿
的颈和前肢的长短各异,这表明生物变异是 。变异是生物进化的 。
(2)在缺乏青草的时期,有的个体能吃到高处食物而活下来,有的个体因得不到食物而死亡,这个过程叫作 。它是通过生存斗争实现的。
(3)适应有双重含义:一是生物体的 适合于完成一定的功能,二是指生物的 适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。适应是 的结果。
解析:适应环境的个体生存下来,不适者被淘汰是自然选择的必然结果,各种适应是自然选择的结果。自然选择是选择有利于生存的变异,淘汰不利于生存的变异,所以自然选择决定着生物进化的方向。适应是生物与环境相适合的现象。适应是在生物进化的过程中逐渐形成的,是生物改造自己形成适应性状的过程,这是长期自然选择的结果。
答案:(1)后代个体数目超过环境承受的能力 不定向的 原材料 (2)自然选择
(3)形态结构 形态结构及其功能 自然选择
选题测控导航表
知识点 题号
1.适应的普遍性和相对性 1,8
2.适应是自然选择的结果 3,4,7
3.拉马克的观点 2
4.综合考查 5,6,9,10
1.下列与适应及其形成有关的表述,正确的是( D )
A.适应是指生物对环境的适应
B.生物形成的适应性特征不会遗传给后代
C.具有适应性特征的个体,不会被天敌发现
D.适应的相对性是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾形成的
解析:适应不仅指生物对环境的适应,也包括生物的结构与功能相适应;生物形成的适应性特征可以遗传给后代;具有保护色的个体,不容易被天敌发现,从而生存下来繁殖后代的机会大,但在环境发生变化时,这些个体可能更容易被天敌发现;适应的相对性是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾形成的。
2.雄鹿往往用鹿角作为争夺配偶的武器,所以它的鹿角发达。下列属于拉马克用进废退观点的是( B )
A.鹿角发达的个体被保留
B.鹿角因经常使用而发达
C.鹿角的变异朝着有利于其生存的方向发展
D.雄鹿为了繁衍后代的需要而使鹿角发达
解析:拉马克的观点是“用进废退”和“获得性遗传”,鹿角因为经常使用所以发达,符合用进废退的观点。
3.图中甲、乙、丙、丁、a、b、c、d代表各种不同生物,符合达尔文的进化观点的是( C )
解析:达尔文进化学说认为生物物种起源于共同的原始祖先,经过不同自然条件的选择,从而进化为现在的众多物种。
4.如图中理论值与实际生存个体数差别很大,可用来解释的是达尔文进化理论中的( B )
A.过度繁殖 B.生存斗争
C.遗传变异 D.适者生存
解析:理论值与实际生存个体数差别很大,说明在生存斗争中一部分个体被淘汰了。
5.在某超市中无公害蔬菜很多,很受顾客的欢迎。这些无公害蔬菜在生产中,不使用农药、杀虫剂和化肥等。假如在蔬菜的生产中长期使用某种杀虫剂,其结果是( B )
A.杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生,使害虫的抗药性增强
B.杀虫剂对害虫具有选择作用,使抗药性害虫的数量增加
C.杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达
D.害虫全部消失,最终导致某些害虫的物种灭绝
解析:由于基因突变,害虫群体中存在着能抵抗杀虫剂的变异种,当使用某种杀虫剂后,绝大多数害虫被杀死,少数具有抗药性的个体生存下来并繁殖;害虫大量繁殖后,再用该种杀虫剂,会有比以前更多的个体生存。因此,杀虫剂对害虫起到一个定向选择的作用。
6.某人把原产于A地的白三叶草移到B地栽培,B地的气候比较寒冷。最初白三叶草茎叶的单位面积产量很低,但经过若干年后,产量显著提高。人们对这一事实作出以下几点解释,其中不符合达尔文自然选择学说的是( C )
A.不耐寒的个体被自然淘汰
B.耐寒的个体得以生存并繁衍
C.白三叶草在生长过程中逐渐适应了新的环境
D.这是一个自然选择的过程
解析:根据达尔文自然选择学说,适应是自然选择的结果,白三叶草本身存在耐寒个体的变异,环境(气候比较寒冷)对该种变异进行了选择,使耐寒性状在后代中积累和加强,不耐寒的个体在生存斗争中被淘汰。
7.用达尔文的自然选择学说解释狼的凶狠、善跑等特性的进化过程。
(1)狼的种群中存在着不同个体,如跑得慢一些、跑得快一些、狡猾机灵些、行动呆板迟钝些,这些性状说明变异是 的。
(2)随着环境的变化,食物变得稀少,凶狠、善跑、狡猾、贪婪的个体容易得到食物,能够生存和繁殖,这样,环境和食物对狼起了 作用,而这种作用是 (填“定向”或“不定向”)的。
(3)狼的凶狠、善跑等特性的增强,是通过狼与种内、种间以及环境条件的 来实现的,因而它能适应环境,这就是 。
解析:(1)狼的种群中存在着不同个体,如跑得慢一些、跑得快一些、狡猾机灵些、行动呆板迟钝些,这些变异是基因突变或基因重组的结果,是一种不定向的变异。(2)随着环境的变化,食物变得稀少,具有凶狠、善跑等特性的个体容易得到食物,能够生存和繁殖,这样,环境和食物对狼起了选择作用,而这种作用是定向的。(3)狼的凶狠、善跑等特性的增强,是通过狼与种内、种间以及环境条件的生存斗争来实现的,因而它能适应环境,这就是适者生存。
答案:(1)不定向 (2)选择 定向 (3)生存斗争 适者生存
8.如图表示环境变化后,害虫种群密度的变化情况,下列有关叙述中不正确的是( D )
A.a点种群中存在多种变异类型
B.a→b的变化是环境作用的结果
C.b→c是适应环境的类型逐代积累的结果
D.环境使害虫产生了适应环境的变化
解析:变异具有不定向性,使得种群中存在很多种变异类型;环境变化后,具有适应环境强变异的个体生存下来,而具有适应环境弱变异的个体被淘汰,a→b的变化是环境作用的结果;环境变化后,把适应环境弱的个体淘汰,适应环境强的害虫活下来,这样经过长期选择,使得害虫适应环境的个体越来越多,因此b→c是适应环境的类型逐代积累的结果;变异是不定向的,变异发生在自然选择之前,先有了各种类型的变异,才能自然选择出适应环境的变异。
9.下列关于达尔文自然选择学说和人工选择的叙述,不正确的是( B )
A.自然选择所保留的变异,对人类不一定都是有利的
B.自然选择的结果与人工选择的结果往往是一致的
C.“适者生存,不适者被淘汰”的过程中,起主导作用的是环境条件
D.人工选择过程中,人类起着主导作用
解析:自然选择保留的变异都是适应自然环境的,不一定对人类有利;自然选择保留的变异是适应环境的,而人工选择保留的变异是符合人类需要的;“适者生存,不适者被淘汰”的过程中,起主导作用的是环境条件;人工选择过程中,人类起着主导作用。
10.如图是对一块马铃薯甲虫成灾的区域先后使用两种杀虫剂处理的实验结果曲线图:
(1)从实验结果看,甲虫抗药性的形成是 的结果。
(2)在这里,杀虫剂是选择因素,内在因素是甲虫本身就存在着
变异类型。
(3)此实验说明甲虫对环境的适应是相对的,这是因为遗传是稳定的,环境是 的。
(4)甲虫抗药性的增强是通过 之间的生存斗争实现的。
解析:(1)自然选择是指适者生存、不适者被淘汰的过程,在杀虫剂的选择下,甲虫不抗药的个体被杀死,抗药的个体存活,这是自然选择的结果。(2)杀虫剂是选择因素,而不是甲虫抗药性变异的诱导因素,甲虫抗药性变异在前,环境的选择在后。(3)分析题图可知,使用杀虫剂Ⅰ后,甲虫种群密度先下降后上升,最终适应了杀虫剂Ⅰ,但当使用杀虫剂Ⅱ时,种群密度又大幅度下降后上升,由原来的适应到不适应再到适应。上述分析说明:甲虫对环境的适应是相对的,因为遗传虽然是稳定的,但环境是不断变化的。(4)甲虫的抗药性变异是甲虫进化的内因,杀虫剂的选择是外因,通过甲虫与杀虫剂之间的生存斗争,使得甲虫的抗药性增强。
答案:(1)自然选择 (2)抗药性 (3)可变(或不断变化)
(4)甲虫与杀虫剂第4节 协同进化与生物多样性的形成
1.通过对达尔文根据兰花细长的花距推测存在为其传粉的昆虫的分析和讨论,认同进化与适应的基本观点。
2.分析猎豹追捕羚羊的案例并进行综合概括,阐明协同进化的概念。
3.通过观察生物进化的历程示意图,概述生物多样性及其形成的过程,认同保护生物多样性的意义。
4.概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的要点。
5.尝试用协同进化的观点解释生活中的现象,认同生物进化理论等科学结论是不断发展的。
新知探究一 协同进化
资料1:一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,有一种昆虫生有同样细长的吸管似的口器,可以专门从花距中吸取花蜜,帮助这种兰花传粉。
问题(1):据资料1分析,昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义
提示: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。但这种一对一的关系建立在不受环境影响的条件下,如果环境遭受破坏,一种生物的灭绝就会导致另一种相关生物的灭绝。
资料2:动物学家对生活在非洲大草原一条大河两岸的羚羊进行研究时发现,东岸的羚羊的奔跑速度竟然比西岸的羚羊快得多。经过观察和科学实验,动物学家终于明白,东岸的羚羊之所以强健,是因为它们附近有一个狼群,生存时时处于危险之中。
问题(2):据资料2分析,狼和羚羊之间在进化方面存在怎样的关系
提示:狼和羚羊之间进行相互选择。一方面捕食者所捕食的大多是被捕食者中老年、病弱或年幼的个体,客观上起到促进羚羊种群发展的作用;另一方面狼群中跑得慢的个体由于得不到食物而被淘汰。
问题(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,如某种兰花和专门给它传粉的蛾;也有通过种间斗争实现的,如猎豹和斑马。
资料3:地球上的原始大气中是没有氧气的,但是随着光合生物的出现,使得原始大气中有了氧气,这就为好氧生物的出现创造了前提条件。
问题(4):据资料1、2、3,你能得出怎样的结论
提示:不同物种间存在协同进化,包括种间互助和种间竞争;生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。
(1)协同进化及其结果
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。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)协同进化的范围及其对无机环境的影响
①范围:生物与生物之间的协同进化仅发生在不同物种之间,同种生物之间不存在协同进化。
②对无机环境的影响: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。
1.某种兰花有细长的花距(如图),花距底部储存着花蜜,这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是( D )
A.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
B.花距变长是兰花新物种形成的必要条件
C.蛾口器的特征决定兰花花距变异的方向
D.口器与花距的相互适应是协同进化的结果
解析: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。该种兰花的花距和蛾口器的变异应属于协同进化,不是蛾吸食花蜜的结果。单纯地说蛾的口器特征决定兰花花距变异的方向或蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长均属于片面的结论。新物种形成的必要条件是隔离。花距变长不是兰花新物种形成的必要条件。
2.生物多样性是协同进化的结果。下列事实不属于协同进化的是( A )
A.随着工业的发展,大量温室气体排放,全球气温升高
B.随着光合生物的出现,大气中有了氧气,为好氧生物的出现创造了条件
C.生活在草原上的斑马和猎豹都能快速奔跑,是长期相互选择的结果
D.4亿年前形成了原始的陆生植物,随后出现了适应陆地生活的动物
解析:随着工业的发展,大量温室气体排放,全球气温升高,这属于环境污染,不属于协同进化。
新知探究二 生物多样性的形成与生物进化理论在发展
活动1:阅读教材P120～123,结合图6-13分析生物进化的历程。回答下列问题。
问题(1):最早出现的是哪一种生物 它们生活在什么环境中 这一时期的生态系统的成分是怎样的
提示:古细菌。它们生活在海洋中。这一时期的生态系统是只有生产者和分解者的两极生态系统。
问题(2):多细胞生物大约是什么时期出现的 它们生活在什么环境中 这一时期生态系统的特点是怎样的
提示:大约是在寒武纪。生活在海洋中。由于有大量的动物构成了生态系统的第三级——消费者,使生态系统具有更加复杂的结构。
问题(3):最早登陆的生物是植物还是动物 为什么
提示:最早登陆的是植物,植物为动物的生存提供食物和栖息环境,没有植物,动物登陆后就无法生存。
问题(4):恐龙是什么时候绝灭的 恐龙绝灭对生物多样性产生怎样的影响
提示:在白垩纪末全部绝灭。恐龙的绝灭为哺乳类的兴盛腾出了空间,使生物进化翻开了崭新的一页。
活动2:生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。试探究分析下列问题。
问题(5):生物多样性产生的直接原因和根本原因是什么 运用进化论观点分析生物多样性形成的原因。
提示:生物多样性的直接原因是蛋白质多样性,根本原因是基因(遗传物质)多样性。生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向的变异进行定向选择的结果。
问题(6):基因多样性、物种多样性及生态系统多样性三者之间的关系是怎样的
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,物种多样性和生态系统多样性又可影响基因多样性。
(1)生物进化的规律
从原核生物到真核生物,从无性生殖到有性生殖,由简单到复杂,由水生到陆生,由低等到高等。
(2)生物进化的历程
(3)现代生物进化理论的主要内容
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。
④生物进化的过程实际上是生物与生物、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。
1.生物多样性的内容
(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:基因的多样性决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原因,蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。
(3)生态系统多样性:生态系统是由生物群落和无机环境共同组成的,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
3.下列关于协同进化与生物多样性的叙述中错误的是( C )
A.不同物种之间可以相互选择协同进化
B.捕食者的存在有利于增加物种的多样性
C.生物多样性的形成就是新物种不断产生的过程
D.生态系统多样性形成的原因可概括为协同进化
解析:生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性;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,生物多样性是协同进化的结果。
4.下列有关生物多样性与进化的叙述中,不正确的是( B )
A.蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期协同进化形成的相互适应特征
B.细菌在接触青霉素后会产生抗药性的突变个体,青霉素的选择作用使其生存
C.异地新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节
D.自然选择能定向改变种群的基因频率,决定了生物进化的方向
解析:细菌在未接触青霉素前就产生了抗药性的突变,在青霉素的选择作用下抗药性变异成为有利变异。
[生活情境]
科研人员向养殖奶牛的牛棚和牛身上喷洒了杀虫剂A,苍蝇几乎死光。过了一段时间,苍蝇又多了起来,又喷洒了杀虫剂A,大多数苍蝇死了,没过多久,苍蝇又多起来,又喷洒了杀虫剂A,如此反复进行了5次,会发现杀虫剂A的效果一次比一次差。
探究:(1)科研人员猜测,时间久了,杀虫剂失效了。请你简要解释如何验证科研人员的这个猜测。
提示:将新配制的杀虫剂和原来配制的杀虫剂,分别用于两组相同的且没有接触过该杀虫剂的苍蝇,观察它们的效果。
(2)请用苍蝇抗药性增强来解释杀虫剂的效果一次比一次差的原因。
提示:具有抗药性变异的苍蝇能够生存下来并遗传给下一代,导致杀虫剂A的效果一次比一次差。
课堂小结
完善概念图 关键语句
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,这就是协同进化。 2.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。 3.现代生物进化理论认为: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;生物进化的过程实际上是生物与生物、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。
随堂反馈
1.下列有关协同进化的说法中,错误的是( D )
①协同进化可发生在不同物种之间 ②协同进化可发生在生物与无机环境之间 ③猎豹与羚羊之间的“军备竞赛”实现了两者的协同进化 ④研究协同进化无法预测某物种的存在 ⑤捕食者的存在利于生物多样性的形成 ⑥协同进化导致了生物多样性的形成 ⑦种群内部个体间的差异体现了物种多样性
A.②⑥ B.②⑤⑦
C.③⑤⑥⑦ D.④⑦
解析:研究协同进化可预测某物种的存在,如达尔文根据某种兰花具有细长花距而预测出为其传粉的某种昆虫应具有吸管似的口器,④错误;种群内部所有个体属于同一物种,个体间的差异体现了基因多样性,不能体现物种多样性,⑦错误。
2.狼和鹿是捕食和被捕食的关系,从进化的角度分析,下列说法中不正确的是( D )
A.狼在客观上起着促进鹿进化的作用
B.狼的存在有利于增加物种多样性
C.鹿奔跑速度的加快可加速狼的进化
D.鹿的进化速度比狼的进化速度快
解析:任何一个物种都不是单独进化的,不同物种之间在相互影响中共同进化和发展。狼和鹿互为对方的生物环境,对对方进行选择,相互选择的结果是使双方都朝着快速奔跑的方向进化,它们的进化速度是相当的。
3.下列关于生物多样性的叙述,正确的是( B )
A.生物多样性包括遗传多样性、个体多样性和生态系统多样性三个层次的内容
B.生物多样性的形成是不同生物之间、生物与无机环境之间协同进化的结果
C.物种的绝灭不利于生物多样性的形成
D.个别物种的形成或绝灭对其他物种的进化没有影响
解析: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;生物多样性的形成是协同进化的结果,协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展;绝灭的物种一般是不适应环境的,它会被新物种替代,有利于生物多样性的形成;个别物种的形成或绝灭对其他物种存在影响。
4.北美洲某种臭虫以当地无患子科植物的气球状蔓生果为食,臭虫需要用锋利的喙刺穿果实,据统计喙长如图1所示;1920年,有人从亚洲引进无患子科的其他树种,其果实的果皮比较薄,据统计到1980年以它为食的臭虫的喙长如图2所示。下列叙述不合理的是( D )
A.引进的树种与臭虫间发生了协同进化
B.引进的树种与当地植物存在竞争关系
C.臭虫体内控制喙长度的基因发生突变可能早于引进的树种
D.生活在无患子科植物和引进树种上的臭虫间形成了生殖隔离
解析: 新树种引进后,臭虫喙长变短,因此它们在相互影响中发生了协同进化;引进的树种与当地植物竞争阳光和土壤中的水分和养分;臭虫体内控制喙长度的基因发生突变的时间可能早于引进新树种的时间,引进的树种只是起了选择作用;生活在无患子科植物和引进树种上的臭虫种群,由于自然选择的差异,基因频率定向改变,导致两个种群的基因库有差异,但从图中无法判断是否已达到生殖隔离的程度。
5.达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,可以为传粉的昆虫提供食物。达尔文认为,这种花的形成绝不是偶然的,肯定存在这样的昆虫,它们生有同样细长的吸管似的口器,可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后,研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
(1)这种兰花与蛾类相互影响、不断发展变化的现象叫作 ,该现象除了发生在不同物种之间,还发生在生物与无机环境之间,导致了 的形成。
(2)兰花与蛾类的这种高度适应对兰花种群繁衍是否有利,为什么 。
(3)对传粉的动物来说,花的结构和外形不是唯一的变数,植物所产生的花蜜种类也有不同,有的植物只产生稀释花蜜,有些植物则产生含水量相对较少的高浓度高热值花蜜。研究者发现蝶类更喜欢采集前者,蜂鸟更喜欢采集后者。请对此现象提出合理的解释 。
解析:(1)兰花与蛾类相互影响、不断发展变化的现象叫作协同进化;协同进化导致了生物多样性的形成。(2)兰花与蛾类的这种高度适应对兰花种群繁衍有利,原因是这有利于兰花传粉和种群繁衍(或答不利,原因是某种生物数量减少对另外一种生物的生存和繁衍产生很大的不利影响)。(3)对传粉的动物来说,花的结构和外形不是唯一的变数,植物所产生的花蜜种类也有不同,有的植物只产生稀释花蜜,有些植物则产生含水量相对较少的高浓度高热值花蜜。研究者发现蝶类更喜欢采集前者,蜂鸟更喜欢采集后者,原因是蜂鸟(恒温动物)相较于蝶类(变温动物)需要高热值花蜜提供更多能量或蜂鸟和蝶类的取食结构不同,与相对应的植物结构相适应或蝶类的身体相对表面积大,(如翅膀薄而宽大)导致水分需求更多。
答案:(1)协同进化 生物多样性
(2)有利,有利于兰花传粉、种群繁衍(或答不利,某种生物数量减少对另外一种生物的生存和繁衍产生很大的不利影响)
(3)蜂鸟(恒温动物)相对于蝶类(变温动物)需要高热值花蜜提供更多能量(或蜂鸟和蝶类的取食结构不同,与相对应的植物结构相适应或蝶类的身体相对表面积大,导致水分需求更多)
选题测控导航表
知识点 题号
1.协同进化 1,2
2.生物多样性的形成 5
3.现代生物进化理论的综合考查 3,4,6,7,8
1.下列说法不支持协同进化观点的是( D )
A.有长着细长花距的兰花,就必然有同样长着细长吸管似口器的昆虫
B.通过捕食关系猎豹跑得越来越快,斑马的逃生动作越来越敏捷
C.随着最早光合放氧生物的出现,地球上有了氧气,这为需氧型生物的出现和进化提供了前提
D.不同物种的进化是互不干涉、彼此孤立的
解析:任何一个物种都不是单独进化的,不同物种之间、生物与无机环境之间都在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化。
2.昆虫的保护色越来越逼真,其天敌的视觉越来越发达,结果双方都没有取得明显的优势,这说明( B )
A.自然选择不起作用
B.双方相互选择、协同进化
C.生物为生存而斗争
D.双方在斗争中不分胜负
解析:昆虫的保护色越逼真越能生存下来,并繁殖后代,这是适者生存,经过若干代的自然选择,保护色得到积累加强;天敌的视觉越发达,越容易发现食物昆虫,能获得食物而生存,否则就会被淘汰,这是双方长期相互选择协同进化的结果。
3.古生物学家发现了最早的驯养狗化石,距今大约有3.3万年历史。该化石与现代格陵兰犬在形态大小上最为接近,而与狼在牙齿特征上特别相近。下列叙述错误的是( B )
A.狗可能是人类通过驯养狼演变而来的
B.现代格陵兰犬与狼不存在生殖隔离
C.在生物进化的过程中,种群的基因频率会发生定向的改变
D.生物进化是一个漫长的过程
解析:从题中信息分析,驯养狗化石与狼在牙齿特征上特别相近,说明狗可能是人类通过驯养狼演变而来的;现代格陵兰犬与狼是两个物种,因此存在生殖隔离;在生物进化的过程中,由于自然选择的作用,种群的基因频率发生了定向改变;从题中3.3万年历史可知,生物进化是一个漫长的过程。
4.豹的某个栖息地由于人类活动被分隔为F区和T区。20世纪90年代初,F区豹种群仅剩25只,且出现诸多疾病。为避免该豹种群消亡,由T区引入8只成年雌豹。经过十年,F区豹种群增至百余只,在此期间F区( A )
A.豹种群遗传多样性增加
B.豹后代的性别比例明显改变
C.物种的数量出现大幅度下降
D.豹种群的致病基因频率不变
解析:B项强调的是后代性别比例,引入T区的豹会引起后代个体存活率产生差异,没有表明其子代不同性别生存状况有差异,所以后代的性别比例一般不会受影响;题干中只有豹种群,没有涉及其他种群,所以不能体现物种数量的变化;由于T区豹的引入增加了F区豹遗传多样性,所以致病基因的频率一定发生了改变。
5.使君子花夜晚为白色,早晨开始逐渐变为粉色,到下午变为红色,晚上再恢复为白色。调查发现,晚上采蜜的是飞蛾,而早晨和白天(上午和下午)采蜜的分别是蜜蜂和蝴蝶。此外,使君子花雌蕊和雄蕊的成熟时间相互错开。下列相关叙述,不正确的是( A )
A.花色变化增加了三种传粉者之间的竞争
B.花色变化有利于增加使君子花的繁殖机会
C.雌蕊和雄蕊的成熟时间错开避免了自交
D.使君子花与三种传粉者协同进化
解析:根据题干信息分析,三种传粉者采蜜时,花的颜色是不一样的,说明花色变化减少了三种传粉者之间的竞争;花色变化可以利用多种传粉者帮其传粉,增加了授粉的机会,即增加了繁殖的机会;雌蕊和雄蕊的成熟时间错开,则不能进行自花传粉,增加了异花传粉的机会;使君子花与三种传粉者之间是相互作用、协同进化的。
6.无花果的隐头花序花托的顶端有一个很小的开孔,专有的、高度特化的榕小蜂雌蜂进入小孔后在花上产卵,雌蜂在花序上爬行时能进行传粉,无花果隐头花序是榕小蜂幼体的栖息场所和食物来源。下列分析正确的是( B )
A.榕小蜂特殊的生殖行为决定了无花果的变异方向
B.两者的依存关系是相互选择、协同进化的结果
C.花序的特化是无花果新物种形成的必要条件
D.两种生物所发生的可遗传的变异决定了进化的方向
解析:变异是不定向的,榕小蜂特殊的生殖行为只是起了选择作用;榕小蜂和无花果之间依存关系是相互选择、协同进化的结果;花序的特化并未产生生殖隔离,故不是新物种形成的必要条件;自然选择决定生物进化的方向。
7.许多动物在不同季节数量有很大差异。春季繁殖,夏季数量增加到最多,到了冬季,由于寒冷、缺少食物等而大量死亡。第二年春季,残存的少量个体继续繁殖从而使数量增多。因此形成一个如瓶颈样的模式(如图所示, 为抗药性个体),其中瓶颈部分代表动物数量减少的时期。下列分析中正确的是( D )
A.突变和基因重组决定了该种群生物进化的方向
B.在图中所示的三年间,该生物种群进化形成了新物种
C.在使用杀虫剂防治害虫时,害虫抗药性基因的频率增加,说明害虫对环境进行了选择
D.在自然越冬无杀虫剂作用时,害虫中抗药性基因的频率下降,说明变异的有利或有害取决于环境的变化
解析:自然选择决定生物进化的方向;种群基因频率发生变化,生物并不一定进化成新物种;在使用杀虫剂防治害虫时,害虫抗药性基因的频率增加,说明环境对害虫进行了选择。
8.一万多年前,某地比现在湿润得多,气候也较为寒冷,许多湖泊(A、B、C、D)通过纵横交错的小溪流连接起来,湖中有不少鳉鱼。此后,气候变化,小溪流渐渐消失,形成了若干个独立的湖泊,各湖泊中生活的鳉鱼(分别称为a、b、c、d鳉鱼)形态差异也变得明显。如图为该地一万多年以来湖泊地质的变化示意图。据图回答下列问题。
(1)A湖中的所有鳉鱼为一个 ,它是生物进化的 。一万多年后,D湖中的
称为该湖鳉鱼种群的基因库;现代生物进化理论认为 为生物的进化提供原材料。
(2)现在,有人将4个湖泊中的一些鳉鱼混合养殖,结果发现:来自A、B两湖的鳉鱼(a和b)能进行交配且产生后代,但其后代高度不育,则a、b鳉鱼之间存在 ,它们属于2个不同的 ;来自C、D两湖的鳉鱼(c和d)交配,能生育具有正常生殖能力的子代,且子代之间存在一定的性状差异,这体现了生物多样性中的
多样性。
(3)如果C湖中鳉鱼体色有黑色和浅灰色,其为一对相对性状,黑色基因A的基因频率为50%。环境变化后,鳉鱼种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加10%,基因型为aa的个体数量减少10%,则一年后A的基因频率为 (保留一位小数),该种群
(填“有”或“没有”)发生进化,该种群 (填“有”或“没有”)进化成一个新物种。
解析:(1)A湖中的所有鳉鱼是同一个物种,它们构成一个种群,种群是生物进化的基本单位。一万多年后,D湖中的所有鳉鱼所含的全部基因称为该湖鳉鱼种群的基因库;现代生物进化理论认为突变和基因重组为生物的进化提供原材料。(2)来自A、B两湖的鳉鱼(a和b)能进行交配且产生后代,但其后代高度不育,说明二者之间存在生殖隔离,它们属于两个不同的物种。来自C、D两湖的鳉鱼(c和d)交配,能生育具有正常生殖能力的子代,说明它们属于同一个物种,子代之间存在一定的性状差异,这体现了生物多样性中的遗传(基因)多样性。(3)根据A的基因频率为50%,可知群体中AA的个体占25%,Aa的个体占50%,aa的个体占25%。假设开始时鳉鱼的种群数量为200条(AA为50条,Aa为100条,aa为50条),环境变化后,基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加10%,基因型为aa的个体数量减少10%,则AA的数量为55条,Aa的数量为110条,aa的数量为45条,所以一年后A的基因频率=×100%≈52.4%。基因频率发生改变,说明生物发生了进化,由于各个基因型的个体仍然可以进行基因交流,所以没有形成新物种。
答案:(1)种群 基本单位 所有鳉鱼所含的全部基因 突变和基因重组
(2)生殖隔离 物种 遗传(基因)
(3)52.4% 有 没有第6章 章末整合提升
一、必备知识——构建知识导图
二、关键能力——发展核心素养
(一)自然选择学说与现代生物进化理论的比较
项 目 达尔文的自然选择学说 现代生物进化理论
基 本 观 点 ①遗传和变异是自然选择的内因 ②过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料,加剧了生存斗争 ③变异一般是不定向的,而自然选择是定向的,自然选择决定生物进化的方向 ④生存斗争是自然选择的方式,是生物进化的动力 ⑤适应是自然选择的结果 ⑥自然选择是一个长期、缓慢、连续的过程 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突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群的基因频率定向改变,进而通过隔离形成新的物种 ④生物进化的过程实际上是生物与生物、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
不 同 点 ①不能科学地解释遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理 ②着重研究生物个体的进化 ③认为物种形成是微小、有利变异积累的结果,没有认识到隔离的作用 ①从分子水平上阐明了自然选择对遗传和变异的作用机理 ②强调群体进化,认为种群是生物进化的基本单位 ③认识到隔离是物种形成的必要条件
共 同 点 ①都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性;②都认为变异是进化的原材料;③都认为自然选择决定生物进化的方向
[例1] 下列说法符合现代生物进化理论的是( B )
A.基因突变的方向和生物进化的方向总是一致
B.种群基因频率的变化趋势能反映生物进化的方向
C.生物进化的实质是种群中有利变异的保存和积累
D.隔离是形成新物种的必要条件,也是生物进化的必要条件
解析:基因突变具有不定向性,不能决定生物进化的方向;生物进化的实质是种群基因频率的变化,所以种群基因频率的变化趋势能反映生物进化的方向;生殖隔离是形成新物种的标志,所以隔离是形成新物种的必要条件,但生物进化的实质是种群基因频率的改变。
(二)生物是不断进化的,生物的适应性是自然选择的结果
1.现今的生物都是由原始的共同祖先进化而来的,生物的多样性是进化的结果。生物具有共同祖先的证据有化石、比较解剖学、胚胎学和细胞和分子水平的证据等。
2.进化的机制:从个体水平看,生物的进化是有利变异不断积累的过程,是适者生存和繁殖、不适者被淘汰的过程;从种群水平看,生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程;从生态系统水平看,生物进化的过程是不同物种之间、生物与无机环境之间协同进化的过程。
3.桦尺蛾的体色发生变化,是对不断变化的环境的适应。
4.加拉帕戈斯群岛上的13种地雀的形成是长期自然选择条件下,种群基因频率定向改变的结果,是对不同的生活环境的适应。
5.兰花长着细长的花距,给该种兰花专门传粉的昆虫是有细长口器的蛾,它们发生了协同进化。
[例2] 在北极的一个山脉中,原始的狼已经进化成了在体格和生活习性上不同的变种,其中一种狼的体重较轻,四肢发达而灵活,以猎鹿为主;另一种狼的体重较重,足短而力强,常常攻击羊群。下列叙述错误的是( B )
A.狼的性状分歧是自然选择的结果
B.上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的
C.在生存斗争中,捕食者和被捕食者之间进行着相互选择
D.自然选择对不同种群的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,并逐步出现生殖隔离
解析:在生存斗争中,捕食者和被捕食者之间进行着相互选择,自然选择决定生物进化的方向,自然选择可使种群基因频率发生定向改变,使不同的种群基因频率改变的方向不同。
6.基因频率的计算方法
(1)已知基因型频率计算基因频率
类型一:已知调查的各种基因型的个体数,计算基因频率
某基因频率=×100%
A=×100%
a=×100%
A、a为基因,AA、Aa、aa为三种基因型个体数。
类型二:常染色体上一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2×杂合子的频率
A=AA+1/2Aa;a=aa+1/2Aa。
类型三:X染色体上基因的频率的计算
XY型性别决定的生物,基因在X染色体上,Y染色体上无等位基因,计算时只计X染色体上的基因数,不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。例如:N表示个体数
Xb==
不涉及Y染色体,XB+Xb=1。
(2)遗传平衡条件下,自交、自由交配与基因频率改变的关系
①自交是指基因型相同的个体交配,雌雄同株植物是指自花传粉。自交的结果是杂合基因型频率降低,纯合基因型频率增加,在无选择条件下,各基因频率不变。
②自由交配是指种群内雌雄个体间相互交配。在无选择的条件下,基因频率、基因型频率均保持不变,相关计算可按遗传平衡定律进行。
③只要种群的基因频率不变,即使基因型频率改变,种群也未发生进化。
[例3] 已知A、a是一对等位基因。如图①～③分别表示某种动物存在地理隔离的3个不同种群A基因频率的变化情况,3个种群的初始个体数依次为26、260和2 600。下列有关分析错误的是( B )
A.种群越小,基因的丧失对该基因频率的影响越大
B.②在125代时aa个体约占总数的25%
C.150代后3个种群之间可能出现生殖隔离
D.自然选择使A基因频率发生定向改变
解析:由题图知,种群①到50代时,只有A基因,种群③到150代的过程中,A基因频率变化不显著,说明种群越小,基因的丧失对该基因频率的影响越大;②在125代时a基因频率为1-75%=25%,aa基因型频率为6.25%;150代后3个种群的基因频率发生了明显的差异,可能出现生殖隔离;自然选择决定生物进化的方向,使种群基因频率向一定方向发生改变。
[例4] 舞蹈症属于常染色体上的隐性遗传病,人群中每 2 500人就有一个患者。一对健康的夫妇,生了一个患此病的女儿,两人离异后,女方又与另一个健康的男性再婚,这对再婚的夫妇生一个患此病的孩子的概率约为( C )
A.1/25 B.1/ 50
C.1/ 102 D.1/625
解析:设控制舞蹈症的基因为a,由题意可知,aa的基因型频率为1/2 500,由此得出a的基因频率为1/50,A的基因频率为49/50,由此可以计算出人群中AA比例为 2 401/2 500,人群中Aa比例为98/2 500,因此,正常个体中Aa的概率=人群中Aa比例÷(人群中AA比例+人群中Aa比例)=2/51。表型正常的夫妇,生了一个患病的女儿,所以该夫妇中女方的基因型为Aa,两人离异后,女方又与另一个健康的男性(以上已经计算出正常个体中基因型为Aa的概率是2/51)再婚,则这对夫妇再生一个患病孩子的概率是2/51×1/4=1/102。
三、综合应用——形成核心价值观
[例5] 如图1所示为某地区中某种老鼠原种群被一条河分割成甲、乙两个种群后的进化过程图,图2为在某段时间内,种群甲中的A基因频率的变化情况,请思考回答下列问题。
(1)图1中b过程的实质是 ,其直接作用对象是 。
(2)图2中在 时间段内甲种群生物发生了进化,在T点时 (填“是”“否”或“不一定”)形成新物种。
(3)若时间单位为年,在某年时,甲种群AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%,则此时A基因频率为 。现假设甲种群所生存的环境发生一种新的变化,使得生存能力AA=Aa>aa,其中aa个体每年减少10%,而AA和Aa个体每年均增加10%,则下一年时种群中的aa的基因型频率约为 。
(4)若A和a基因位于X染色体上,在某个时间点统计甲种群中XAXA个体占42%、XAXa个体占6%、XaXa个体占2%,XAY个体占45%、XaY个体占5%,则该种群的a基因频率为 。
解析:(1)由题图可知,b表示基因频率变化的不断积累,实质是定向改变种群的基因频率,其直接作用的对象是生物个体的表型。
(2)生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,图2中QR时间段内种群A基因频率不断增加,说明该时间段内甲种群生物发生了进化;新物种形成的标志是形成生殖隔离,从图中无法判断出是否形成生殖隔离,因此在T点时不一定形成新物种。
(3)在某年时,甲种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%,则此时A的基因频率=AA的基因型频率+1/2×Aa的基因型频率=10%+1/2×30%=25%。现假设甲种群中共有100个个体,则AA、Aa和aa的个体数依次是10个、30个、60个,若aa个体每年减少10%,而AA和Aa个体每年均增加10%,则下一年时种群中AA、Aa和aa的个体数依次是11个、33个、54个,因此aa的基因型频率=54÷(54+11+33)×100%≈55.1%。
(4)由题意可知,a基因频率为(6+2×2+5)÷(42×2+6×2+2×2+45+5)×100%=10%。
答案:(1)定向改变种群的基因频率 生物个体的表型
(2)QR 不一定
(3)25% 55.1%
(4)10%
第6章 章末综合检测
选题测控导航表
知识点 题号
1.生物有共同祖先的证据及进化学说 1,2,4,21
2.种群基因频率 5,6,14,19,20
3.物种形成 7
4.协同进化与生物多样性 13
5.综合考查 3,8,9,10,11,12,15, 16,17,18,22,23,24,25
一、选择题:本题共20小题,共45分。第1～15小题,每小题2分；第16～20小题,每小题3分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.地球上现存生物来自共同祖先,下列有关分子生物学证据的说法中错误的是( D )
A.大多数现存生物的遗传物质都是DNA
B.亲缘关系越近的生物,其DNA序列相似性越高
C.人类与猩猩、恒河猴以及兔的血红蛋白基因中的碱基序列有一定的相似性
D.不同生物细胞色素c的氨基酸序列存在较大差异
解析:D项所述无法说明地球上现存生物来自共同祖先。
2.下列说法符合拉马克进化观点的是( A )
①比目鱼的双眼并列于向光的一面,是由于长期卧伏于海底的缘故 ②长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上的叶子,因此颈和前肢都变得很长 ③鼹鼠由于长期生活在地下,眼睛萎缩、退化 ④病菌抗药性的不断增强是抗生素对病菌的抗药性变异定向选择并逐渐积累的结果
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
解析:拉马克关于生物进化原因的两个核心理论是用进废退和获得性遗传,即动物的器官越用越发达,相反器官废而不用,就会造成形态上的退化,并且拉马克认为这些因为用进废退而获得的性状可以遗传给后代。①②均为“用进”的实例,③为“废退”的实例,④说明环境的定向选择是适应形成的条件之一,不符合拉马克进化学说的观点。
3.下列有关基因频率和生物进化的关系的叙述,正确的是( A )
A.只要基因频率发生改变,就会发生生物进化
B.只有在新物种形成时,才会发生基因频率的改变
C.地理隔离是物种形成的必要条件
D.生物进化了就一定有新物种形成
解析:生物进化的实质是种群基因频率的改变,即只要基因频率发生改变,生物就会发生进化;只要生物进化,就会发生基因频率的改变;生殖隔离的产生是新物种形成的标志,隔离是物种形成的必要条件;生物发生进化,不一定形成新物种。
4.人类在长期使用同一种药物后,随着药物使用次数的增加,原有剂量所产生的药物效用有减弱的现象,此现象为对药物产生耐受性,这种对药物产生耐受性的现象,可表示为(甲线为刚开始使用某种药物时的作用情形;乙线为长期使用同种药物后的作用情形)( B )
解析:药物剂量越大,作用效果越好。随着药物使用次数的增加,原有剂量所产生的药物效用会有所降低。
5.假设在某一个群体中,基因型为AA、Aa、aa的三种个体数量相等,A和a的基因频率均为50%。如图表示当环境发生改变后,自然选择对A或a基因有利时其基因频率的变化曲线。下列叙述不正确的是( B )
A.有利基因的基因频率变化如曲线甲所示时,该种群一定发生了进化
B.种群基因型频率的改变一定引起基因频率的改变
C.图中甲、乙曲线变化幅度不同主要取决于生物生存的环境
D.曲线乙可以表示当自然选择对隐性基因不利时,显性基因频率的变化情况
解析:如果环境保持稳定,种群基因型频率的改变不一定引起基因频率的改变。
6.在一个仅含有A和a的自然种群中,AA个体很容易被淘汰,那么依据现代生物进化理论,该种群将( B )
A.不断衰退 B.不断进化
C.产生新物种 D.丧失基因库
解析:随着AA个体被淘汰,A的基因频率不断降低,种群不断进化;只要该种群存在,基因库就不会丧失,只是基因库中的基因频率发生了改变。
7.经下列过程能形成新物种的是( B )
A.马与驴交配产生了骡
B.二倍体西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
C.由抗倒伏易染锈病和易倒伏抗锈病小麦培育出抗倒伏抗锈病小麦
D.桦尺蛾体色的基因频率由S(灰色)占95%变成了s(黑色)占95%
解析:马与驴交配产生了骡,但骡是不育的,故骡不属于新物种;二倍体西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜,二倍体西瓜和四倍体西瓜的杂交后代为三倍体,是不育的,存在生殖隔离,故四倍体西瓜属于新物种;抗倒伏抗锈病小麦可以与抗倒伏易染锈病小麦和易倒伏抗锈病小麦杂交产生可育后代,不存在生殖隔离,没有形成新的物种;桦尺蛾体色的基因频率由S(灰色)占95%变成了s(黑色)占95%,说明生物发生了进化,但不一定形成新物种。
8.如图表示某生态系统中的三种植物,下列叙述中正确的是( C )
A.a、c、f没有地理隔离,也不会产生生殖隔离
B.a～j所含的全部基因,称为种群基因库
C.f～j在一段时期内没有产生新的基因,但该种群基因频率有可能发生变化
D.该生态系统中的所有生物称为生物多样性
解析:根据题干信息可推知,a、c、f应为三种植物,它们之间存在生殖隔离;基因库为一个种群中所含有的全部基因的总和,而a～j包含有多个种群,不能称为种群基因库;f～j在一段时期内即使没有产生新的基因,但是由于自然选择的作用,该种群基因频率有可能发生变化;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,而该生态系统中的所有生物只构成了物种多样性。
9.下列有关生物进化的叙述中,正确的是( C )
A.在进化地位上越高等的生物适应能力越强
B.在自然选择过程中,黑色与灰色桦尺蛾发生了进化,表现为协同
进化
C.被巨大河流分隔成两个种群的松鼠,两个种群的基因频率的改变互不影响
D.基因型为Dd的高茎豌豆逐代自交过程中,纯种高茎豌豆的基因型频率增加,表明豌豆正在进化
解析:进化地位越高等,适应能力不一定越强;黑色与灰色桦尺蛾为同一个物种,在自然选择过程中,黑色与灰色桦尺蛾发生了进化,但不是协同进化;被巨大河流分隔成两个种群的松鼠,由于地理隔离,导致两个种群不能进行基因交流,故两个种群的基因频率的改变互不影响;生物进化的实质是种群基因频率的改变,基因型为Dd的高茎豌豆逐代自交的过程中,基因频率未变,故没有进化。
10.某海岛上,因为经常有大风天气,昆虫中无翅的或翅特别发达的个体比翅普通(中间型)的更易生存,长此以往形成了现在的无翅或翅特别发达的昆虫类型。下列分析错误的是( B )
A.昆虫翅的变异是多方向且可遗传的
B.昆虫翅的全部基因构成了该种群的基因库
C.大风在昆虫翅的进化过程中起选择作用
D.自然选择使有利变异得到保留并逐渐积累
解析:海岛上昆虫中翅有多种类型,说明昆虫翅的变异是多方向且可遗传的;一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库,所以昆虫翅的全部基因不能构成该种群的基因库;大风在昆虫翅的进化过程中起自然选择作用;自然选择是定向的,使有利变异得到保留并逐渐积累。
11.华南沿海发现了电白牡蛎,与分布在辽宁的长牡蛎相比,电白牡蛎无闭壳肌痕,而长牡蛎的闭壳肌痕很大。下列有关叙述,正确的是( C )
A.生物多样性的形成是生物遗传物质改变的结果,与环境作用无关
B.电白牡蛎与长牡蛎由于地理隔离不能进行基因交流,所以存在生殖隔离
C.两种牡蛎形态上的差异说明两者基因库有一定的差别
D.电白牡蛎出现的实质是种群基因型频率改变,牡蛎的进化方向由自然选择决定
解析:生物多样性的形成是不同生物之间、生物与环境之间相互作用的结果;电白牡蛎与长牡蛎若存在生殖隔离是进化过程中基因库的差异导致的;两种牡蛎形态上的差异说明两者基因库不完全相同;电白牡蛎的出现是生物进化的结果,生物进化的实质是种群基因频率的
改变。
12.现代生物进化理论深刻改变了人们对自然界的看法。下列与生物进化相关的叙述,正确的是( C )
A.生物进化的实质是种群中有利变异的保存和积累
B.变异为生物进化提供原材料,决定了进化的方向
C.个体的表型在个体死亡后消失,种群通过繁殖保留基因库
D.地理隔离和生殖隔离都是新物种形成的必要条件
解析:生物进化的实质是种群基因频率的改变;自然选择决定了生物进化的方向;个体寿命有限,但是能通过繁殖将基因传递给后代而保留基因;某些物种可不经过地理隔离而形成,例如四倍体西瓜,隔离是新物种形成的必要条件。
13.如图表示生物多样性形成的过程,下列说法错误的是( D )
A.图中P决定生物进化的方向
B.生物多样性主要包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性
C.图中R表示生殖隔离,它标志新物种的形成
D.物种1与物种2的基因库已完全不同
解析:图中P表示自然选择,自然选择决定生物进化的方向;生物多样性主要包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性;生殖隔离的出现是新物种形成的标志;物种1与物种2虽已产生生殖隔离,但基因库并非完全不同。
14.某动物种群中,基因型为AA的个体占20%,基因型为Aa的个体占60%,基因型为aa的个体占20%。若改变饲养条件后,导致基因型为aa的个体没有繁殖能力,基因型为Aa的个体仅有50%具有繁殖能力,则具有繁殖能力的个体中,基因A的频率是( A )
A.70% B.60% C.50% D.30%
解析:该动物种群中,基因型为AA、Aa和aa的个体依次占20%、60%、20%。若改变饲养条件后,基因型为aa的个体没有繁殖能力,基因型为Aa的个体仅有50%具有繁殖能力,则具有繁殖能力的个体中,AA占20%/(20%+60%×1/2)=40%,Aa占60%,则A的基因频率为40%+60%×
1/2=70%。
15.下列叙述与现代生物进化理论不相符的是( D )
A.新物种的产生不一定是长期的地理隔离最终导致生殖隔离而造
成的
B.生物体所发生的可遗传的变异可为进化提供原材料
C.喷洒农药可使害虫种群的抗药基因频率提高,从而使害虫的抗药性逐代增强
D.生殖隔离是形成新物种的标志,物种是生物进化和繁殖的基本单位
解析:新物种的产生不一定是长期的地理隔离最终导致生殖隔离而造成的,如多倍体的形成;变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异,只有可遗传的变异才能为生物进化提供原材料;喷洒农药选择了害虫种群中抗药性强的个体,使害虫种群的抗药基因频率提高,从而使害虫的抗药性逐代增强;生殖隔离是新物种形成的标志,种群是生物进化和繁殖的基本单位。
16.长期生活在某山谷中的一个鼠种群,其表型多样性分布如图中Ⅰ所示;后因地质变化山谷被分隔成甲、乙、丙三个相互独立的区域,不同区域对该鼠群的选择情况如图中Ⅱ所示(阴影表示环境因素的影响);一段时间后三个区域内鼠群表型分布如图中Ⅲ所示。下列相关分析不正确的是( D )
A.由于地质变化使得三个区域之间形成了地理隔离
B.三个区域内限制鼠群生存的自然因素不同
C.三个区域内鼠群的基因频率和基因型频率都发生了变化
D.三个区域内的鼠群出现生殖隔离形成了新物种
解析:地质变化导致原来连在一起的区域形成三个相互独立的区域,不同区域的鼠群之间无法进行基因交流,形成地理隔离;从图示看,三个区域内的环境条件对鼠群的选择是不同的,这是由不同区域内的自然条件的差异导致的;从图示看,三个区域对鼠群的选择不同,被淘汰的基因不同,导致基因频率和基因型频率都会发生改变;但三个区域内鼠群的多样性发生改变,并不代表就形成了新物种。
17.海豚与鲨鱼分别属于哺乳纲和鱼纲,两者体型和运动器官的外观具有许多相似之处。有关叙述错误的是( B )
A.种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而上升
B.种群内个体自由交配就能够保持种群的基因频率不变
C.鲨鱼捕食个体数量较多的鱼类种群有利于增加物种多样性
D.海豚与其他哺乳动物的基因库差异可能小于其与鱼类基因库的
差异
解析:种群数量越小,偶然的基因突变造成基因频率的改变越大;种群内个体自由交配基因频率不变,但由于自然选择的存在,会让基因频率发生改变;鲨鱼捕食数量较多的鱼类,为其他物种的形成腾出空间,有利于物种多样性的增加;亲缘关系越近的生物,基因库的差异越小。
18.下列有关拉马克的进化学说、达尔文的自然选择学说、现代生物进化理论以及协同进化的说法中,错误的是( D )
A.拉马克是历史上第一个提出比较完整的进化学说的科学家,其进化理论的核心为用进废退和获得性遗传
B.达尔文认为适应的来源是可遗传变异,适应是自然选择的结果
C.现代生物进化理论认为,在环境的选择作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断地进化
D.在自然选择过程中,黑色桦尺蛾与灰色桦尺蛾之间的种内斗争属于协同进化
解析:协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,黑色桦尺蛾与灰色桦尺蛾属于同种生物,它们之间的种内斗争不属于协同进化。
19.某科学家发现青霉菌菌落周围没有细菌生长,但远处的细菌却正常生长,之后通过一系列实验发现青霉素,挽救了无数生命。而如今,青霉素对多种细菌的抑制作用明显减弱。下列相关叙述正确的是( B )
A.青霉菌与细菌之间存在互利共生的关系
B.耐药性菌群的形成是抗药性基因频率上升的结果
C.细菌耐药性是长期大量使用青霉素导致基因突变的结果
D.细菌产生青霉素抗性基因后,该基因就会被保留不再发生丢失、
突变
解析:青霉菌与细菌之间不存在互利共生关系;因为青霉素对抗药性基因个体的选择作用,使抗药性基因的基因频率逐渐增大,从而导致耐药性菌群出现;青霉素对突变后的基因起了选择作用,不是细菌基因突变的原因;基因突变是不定向的,细菌由突变产生的青霉素抗性基因也可以再发生突变。
20.某种田鼠,已知等位基因T(长尾)和t(短尾)位于X染色体上,且带有Xt的精子与卵细胞结合后使受精卵致死。将长尾雄鼠与杂合长尾雌鼠杂交得到F1,再让F1相互交配得到F2。在理论上,下列推断不正确的是( C )
A.F2中,雌雄个体的数量比为1∶2
B.F2中,长尾∶短尾的数量比为5∶1
C.F2的雌性个体中,T基因频率∶t基因频率为3∶1
D.F2的雄性个体中,T基因频率∶t基因频率为3∶1
解析:据题意可知,长尾雄鼠的基因型为XTY,杂合长尾雌鼠的基因型为XTXt,杂交得到F1中,雌鼠为1/2XTXT、1/2XTXt,雄鼠为1/2XTY、1/2XtY,产生的雌配子有3/4XT、1/4Xt,雄配子有1/4XT、1/4Xt、1/2Y,因带有Xt的精子与卵细胞结合后使受精卵致死,导致有3/16XTXt和1/16XtXt的受精卵死亡,故F2中雌鼠只有1/2存活,雌雄鼠个体的数量比为1∶2;因F2中雌鼠的基因型及比例为3/12XTXT∶1/12XTXt,均为长尾,F2雄鼠的基因型及比例为6/12XTY(长尾)∶2/12XtY(短尾),故长尾与短尾之比为(3/12+1/12+6/12)∶(2/12)=5∶1;F2雌鼠中T的基因频率∶t的基因频率为(3×2+1)∶1=7∶1;F2雄鼠中T基因频率∶t基因频率为3∶1。
二、非选择题:本题共5小题,共55分。
21.(11分)如图表示几种哺乳动物的起源情况,回答下列问题。
(1)图示表明现存的各类哺乳动物具有共同的 。
(2)原始哺乳动物(A)能进化成各种不同的哺乳动物,从内在原因看是 ,
从外部原因看是 。
(3)本图示可以很好地体现生物的 性和 性。
(4)如果改变图中动物的生活环境, 的动物能在新的环境中生存下来,而 的动物则被淘汰。
解析:(1)图中表明现存的哺乳动物(B～G)具有共同的原始祖先是原始哺乳动物。(2)原始哺乳动物进化为各种不同哺乳动物的内在原因是生物的变异是不定向的,而外部原因则是生存环境多样化。(3)因为生物所在的环境是多种多样的,生物适应环境的方式也是多种多样的,所以经过自然选择也就形成了物种的多样性。经过自然选择存活下来的生物都是适应环境的,该图可显示生物的多样性和适应性。(4)在新环境中,只有适应新环境的变异类型才能被保留下来,而不能适应新环境的变异类型则被淘汰。
答案:(除标注外,每空2分)
(1)原始祖先(1分) (2)生物的变异是不定向的 环境是多样的 (3)多样(1分) 适应(1分) (4)适应新环境变异 不能适应新环境
变异
22.(10分)图甲显示了某种甲虫的两个种群基因库的动态变化过程。种群中每只甲虫都有相应的基因型,A和a这对等位基因没有显隐性关系,共同决定甲虫的体色,甲虫体色的基因型和表型如图乙所示。请据图回答下列问题。
(1)在种群1中出现了基因型为A′A的甲虫,A′基因最可能的来源是 。A′A个体的出现将会使种群1的 发生改变,导致生物进化。
(2)由图甲可知,种群1和种群2 (填“是”或“不是”)同一物种。
(3)根据图甲两个种群中不同体色的甲虫分布比例,可以初步推测种群2中具有基因型 的个体更能适应环境,基因A和a在该种群中出现的比例发生变化是 的结果。
(4)图乙中的甲虫具有多种体色体现了生物的 多样性。
解析:(1)新基因的产生最可能的来源是基因突变;新基因的出现将使种群的基因频率发生改变,导致生物进化。(2)种群1和种群2之间能发生基因交流,说明没有形成生殖隔离,是同一物种。(3)从图甲中可以看出,种群2中灰色个体相比于种群1生存的数目多,说明种群2中基因型为aa的个体更能适应环境,基因频率的变化是自然选择的结果。(4)甲虫体色的多样性体现了生物的遗传(基因)多样性。
答案:(除标注外,每空2分)
(1)基因突变(1分) 基因频率 (2)是(1分) (3)aa 自然选择 (4)遗传(基因)
23.(10分)原产某地的某种一年生植物A,分别引种到低纬度和高纬度地区,很多年以后移植到原产地,开花时期如图所示。回答下列问题。
(1)将植物A引种到低纬度和高纬度地区,这样原属于同一个物种的种群a、b和c之间形成 ,种群b和种群c个体之间由于花期不同,相互之间已不能正常传粉,说明已产生了 。
(2)在对植物A的某一种群进行的调查中,发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为10%和70%(各种基因型个体生存能力相同),第二年对同一种群进行的调查中,发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为4%和64%,在这一年中,该植物种群 (填“有”或“没有”)发生进化,理由是 。
(3)现代生物进化理论认为 是生物进化的基本单位,
决定生物进化的方向; 是生物进化和物种形成的环节。
解析:(1)将植物A引种到低纬度和高纬度地区,这样原属于同一个物种的种群a、b和c之间形成地理隔离;种群b和种群c个体之间由于花期不同,相互之间已不能正常传粉,这说明种群b和c已产生了生殖隔离。
(2)第一年基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为10%和70%,则Dd所占的比例为20%,由此可以计算出D的基因频率为10%+20%×1/2=
20%,d的基因频率为80%;第二年基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为4%和64%,则Dd所占的比例为32%,由此可以计算出D的基因频率为4%+32%×1/2=20%,d的基因频率为80%。在这一年中,该植物种群的基因频率没有发生变化,说明该植物种群没有发生进化。
(3)现代生物进化理论认为种群是生物进化的基本单位,自然选择决定生物进化的方向;突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,最终导致新物种的形成。
答案:(除标注外,每空1分)
(1)地理隔离 生殖隔离 (2)没有 该种群的基因频率没有发生变化(2分) (3)种群 自然选择(2分) 突变和基因重组、自然选择、隔离(2分)
24.(14分)如图为现代生物进化理论的概念图,请据图回答相关问题。
(1)②导致①改变的内因是生物的 和 ,它为生物进化提供原材料。图中③指 ,③的观点没有提出隔离是物种形成的必要条件,隔离是指不同群体的个体在自然条件下基因不能自由交流的现象,也就是物种形成必须要有 隔离。
(2)曼彻斯特地区的桦尺蛾有黑色类型和浅色类型,经过若干年自然选择后,黑色类型桦尺蛾占多数,说明自然选择是 (填“定向的”或“不定向的”),自然选择过程中,直接选择的是 (填“基因型”或“表型”)。
(3)④指 。
解析:(1)②表示可遗传的变异,来源包括突变和基因重组,为生物进化提供原材料。图中③是指自然选择学说,③的观点没有提出隔离是物种形成的必要条件,隔离是指不同群体的个体在自然条件下基因不能自由交流的现象,也就是物种形成必须要有生殖隔离。(2)生物变异是不定向的,自然选择是定向的;自然选择过程中,直接选择的是表型。(3)④表示生物多样性的三个层次,包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
答案:(每空2分)
(1)突变 基因重组 自然选择学说 生殖 (2)定向的 表型 (3)遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性
25.(10分)螺旋蛆蝇是家畜的毁灭性寄生物,在实验室里对两组个体数相同的螺旋蛆蝇进行不同的处理:一组使用杀虫剂,另一组使用电离辐射促使雄性不育。实验结果如图所示,请回答下列有关问题。
(1)用杀虫剂处理,可使群体中的个体数在短时间内迅速减少,但从处理后的第二世代的个体数又逐渐回升了,其原因是螺旋蛆蝇中存在着
类型,而杀虫剂起了 ,选择出耐药个体,经过逐代 ,耐药变异特性得以逐代积累加强,就逐渐形成了耐药新品种,从而使杀虫剂失效。
(2)用电离辐射促使雄性不育的方法,在遗传学上叫 ,用这种方法最终能达到理想效果,但需要较长时间,其原因是 很低,需要在几代中反复进行,才能使 的数量逐渐增多。
(3)实验结果表明,使用 的方法消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
解析:(1)在自然界中,生物个体既能保持亲本的遗传性状,又会出现变异,出现有利变异的个体容易在与环境的斗争中获胜,并将这些变异遗传下去,出现不利变异的个体则容易被淘汰。经过长期的自然选择,微小的有利变异得到积累而成为显著的有利变异,从而产生了适应特定环境的生物新类型。(2)人工诱变能够提高变异的频率,创造人类需要的变异类型,但人工诱变产生的有利变异个体往往不多,需要处理大量材料。(3)分析实验结果图解可知,用电离辐射促使雄性不育的实验组导致种群个体数较低,不反弹,消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
答案:(除标注外,每空1分)
(1)耐药变异 选择作用 选择 (2)人工诱变 基因突变率(2分) 突变个体(或雄性不育个体)(2分) (3)电离辐射促使雄性不育
(2分)第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
1.基于实例分析,归纳概括种群及种群基因库的概念。
2.基于生物学事实和证据,运用数学方法计算种群的基因频率和基因型频率,建构遗传平衡定律的数学模型。
3.初步运用进化与适应观,阐明可遗传变异提供了生物进化的原材料。
4.基于给定的条件探究自然选择对种群基因频率的影响。
新知探究一 种群和种群基因库
活动1:判断下列是否属于种群。
(1)一座山上的全部蛇 。
(2)一个池塘中的全部鲤鱼 。
(3)一片草地上的全部植物 。
(4)一片草地上的成年梅花鹿 。
提示:(1)否 (2)是 (3)否 (4)否
问题(1):请归纳种群的概念。
提示:生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
活动2:金鱼是人类选育的一类外观特征明显的观赏鱼,从遗传学上看,金鱼都是鲫鱼的变种,不同外观的金鱼可以杂交。如图是表型差异很大的各种金鱼组成的一群金鱼。思考下列问题。
问题(2):这些金鱼的外观不完全相同,它们所含有的基因相同吗 是否属于一个种群
提示:这些金鱼所含有的基因不完全相同,因此表现出不同的性状。它们是一个种群。
问题(3):这些金鱼种群的全部个体所含有的全部基因叫什么
提示:我们把一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。
问题(4):试分析导致种群基因库改变的因素有哪些。
提示:基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入和迁出等。
活动3:某昆虫种群中,绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a,从该种群中随机抽取100个个体,发现AA、Aa、aa的个体分别有30个、60个、10个。分析并回答下列问题。
问题(5):什么叫基因频率
提示:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值,叫作基因频率。
问题(6):根据孟德尔的遗传定律,每个个体控制同一性状的基因可看作几个 在这个种群中,这对等位基因的总数是多少
提示:根据孟德尔的遗传定律,每个个体控制同一性状的基因可看作两个。在这个种群中,这对等位基因的总数=(30+60+10)×2=200(个)。
问题(7):A基因的个数是多少 a基因的个数是多少
提示:A基因的个数=30×2+60=120(个)。a基因的个数=60+10×2=80(个)。
问题(8):A和a的基因频率分别是多少
提示:根据基因频率的定义,基因频率=×100%,计算可得:
A基因的频率=120÷200×100%=60%,
a基因的频率=80÷200×100%=40%。
问题(9):若已知种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3,请总结规律计算A的基因频率。
提示:A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=P1+1/2P2。
活动4:某工厂有男女职工各200名,对他们进行调查时发现,女性中,色盲基因的携带者为15人,患者为5人,男性患者为11人。(色盲基因用b表示)
问题(10):这个群体中色盲基因的频率为多少
提示:据题意分析,XBXb有15人,XbXb有5人,XbY有11人,所以,Xb共有36个,女性有2条X染色体,男性只有1条X染色体,所以等位基因总数=200×2+200=600(个),因此,Xb的基因频率是36/600×100%=6%。
问题(11):若已知基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的个体数分别为a1、a2、a3、a4、a5,求XB的基因频率。
提示:XB的基因频率=×100%=×100%。
(1)判断种群的“三要素”
①生活在一定区域。
②同种生物。
③全部个体的集合。
(2)种群基因库的范围和对象
①范围:一个种群中全部个体。
②对象:含有的全部基因。
(3)以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例
①A或a的基因频率为
×100%。
②AA或Aa或aa的基因型频率为
×100%。
1.下列关于基因库的相关描述,错误的是( C )
A.基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因
B.生物个体总是要死亡的,但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
D.基因突变可改变基因库的组成
解析:基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因,由于个体之间存在着差异,所以每个个体中不可能含有种群基因库的全部基因;基因突变可改变基因库的组成。
2.蜗牛的壳有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是( D )
A.30%,21% B.30%,42%
C.70%,21% D.70%,42%
解析:亲本中AA占55%,aa占15%,所以Aa占30%,因此在亲本中A的基因频率为(55+30/2)/100×100%=70%,故a的基因频率为100%-70%=30%。则自由交配得到的子代中出现Aa基因型的频率为2×0.7×0.3×100%=42%。
新知探究二 种群基因频率的变化
资料1:假如在100只浅色桦尺蛾(aa)中偶尔出现了1只黑色(Aa)的变异个体。突变前后A和a的基因频率如表所示:
项目 突变前 突变后
A基因频率 0 0.5%
a基因频率 100% 99.5%
问题(1):上述基因频率发生变化,产生的原因是什么
提示:基因突变产生新的等位基因,可以使种群的基因频率发生变化。
问题(2):要使种群基因频率不发生变化,此种群应具备哪些条件
提示:要使种群基因频率世代不变,要满足以下条件,①该种群非常大;②所有的雌雄个体都能自由交配并产生后代;③没有迁入和迁出;④不同类型的个体生存和繁殖的机会是均等的;⑤基因不发生突变。
问题(3):同时具备以上条件的自然种群存在吗 这说明了什么
提示:不存在。自然界种群的基因频率一定会发生变化。
资料2:果蝇一组染色体上约有1.3×104个基因,假设每个基因的突变频率都是10-5,一个中等大小的果蝇种群约有108个个体。
问题(4):基因重组在种群繁衍和进化中有什么作用
提示:产生多种基因型,为自然选择提供大量的原材料。
问题(5):突变具有低频性,能为生物进化提供原材料吗
提示:突变的频率虽然很低,但一个种群往往由许多个体组成,而且每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因,所以在种群中每一代都会产生大量的突变,可以为生物进化提供原材料。
遗传平衡定律
(1)当一个种群满足如下条件:①种群非常大;②所有雌雄个体之间自由交配并产生后代;③没有迁入和迁出;④没有自然选择;⑤没有突变,种群基因频率将不发生变化。
(2)种群中基因频率和基因型频率的关系符合如下关系:
当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则p+q=1,而基因型AA的频率为p2,Aa的频率为2pq,aa的频率为q2。如果一个种群达到遗传平衡,则其基因型频率应符合p2+2pq+q2=1。
基因频率和基因型频率的变化分析
(1)杂合子连续自交时,尽管基因频率不变,但后代的基因型频率会发生改变,表现为纯合子所占比例不断增大,杂合子所占比例不断减小。
(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时,自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。
(3)基因频率相同的两个种群,它们的基因型频率不一定相同;当基因型频率发生改变时,基因频率不一定发生改变。
3.某生物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为30%、40%和30%,请回答下面的问题。
(1)该种群中a基因的频率为 ,A基因的频率为 。
(2)如果该种群满足五个基本条件,即种群非常大、不发生突变、没有自然选择、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为 ;如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率 (填“会”或“不会”)发生改变。
(3)假定该生物种群是豌豆,则理论上该豌豆种群的子一代中AA、Aa的基因型频率分别为 、 。
解析:(1)AA、Aa和aa的基因型频率分别为30%、40%和30%,依据“1个等位基因的频率=它的纯合子的频率+1/2杂合子的频率”可知,a基因的频率为30%+1/2×40%=50%,A基因的频率为30%+1/2×40%=50%。
(2)依据题意可知,理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为50%×50%=25%。由于该种群非常大、没有自然选择、不发生突变、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,所以种群的基因频率和基因型频率都不会改变,即如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率不会改变。
(3)豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物。假定该生物种群是豌豆,则理论上该豌豆种群中,AA的个体自交子一代均为AA,Aa的个体自交子一代中AA个体占后代的比值为40%×1/4=10%、Aa的个体占子代的比值为40%×1/2=20%。综上分析,理论上该豌豆种群的子一代中AA、Aa的基因型频率分别为40%、20%。
答案:(1)50% 50%
(2)25% 不会
(3)40% 20%
新知探究三 自然选择对种群基因频率变化的影响
资料:桦尺蛾体色受一对等位基因控制,黑色(S)对浅色(s)为显性。如表是对桦尺蛾的调查数据:
年份 1850年 1902年 1950年 1983年 2005年
基因 型 频率 SS 1% 28% 91.2% 68% 1.4%
Ss 7% 12% 8% 10.6% 10.8%
ss 92% 60% 0.8% 21.4% 87.8%
基因 频率 S
s
问题(1):补充表中各调查年份S、s的基因频率。
提示:
年份 1850年 1902年 1950年 1983年 2005年
基因 频率 S 4.5% 34% 95.2% 73.3% 6.8%
s 95.5% 66% 4.8% 26.7% 93.2%
问题(2):根据表格的数据分析,在1850～1950年间,变黑的环境对桦尺蛾浅色个体的出生率有影响吗 变黑的环境对桦尺蛾体色基因频率产生了什么样的影响
提示:有影响。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。变黑的环境使控制浅色的s基因频率逐渐下降,S基因频率逐渐提高。
问题(3):1950～2005年浅色基因频率增加的原因是什么
提示:1950年后,由于生态环境的改变,浅色个体与环境色彩相似,在生存和繁殖过程中占优势,s的基因频率提高。
问题(4):自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用
提示:自然选择使种群基因频率定向改变,自然选择决定了生物进化的方向。
(1)生物进化的实质(以桦尺蛾的体色进化为例)
由图可以看出,生物进化的实质是种群基因频率发生改变,即在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐增大,说明该基因控制的性状对环境的适应能力较强。
(2)自然选择决定生物进化的方向
①在自然选择的作用下,具有有利变异的个体有更多的机会产生后代,种群中相应基因的频率会逐渐提高。具体过程:
种群中产生变异(不定向)
(定向)基因频率定向改变生物朝一定方向进化。
②自然选择的对象
a.直接对象是生物的表型。
b.间接对象是相关的基因型。
c.根本对象是与表型相对应的基因。
③生物进化的实质:种群基因频率的改变。
④生物进化的方向:变异是不定向的,自然选择是定向的,定向的自然选择决定了生物进化的方向。
4.桦尺蛾的体色受一对等位基因控制,其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组,分别迁移到A、B两个区域,A地是煤炭工业重镇,B地是闭塞的山区,数年后抽样调查,结果如表所示。下列有关说法错误的是( B )
区域 SS/% Ss/% ss/%
A 80 18 2
B 2 8 90
A.A地种群内S基因的频率为89%,B地种群内S基因的频率为6%
B.A地种群内的大部分s基因突变为S基因,故S基因的频率升高
C.从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的
D.从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化
解析:由题干中的数据可知,A地种群内S基因的频率=80%+18%÷2=89%,s基因的频率=1-89%=11%,而B地种群内S基因的频率=2%+8%÷2=6%,s基因的频率=1-6%=94%。可见A地种群内控制黑色的S基因的频率较高,而B地种群内控制浅色的s基因的频率较高,这与两个种群的生活环境有关。A地种群生活在污染严重的环境中,而B地种群生活在基本未受污染的环境中,可见生物进化的实质是自然选择使种群的基因频率发生改变。
5.如图表示环境条件发生变化后,某个种群中A和a的基因频率的变化情况。下列说法错误的是( A )
A.环境条件发生变化后,生物产生适应性的变异
B.P点时两曲线相交,此时A和a的基因频率均为50%
C.Q点时环境发生了变化,A基因控制的性状更适应环境
D.在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变
解析:变异是生物自发产生的,变异发生后,在自然(环境条件)选择的作用下,适应性的变异被选择保留下来,导致种群的基因频率发生定向改变;P点时两曲线相交,此时A和a的基因频率相等,均为50%;Q点后A的基因频率增大,说明环境发生了变化,A基因控制的性状更适应环境。
新知探究四 探究抗生素对细菌的选择作用
1.实验原理:一般情况下,一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。
2.设计思路:分区→接种→加样→培养→观察记录→初筛→重复筛选。
3.实验结果和结论
(1)结果:与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;区域②③④抑菌圈的平均直径逐代减小。
(2)结论:①细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异的结果;②抗生素的选择作用导致耐药菌的比例逐渐升高。
4.实验操作的注意事项
(1)无菌操作:培养皿、涂布器、纸片、镊子必须进行灭菌处理;实验过程中要防止杂菌的污染,如在培养过程中,将培养皿倒置,可防止皿盖上的水珠落入培养基而造成杂菌污染;实验结束后,应将耐药菌、纸片、培养基等进行高温灭菌处理,以防止耐药菌扩散。
(2)涂布菌液时,要尽量使接种的细菌均匀分布,这样可以减小实验误差。
(3)由于突变的低频性,一次筛选不一定能得到耐药菌,故要连续培养。
请思考以下问题。
问题(1):在放有抗生素纸片的区域出现透明圈的原因是什么
提示:含有抗生素的纸片放在培养基上,抗生素会向四周扩散,浓度越来越小,在细菌的敏感浓度范围内,抗生素会杀死细菌,因此出现了没有细菌生长的抑菌圈。
问题(2):细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗 为什么
提示:不是。细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变,而基因突变是不定向的。
问题(3):实验结束后,应将耐药菌、培养基、纸片等怎样处理
提示:进行高温灭菌处理。
6.长期使用抗生素治病,会出现抗药性强的细菌,使抗生素的药效降低。原因是( C )
A.长期使用抗生素使细菌不得不适应抗生素
B.抗生素的使用导致细菌发生了基因突变
C.抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择
D.细菌为了适应抗生素而产生了定向变异
解析:长期使用抗生素治病,抗生素对细菌有选择作用,淘汰了没有抗药性和抗药性低的细菌,能生存下来的细菌都具有较强的抗药性,而不是细菌对抗生素产生了适应性;细菌发生基因突变与抗生素的使用无关;抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择,使一些抗药性强的细菌生存下来;生物的变异是不定向的。
7.滥用抗生素往往会导致细菌产生耐药性,下列叙述错误的是( D )
A.种群是细菌进化的基本单位
B.细菌的耐药性变异来源于细菌的基因突变
C.抗生素的定向选择使细菌的耐药基因频率增大
D.细菌的定向变异决定细菌的进化方向
解析:种群是生物进化的基本单位;细菌没有染色体,不能进行有性生殖,其耐药性变异来源于细菌的基因突变;抗生素对细菌种群中存在的不定向变异进行了定向的选择,使细菌的耐药基因频率增大;变异是不定向的,自然选择决定生物的进化方向。
[生物科学史情境]
达尔文考察了格克伦岛,这个岛屿上经常刮大风,岛上的少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化。
探究:(1)在这个海岛上昆虫翅型差异的根本来源是什么
提示:基因突变。
(2)试推测在这个岛屿上,少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化的原因是什么。
提示:岛屿上的昆虫存在翅型上的变异,岛屿上经常刮大风,昆虫翅特别发达的和翅退化的容易生存下来并繁衍后代,在环境的选择下,最终出现少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化的现象。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.种群是生物进化的基本单位。一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。 2.在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值为基因频率。 3.突变和基因重组产生进化的原材料。 4.在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,使生物朝着一定的方向不断进化。 5.抗生素的存在可以对细菌中具有耐药变异的个体进行选择。
随堂反馈
1.下列关于种群基因频率的叙述,错误的是( B )
A.基因频率是指某个基因在某个种群中占全部等位基因数的比值
B.基因频率越大,突变率越高
C.基因突变和自然选择会造成基因频率的改变
D.不同的自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展
解析:某个基因占某个种群中全部等位基因数的比值为基因频率;基因频率与突变率没有直接关系;由于存在基因突变和自然选择等因素,种群的基因频率总是在不断变化;基因频率的定向改变是由自然选择决定的。
2.某种有翅昆虫有时会出现残翅的突变类型,残翅昆虫在大陆上难以生存,但在常刮大风的海岛上,残翅昆虫在种群中的比例却上升。下列对该现象的有关叙述中,与现代生物进化理论观点不符的是( A )
A.昆虫适应海岛环境而产生了残翅变异
B.海岛上残翅昆虫具有更多的生存繁殖机会
C.环境对昆虫的变异进行了定向选择
D.昆虫种群的基因频率发生了定向改变
解析:变异是不定向的,而环境对变异进行定向的选择,使种群的基因频率发生定向的改变。
3.在19世纪中叶以前,英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(s)的,随着工业的发展,工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色,到了20世纪中叶,黑色型(S)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是( B )
A.自然选择的方向发生了改变,所以自然选择是不定向的
B.桦尺蛾种群进化过程中最终接受选择的是各种基因型的个体
C.该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变
D.长时间的环境污染导致s基因突变成S基因的频率增加
解析:自然选择是定向的;自然选择直接作用于表型,最终选择的是各种基因型的个体;Ss个体对应的表型为黑色,适应变化后的环境,通过选择,其基因型频率会发生改变;通过自然选择,S基因频率增加。
4.若某种群中原本只存在基因型为Aa的个体,由于外界因素的改变,该种群被分割成甲、乙两个种群,如图表示分割后的两个种群中A基因的频率变化情况。下列叙述正确的是( C )
A.T时刻甲、乙两种群中杂合子的基因型频率不相同
B.T时刻将甲、乙种群混合后,A基因的频率为0.5
C.甲、乙种群均发生了进化
D.环境通过对基因型的选择影响基因频率
解析:杂合子的基因型频率=2×A基因的频率×a基因的频率,所以T时刻甲、乙两种群中杂合子的基因型频率相同;由于甲、乙两个种群不一定一样大,所以不能判断混合后的种群基因频率;两个种群基因频率均有改变,故均发生了进化;环境通过对表型的选择影响基因频率。
5.某植物种群中,AA基因型个体占30%,aa基因型个体占20%,据此回答下列问题。
(1)该植物种群中的A、a基因频率分别是 、 。
(2)若该种群中植物全部自交,后代中AA、aa基因型个体分别占 、 。此时,A、a的基因频率分别是 、 。
(3)该植物种群在两年中是否发生了进化 ,原因是 。
(4)由此可知,生物进化的基本单位是 ,进化的原材料是由 提供的,是否发生进化取决于 ,进化的实质是 。
解析:(1)由题意可知,Aa基因型个体占50%,则A的基因频率=30%+50%×(1/2)=55%,a的基因频率=1-55%=45%。(2)(3)若该种群中植物自交,自交后代产生的基因型比例为AA=30%+(1/4)×50%=42.5%;aa=20%+(1/4)×50%=32.5%;Aa=(1/2)×50%=25%。A、a的基因频率分别为A=42.5%+25%×(1/2)=55%,a=45%。通过计算可以发现两年中基因频率没有发生改变,说明生物没有发生进化。(4)种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组为自然选择提供了原材料,生物进化的实质是种群基因频率发生变化。
答案:(1)55% 45% (2)42.5% 32.5% 55% 45% (3)否 基因频率没有发生改变 (4)种群 突变和基因重组 自然选择 种群基因频率的改变
选题测控导航表
知识点 题号
1.种群和种群基因库 1,5
2.基因频率的计算 4,6,11,12,15
3.突变和基因重组、自然选择引起基因频率变化 3,7,8,13
4.抗生素对细菌的选择作用 2,10
5.综合考查 9,14
1.下列关于种群的叙述中不正确的是( C )
A.种群是生物进化的基本单位
B.种群内的个体彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代
C.一个池塘内所有的鱼是一个种群
D.一个树林中的全部马尾松是一个种群
解析:一个池塘内所有的鱼不是一个种群,因为鱼是总称,其中有许多分类。
2.在用杀虫剂防治某种害虫时,敏感型个体容易被杀死,抗药型个体易生存,但在越冬期,容易生存下来的却是敏感型个体。下列分析错误的是( B )
A.害虫种群中出现的变异是不定向的,为自然选择提供丰富原材料
B.抗药基因在使用杀虫剂前已经存在,抗药基因的出现,对该害虫来说一定是有利的
C.若停止使用杀虫剂,抗药基因频率会逐年下降,害虫种群在不断
进化
D.该实例说明杀虫剂和严寒通过定向改变种群基因频率决定害虫进化的方向
解析:生物的变异是不定向的,能为自然选择提供原材料;抗药基因在使用杀虫剂前已经存在,在杀虫剂使用之后,抗药基因的出现对该害虫来说是有利的,但在越冬期抗药基因对害虫来说是有害的;杀虫剂对抗药基因起到选择作用,若停止使用杀虫剂,抗药基因频率会逐年下降,种群基因频率的变化标志着生物的进化;杀虫剂使得敏感型个体容易被杀死,抗药型个体易生存,而严寒使敏感型个体生存下来,表明杀虫剂和严寒可通过定向改变种群基因频率决定害虫进化的方向。
3.现代生物进化理论认为,生物进化的实质是种群基因频率的改变。下列可以定向改变种群基因频率的是( C )
A.基因突变 B.基因重组
C.自然选择 D.迁移
解析:能定向改变种群基因频率的是自然选择。
4.某学校男女生比例为1∶1,红绿色盲患者占0.7%(患者中男∶女=2∶1),红绿色盲基因携带者(表型正常)占5%,那么该校学生中Xb的基因频率约是( A )
A.3.96% B.3.2% C.2.97% D.0.7%
解析:假定该校学生共3 000人,则XbY=14人,XBY=1 486人,XbXb=7人,XBXb=150人,XBXB=1 343人;Xb的基因频率=Xb÷(XB+Xb)×100%=
(14+7×2+150)÷(14+7×2+150+1 486+150+1 343×2)×100%≈3.96%。
5.现有人工养殖的一群鸡,下列措施中不会造成该鸡群基因库发生变化的是( D )
A.淘汰鸡群中体质较弱的个体
B.从外地引进新的品种加入鸡群
C.将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养
D.让该鸡群中的雌、雄个体自由交配繁殖后代
解析:鸡群中的雌、雄个体自由交配,根据遗传平衡定律,种群内的基因频率不变。
6.如果一个种群中,控制某一性状的基因频率增加,说明( D )
A.控制该性状的基因不能传递给子代
B.该种群的全部个体为纯合子
C.该种群的繁殖速度加快
D.该性状对环境条件有较强的适应性
解析:一个种群中,控制某一性状的基因频率增加,说明该基因控制的性状具有较强的适应性,能够传递给子代;控制某一性状的基因频率的增加并不能说明该种群的全部个体都为纯合体;控制某一性状的基因频率的增加对种群的繁殖速度的影响是不清楚的。
7.某植物种群中,AA个体占16%,aa个体占36%。该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为( C )
A.增大,不变;不变,不变
B.不变,增大;增大,不变
C.不变,不变;增大,不变
D.不变,不变;不变,增大
解析:随机交配的种群,基因频率和基因型频率稳定不变,保持平衡,符合遗传平衡定律。自交时,基因频率不变,杂合子所占比例会逐代减少,纯合子所占比例逐代增多,所以AA个体百分比会增大。
8.在一个随机交配的中等大小的种群中,经调查发现控制某性状的基因型只有两种:AA基因型的频率为20%,Aa基因型的频率为80%,aa基因型(致死型)的频率为0。那么随机交配繁殖一代后,AA基因型的个体占( C )
A.1/5 B.1/4 C.3/7 D.11/21
解析:根据题干信息,亲代中,A的基因频率为20%+80%×(1/2)=60%,a基因的频率为80%×(1/2)=40%。随机交配得到的子一代的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa=(60%×60%)∶(2×60%×40%)∶(40%×40%)=
36%∶48%∶16%。又因aa基因型为致死型,故随机交配繁殖一代后,AA基因型的个体占36%/(36%+48%)=3/7。
9.回答下列有关生物进化的问题。
(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程示意图,X、Y、Z表示生物进化的基本环节,则X、Y分别是 、 。
(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成,这些个体的总和称为
,这是生物进化的基本单位。
(3)小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因,称为蜥蜴的 。
(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状,W代表蜥蜴脚趾的分趾基因;w代表联趾(趾间有蹼)基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。
①由于蜥蜴过度繁殖,导致 加剧。
②小岛上食物短缺,联趾蜥蜴数量比例反而逐渐上升,其原因可能是 。
③图2所示的过程说明,自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化,其本质是蜥蜴群体内的 发生了改变。
解析:(1)分析题图可知,X表示突变和基因重组,Y表示自然选择。(2)小岛上蜥蜴原种的全部个体构成种群,种群是生物进化的基本单位。(3)小岛上生存的蜥蜴个体含有的全部基因称为基因库。(4)蜥蜴过度繁殖导致生存斗争(种内斗争)加剧,使小岛上食物短缺,而联趾蜥蜴能游泳,可以获取更多食物,适应环境,数量比例逐渐增加,这种变化的本质是种群基因频率的变化。
答案:(1)突变和基因重组 自然选择 (2)种群 (3)基因库 (4)①生存斗争(种内斗争) ②联趾个体趾间有蹼,适于游泳,可以从水中获取食物。因此,在岛上食物短缺时,联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可) ③基因频率
10.为研究细菌对各种抗生素的药敏程度,实验方法如图:将含有一定浓度不同抗生素的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面,抗生素向周围扩散,如果抑制生长,则在滤纸片周围出现抑菌圈(图中里面的圈),结果如图所示。
(1)衡量本实验结果的指标是 。
(2)上述图中最有效的是 培养皿中的抗生素。
(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理,并测定细菌数量变化,如图所示:
①向培养基中加抗生素的时刻为 点。
②细菌种群的进化是定向的,而变异是 ,细菌的抗药性产生在环境变化之 (填“前”“中”或“后”),判断的理由是 。
③抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”,而是 。
④尽管有抗药性基因存在,但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染,原因在于细菌种群中 。
解析:(1)本实验中是利用抗生素抑制细菌的生长状况来衡量实验结果的,即通过抑菌圈的大小来确定杀菌能力。(2)由题意可知,抑菌圈越大,杀菌能力越强。(3)①抗生素会使细菌中不具有抗药性的个体大量死亡而数量下降,所以b是使用抗生素的起点。②变异是不定向的,而在自然选择的作用下进化是定向的,细菌的抗药性在环境变化之前就已经产生了,原因是使用该抗生素后,细菌数量并未降到0。③抗生素的作用是选择,而不是诱导。④抗生素仍能治疗由细菌引起的感染,是因为在细菌种群中,含有抗药性基因的个体毕竟只是少数。
答案:(1)抑菌圈的大小
(2)B (3)①b ②不定向的 前 在使用该抗生素后,细菌并未全部被杀死 ③选择 ④有抗药性基因的个体占极少数
11.果蝇的长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇,其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%,若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇,在不考虑其他因素影响的前提下,下列关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述,错误的是( B )
A.v基因频率降低了50%
B.V基因频率增加了50%
C.杂合果蝇比例降低了50%
D.残翅果蝇比例降低了50%
解析:因该果蝇种群vv的基因型频率为4%,可算出v=0.2,V=0.8,进而计算出引入纯合长翅果蝇前,基因型为vv的果蝇有0.04×20 000=
800(只),基因型为Vv的果蝇有2×0.2×0.8×20 000=6 400(只),VV有0.8×0.8×20 000=12 800(只)。引入20 000只纯合长翅果蝇后,基因频率v=(800×2+6 400)/(40 000×2)=0.1,V=1-0.1=0.9;因Vv、vv的数目不变,而该种群的总数增加一倍,所以Vv、vv的基因型频率降低了50%。
12.用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体,根据各代Aa基因型频率绘制曲线如图。下列分析错误的是( C )
A.曲线Ⅱ的F3中Aa基因型频率为0.4
B.曲线Ⅲ的F2中Aa基因型频率为0.4
C.曲线Ⅳ的Fn中纯合子的比例比上一代增加(1/2)n+1
D.曲线Ⅰ和Ⅳ的各子代间A和a的基因频率始终相等
解析:连续自交和随机交配的F1中Aa的基因型频率都是1/2,所以Ⅰ和Ⅳ符合,但是连续自交的结果是纯合子所占的比例越来越大,杂合子所占的比例越来越小,所以Ⅰ是随机交配的结果,Ⅳ是自交的结果。曲线Ⅱ和Ⅲ在F1中杂合子Aa所占的比例相同,这是由于自交和随机交配的结果是一样的,即F1的基因型及其比例为(1/4AA+1/2Aa+1/4aa),
淘汰掉aa,则Aa的比例都是2/3,也就是(1/3AA+2/3Aa),如果自交,则其后代是1/3AA+2/3Aa(1/4AA+1/2Aa+1/4aa),淘汰掉aa以后,得到的后代F2是3/5AA+2/5Aa,Aa所占的比例是0.4。如果随机交配,根据遗传平衡定律(2/3A+1/3a)2,后代是(4/9AA+4/9Aa+1/9aa),淘汰掉aa,则F2是1/2AA+1/2Aa,所以可以看出曲线Ⅱ是随机交配并淘汰aa的曲线,曲线Ⅲ是自交并淘汰aa的曲线。曲线Ⅱ是随机交配并淘汰aa的曲线,F2随机交配以后(3/4A+1/4a)2,F3为9/16AA+6/16Aa+1/16aa,淘汰掉aa以后,得3/5AA+2/5Aa。曲线Ⅳ是自交的结果,在Fn中纯合子的比例是1-(1/2)n,则比上一代Fn-1增加的数值是1-(1/2)n-
[1-(1/2)n-1]=(1/2)n。连续自交和随机交配这两者都不存在选择,所以不会发生进化,A和a的基因频率都不会改变。
13.镰状细胞贫血由基因突变引起,其致病基因为隐性基因(用a表示),只有隐性纯合子才会发病,携带者不发病且对疟疾的抵抗力高于正常人。在某些疟疾流行的地区,携带者比例在20%左右;在无疟疾流行地区黑人中携带者的比例降到了8%。下列叙述错误的是( A )
A.疟疾流行地区a基因的频率大约为30%
B.无疟疾流行地区黑人中a基因频率的下降是自然选择的结果
C.镰状细胞贫血患者死亡会导致该种群基因库发生变化
D.在一定外界条件下,有害的突变基因可转变为有利的基因
解析:根据题干信息无法计算出疟疾流行地区a基因的频率;基因频率的改变是自然选择的结果;一个种群中全部个体所含的全部基因,叫这个种群的基因库,人群中镰状细胞贫血患者死亡会导致该种群的基因库发生变化;在一定外界条件下,有害的突变基因可转变为有利的基因。
14.如图所示是施用某种杀虫剂以后,昆虫种群所发生的改变。下列相关叙述不正确的是( B )
A.①类个体被淘汰的原因并不是该杀虫剂未能诱发其产生抗性基因
B.抗性基因的根本来源是可遗传的变异,②③类个体的抗性基因一定来源于遗传
C.若连续施用该杀虫剂,抗该杀虫剂的基因频率会越来越趋近100%
D.杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表型
解析:杀虫剂只起选择作用,①类个体被淘汰的原因是其本身不含抗性基因;②③类个体的抗性基因可能来源于遗传,也可能来源于自身基因突变;若连续施用该杀虫剂,不含抗性基因的个体被淘汰,而含抗性基因的个体所占比例越来越高,故抗杀虫剂的基因频率会越来越趋近100%;施用杀虫剂后,具有抗药性的个体生存下来,不具有抗药性的个体被淘汰,故杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药性或不抗药性的表型。
15.回答下列有关变异与生物进化的问题。
(1)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以 为单位的变异。染色体变异不同于基因突变之处有①染色体变异涉及的碱基对的数目比基因突变的多,② 。
(2)在某动物种群中,基因型为AA、Aa和aa的个体依次占25%、50%和25%。若该种群中基因型为aa的个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配,理论上,下一代中AA∶Aa∶aa= 。
(3)果蝇的隐性突变基因a纯合时雌蝇不育(无生殖能力),但对雄蝇无影响。一对基因型为Aa的果蝇交配产生子一代,子一代随机交配产生子二代。子二代与子一代相比,A的基因频率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等,且种群中只有Aa一种基因型。若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,则对该结果最合理的解释是 。根据这一解释,第一代再随机交配,第二代中所有个体的基因型及比例应为 。
解析:(1)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位进行成倍地增加或减少的变异,也可发生以染色体为单位的个别染色体的增加或减少的变异;染色体变异不同于基因突变,染色体变异涉及的碱基对的数目比基因突变的多,染色体变异可以通过显微镜观察到,基因突变通常不能,染色体变异对性状的影响通常大于基因突变。
(2)由题意可知,若该种群中基因型为aa的个体没有繁殖能力,则具有繁殖能力的个体中AA占1/3,Aa占2/3,它们产生的配子中A占2/3,a占1/3,个体间随机交配,理论上下一代中,AA=4/9,Aa=4/9,
aa=1/9,AA∶Aa∶aa=4∶4∶1。
(3)一对基因型为Aa的果蝇交配产生子一代,子一代的基因型及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,其中A的基因频率为1/2。由于果蝇的隐性突变基因a纯合时雌蝇不育,但对雄蝇无影响,因此子一代产生的雄配子为A=1/2、a=1/2,雌配子为A=2/3、a=1/3,随机交配产生子二代,子二代中AA=1/3,Aa=1/2,aa=1/6,其中A的基因频率为7/12,比子一代增大。
(4)由题意可知,某果蝇种群中只有Aa一种基因型,该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中有Aa和aa两种基因型,且比例为2∶1,可确定是A基因纯合致死所致;第一代再随机交配,第二代中AA=
1/9(致死)、Aa=4/9、aa=4/9,所有个体的基因型及比例应为Aa∶aa=
1∶1。
答案:(1)染色体 染色体变异可以通过显微镜观察到,基因突变通常则不能(或染色体变异对性状的影响通常大于基因突变)
(2)4∶4∶1
(3)增大
(4)A基因纯合致死 Aa∶aa=1∶1第2课时 隔离在物种形成中的作用
1.通过比较与分类,理解种群和物种之间的关系。
2.运用进化与适应观,理解生物进化与物种形成之间的关系。
3.基于实验事实和证据,阐明物种形成的一般过程。
4.基于对隔离在物种形成中作用的理解,认识环境保护与生物多样性的作用。
新知探究一 物种的概念
活动:阅读教材P116第二段,分析回答下列问题。
问题(1):生活在同一区域的两个种群,是否属于同一物种 并说明理由。
提示:不是。种群是指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合,既然在同一区域是两个种群,说明它们属于两个物种。
问题(2):生活在不同区域的两个种群,是否属于同一物种 并说明理由。
提示:不一定。看两个种群能否相互交配并产生可育后代,若能,则属于同一物种,若不能,则属于不同物种。
问题(3):形态、结构一致的生物一定是同一物种吗
提示:不一定。形态、结构一致的生物,有可能具有生殖隔离,如两个种群的生物形态、结构相同,但繁殖期不同,在自然状态下不能相互交配并产生可育后代,即这两个种群的生物具有生殖隔离,是两个物种。
问题(4):能进行交配的生物是同一物种吗
提示:不一定。能交配但是后代不可育也不是一个物种,例如马与驴交配产生骡子, 骡子是不育的。
(1)判断生物是否属于同一个物种的依据是它们之间是否存在生殖隔离。
(2)种群和物种的比较
项目 种群 物种
概念 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合 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
范围 较小范围内的同种生物的所有个体 由分布在不同区域内的同种生物的所有个体组成
判断 标准 ①同一时间、同一地点、同一物种 ②同一物种的不同种群不存在生殖隔离,交配能够产生可育后代 ①具有一定的形态结构、生理功能,在自然条件下能自由交配并且产生可育后代 ②不同物种之间存在生殖隔离
联系 ①一个物种可以包括许多种群 ②同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离,不能发生基因交流,进而可能形成新物种
1.下列对种群和物种概念的理解,不正确的是( B )
A.不同种群的生物可能属于同一个物种
B.一个物种只含有一个种群
C.同一物种具有相似的形态结构和生理功能
D.物种在自然状态下,能通过有性生殖繁殖后代,且后代也有繁殖能力
解析: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,所以不同种群的生物可能属于同一物种;一个物种可能含有多个种群;同一物种的形态结构和生理功能表现相似。
2.“虎狮兽”是由雄虎和母狮交配产生的后代。下列对此现象的叙述正确的是( D )
A.虎狮兽属于动物中的一个新物种
B.虎狮兽再与虎或狮交配,均能生出后代
C.雄虎与母狮能交配且能产生后代,所以不存在生殖隔离
D.虎狮兽无繁殖能力
解析:虎和狮是两个物种,存在生殖隔离,它们交配产生的后代是不育的;虎狮兽细胞核中无同源染色体,减数分裂异常,因此虎狮兽无繁殖能力。
新知探究二 隔离及其在物种形成中的作用
活动1:如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型,请据图分析并回答下列问题。
问题(1):自然状态下,b、c之间能进行基因交流吗 为什么
提示:不能。存在地理隔离。
问题(2):b、c进化的方向相同吗 为什么
提示:不同。两地的环境条件不同,自然选择的方向也不同。
问题(3):研究表明,某基因的频率在b、d之间有很大差别,是否说明两者不是同一物种
提示:不一定。是否是同一物种要看是否存在生殖隔离。
问题(4):若长期进化后,b、c形成了两个物种,这反映出物种形成的一般途径是怎样的
提示:长期的地理隔离导致生殖隔离。
问题(5):若在黄河南岸,由于某种原因,二倍体的c加倍成了四倍体的e,那么c、e之间存在生殖隔离吗 这说明什么
提示:二倍体的c与四倍体的e杂交,其后代是三倍体,三倍体是不育的,所以两者存在生殖隔离。这说明不经过地理隔离也能产生生殖隔离。
活动2:根据教材P117“思考·讨论”,探究下列问题。
问题(6):用流程图的形式总结物种形成的一般过程。
提示:一个种群多个种群种群基因库出现差别不同种群间产生生殖隔离物种形成。
问题(7):地理隔离和生殖隔离在对种群影响上的共同点是什么 生殖隔离产生的根本原因是什么
提示:共同点是都能阻断种群间的基因交流。产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的差异。
问题(8):经过漫长的地理隔离,是否一定会产生生殖隔离
提示:不一定。如果两个种群的生活环境相似,即都不发生变化或变化微小,或发生相似的变化,则两个种群的进化方向相同或差异很小,可能不会产生生殖隔离。
(1)物种形成的三个环节
①内容
a.突变和基因重组产生进化的原材料。
b.自然选择决定生物进化的方向。
c.隔离导致物种形成。
②关系图
(2)地理隔离和生殖隔离的比较
项目 生殖隔离 地理隔离
区 别 概念 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 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
发生 范围 不同物种 同种生物
特点 群体间不能(填“能”或“不能”)发生基因交流 自然条件下不能进行基因交流,一定条件下可以进行基因交流
结果 形成不同的物种 形成不同的亚种,进而可能形成不同的物种
联系 ①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长期的地理隔离通常会形成生殖隔离,生殖隔离是物种形成的标志
物种形成的两种方式
(1)渐变式
①模型:
②实例:加拉帕戈斯群岛上13种地雀经过长期的地理隔离而出现生殖隔离,从而形成新的物种,这是物种形成的主要方式。
(2)爆发式
①模型:
②实例:自然界多倍体植物可能是在短时间内通过染色体变异的方式形成新物种。
3.如图表示渐进式新物种形成的基本环节,下列对图示的相关分析中正确的是( B )
A.图中①表示基因突变和基因重组,为进化提供了原材料
B.图中②表示地理隔离,地理隔离使种群间基因交流受阻
C.图中③表示生殖隔离,指两种生物不能交配且不能产生后代
D.种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成
解析:①表示突变和基因重组,其中突变包括基因突变和染色体变异;②地理隔离使种群间基因交流受阻,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;③生殖隔离是指自然状态下,两种生物不能交配或交配后不能产生可育的后代;种群基因型频率的改变,不一定会导致新物种形成。
4.大约一万年前,某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成甲、乙两个种群,两个种群所发生的变化如图所示,下列叙述正确的是( B )
A.地球上新物种的形成都必须先经历a过程,最终达到生殖隔离
B.b过程的实质是定向改变种群的基因频率,使生物能够定向进化
C.①～⑥只能表示新物种形成过程中,基因突变是不定向和随机的
D.品系1和品系2种群基因库出现了差异,立刻形成物种1和物种2
解析:图中a过程表示地理隔离,物种的形成不一定都经过地理隔离,如多倍体的形成;b过程表示自然选择,其可定向改变种群的基因频率,导致生物定向进化;①～⑥表示可遗传的变异,可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异,三者均是不定向的;当品系1和品系2种群基因库出现了较大差异,即产生生殖隔离时,才会导致新物种的形成。
[生活情境]
三倍体牡蛎肉鲜味美,素有“海的玄米”之称。三倍体牡蛎的培育过程是用适宜浓度的6-二甲氨基嘌呤诱导二倍体牡蛎处于减数分裂Ⅱ的次级卵母细胞,抑制其第二极体的释放,然后让该细胞与二倍体牡蛎的精子结合。
探究:(1)三倍体牡蛎是一个物种吗 为什么
提示:三倍体牡蛎是不育的,因此不是一个物种。
(2)在三倍体牡蛎培育过程中,主要利用了哪种可遗传的变异
提示:染色体变异。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.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。 2.隔离是物种形成的必要条件。隔离包括地理隔离和生殖隔离,这两种隔离均能导致种群间基因不能自由交流。 3.经过长期的地理隔离而产生生殖隔离是物种形成的主要方式。
随堂反馈
1.隔离在物种形成中的作用是( B )
A.导致种群基因频率不断改变
B.阻止了种群间的基因交流
C.决定了生物进化的方向
D.导致不同种群出现不同的突变和基因重组
解析:隔离阻止了种群间的基因交流,是物种形成的必要条件。
2.达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀分别分布于不同的岛屿上,用现代生物进化理论来解释不同物种地雀的形成过程,正确的是( A )
A.同一种地雀→地理隔离→自然选择→生殖隔离→不同物种地雀
B.同一种地雀→地理隔离→自然选择→不同物种地雀
C.同一种地雀→自然选择→地理隔离→生殖隔离→不同物种地雀
D.同一种地雀→地理隔离→生殖隔离→不同物种地雀
解析:原来属于同一物种的地雀分布于不同的岛屿上,且被海洋隔开,这样不同种群间形成地理隔离;由于生存环境的不同,在自然选择的作用下,不同种群地雀的基因频率的改变也不同,最终使这些种群的基因库形成明显的差异,并逐渐出现生殖隔离,这标志着形成了不同物种的地雀。
3.下列关于物种形成的叙述错误的是( D )
A.经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是常见的物种形成方式
B.隔离是物种形成的必要条件
C.原为同一物种的两个种群进化过程中一旦产生生殖隔离就形成了新的物种
D.基因频率改变一定导致新物种形成
解析:形成新物种的方式一般是由地理隔离导致生殖隔离;隔离是形成新物种的必要条件,生殖隔离的出现标志着新物种的形成,基因频率的改变说明生物发生了进化,不一定导致新物种形成。
4.如图a、b、c表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。a地区物种甲某些个体迁移到b、c地区,经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述不正确的是( A )
A.上述过程说明地理隔离是新物种形成的标志
B.留居a地区的甲种群的基因频率可能会发生改变
C.乙、丙两个种群间不能进行基因交流,它们的基因库存在较大差异
D.甲、乙两个种群间存在生殖隔离,它们的基因库组成可能部分相同
解析:新物种形成的标志是出现生殖隔离;a地区的环境在变化,留居a地区的甲种群的基因频率可能会发生变化;乙、丙是两个物种,存在生殖隔离,这两个种群间不能进行基因交流,它们的基因库也有较大的差异;甲、乙是两个物种,存在生殖隔离,但是乙物种是从甲物种进化来的,故两者的基因库组成可能部分相同。
5.1960年1月,科学家首次乘坐“的里雅斯特”号深海潜水器成功下潜至马里亚纳海沟进行科考,在近万米的海底,科学家们惊奇地看到比目鱼和小红虾在游动。
(1)马里亚纳海沟中所有的比目鱼组成了一个 。
(2)几百万年前的海沟下与海沟上的比目鱼还是属于同一物种,但由于马里亚纳海沟中的比目鱼群体长期与较浅海域的比目鱼缺乏基因交流,最终会产生 隔离。造成这种现象的两个外部因素是 和 。
(3)由于地质巨变,最终人类只抢救了一对马里亚纳海沟中的比目鱼,通过人工繁殖,最终产生一个新的比目鱼种群,则此种群的基因库中的基因数量与原种群相比要 。
(4)如图表示某群岛物种演化的模型,A、B、C、D为四个物种及其演化过程。A物种演变为B、C两个物种的过程包括 三个环节。
解析:几百万年前的海沟下的比目鱼与海沟上的比目鱼属于同一物种的两个种群,由于存在地理隔离,阻断了马里亚纳海沟中的比目鱼与较浅海域的比目鱼之间的基因交流;一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响,因此不同种群的基因频率会发生不同的变化,经过长期的自然选择,最终会产生生殖隔离。可见,造成这种现象的两个外部因素是自然选择和地理隔离。人类只抢救了一对马里亚纳海沟中的比目鱼,通过人工繁殖,最终产生一个新的比目鱼种群。因该新的比目鱼种群含有的个体数目比原种群含有的个体数目少,所以此种群的基因库中的基因数量与原种群相比要少。
答案:(1)种群 (2)生殖 自然选择 地理隔离 (3)少 (4)突变和基因重组、自然选择、(生殖)隔离
选题测控导航表
知识点 题号
1.物种的概念 1,2,6
2.物种的形成 5,7,8,9,12
3.综合考查 3,4,10,11,13,14,15
1.下列有关物种的叙述正确的是( C )
①不同种群的生物肯定不属于同一个物种 ②具有一定形态结构和生理功能,能相互交配且产生可育后代的一群生物个体 ③隔离是形成新物种的必要条件 ④只要有地理隔离就能形成新物种
A.①②③ B.②③④
C.②③ D.①②③④
解析:不同种群的生物可能属于同一个物种,如生活在两个池塘的鲤鱼,①错误;具有一定形态结构和生理功能,能相互交配且产生可育后代的一群生物个体是一个物种,②正确;隔离是形成新物种的必要条件,产生生殖隔离是形成新物种的标志,③正确;在物种形成过程中必须有生殖隔离,不一定有地理隔离,④错误。
2.下列关于物种和种群的说法中错误的是( C )
A.同一种群一般不存在地理隔离
B.同一物种可包括多个种群
C.同一物种不存在隔离
D.不同物种一定存在生殖隔离
解析:同一种群是生活在同一区域中的同种生物的总和,一般不存在地理隔离;同一物种可分散在不同区域,形成多个种群;同一物种不存在生殖隔离,但可能存在地理隔离;不同物种一定存在生殖隔离。
3.同种生物的不同种群,由于突变和选择因素不同,其基因组成可能会朝不同方向改变,导致新物种的形成,下列相关叙述正确的是( D )
A.物种的形成可以不经过隔离
B.生物进化过程的实质在于有利变异的保存
C.基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向
D.自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率
解析:物种的形成可以不经过地理隔离,但必须要有生殖隔离;生物进化过程的实质是种群基因频率的改变;生物进化的方向由自然选择
决定。
4.一岛屿上有某植物种群a,由于地壳运动,种群a被分割成两个不同的种群b和种群c,若干年后,植物种群b和种群c的花期如图所示。下列叙述正确的是( A )
A.由于花期不同,种群b和种群c不能相互传粉
B.若种群b和种群c植株的形态没有显著差异,则二者仍属于同一
物种
C.该实例说明,长期的地理隔离是新物种形成的必要条件
D.突变和基因重组、自然选择、地理隔离是新物种形成的三大环节
解析:b、c的花期不同,故无法相互传粉;b、c无法进行基因交流,可能存在生殖隔离,即属于不同的物种;该实例不能说明地理隔离是新物种形成的必要条件;突变和基因重组、自然选择、隔离是新物种形成的三大环节。
5.如图表示种群与物种的关系,下列关于它们的叙述错误的是( C )
A.从图中可以看出,一个物种可以有很多种群,地理隔离阻碍了这些种群进行基因交流
B.若物种2是由物种1进化形成的,则物种2一定发生了基因频率的改变
C.由物种1形成物种2的必要条件是地理隔离
D.若种群1与种群2的基因频率都发生了改变,则这两个种群都在
进化
解析:同一物种的不同种群间不存在生殖隔离,只是因为地理隔离阻碍了基因交流,若没有地理隔离,同一物种的不同种群仍可进行基因交流;种群基因频率的改变达到生殖隔离,则进化为不同的物种,故物种2与物种1相比一定发生了基因频率的改变;由地理隔离达到生殖隔离,是物种形成的常见形式,但不是唯一形式,物种形成的必要条件是生殖隔离;生物进化的实质是种群基因频率发生改变,故种群1和种群2都发生了进化。
6.为判断生活在不同地区的两个种群的植物是否属于同一物种,下列做法可行的是( C )
A.观察二者的性状是否相同
B.观察二者能否相互传粉
C.观察二者的杂交子代是否可育
D.观察二者的花期是否相同
解析: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,若二者能交配且杂交子代可育,则两个种群属于同一物种,若两个种群之间形成了生殖隔离,即两者不能交配,或交配产生的后代不育,则两个种群属于不同物种。
7.加拉帕戈斯群岛上不同地雀的形成过程是( D )
A.地理隔离→基因突变→物种形成
B.地理隔离→突变和基因重组→生殖隔离→物种形成
C.地理隔离→自然选择→物种形成
D.地理隔离→突变和基因重组→自然选择→生殖隔离→物种形成
解析:加拉帕戈斯群岛上不同地雀的形成过程是原来同一种地雀分布到不同的岛屿上,形成不同种群的地雀,不同岛屿之间存在地理隔离,由于地理隔离的存在,使不同种群的地雀不能进行基因交流,不同种群产生的突变和基因重组不同。不同的自然环境对变异起的选择作用不同,不同种群的基因库出现差异,当不同种群基因库差异足够大时,种群之间产生生殖隔离,形成不同物种。
8.据明朝《朱砂鱼谱》记载:“蓄类贵广,而选择贵精,须每年夏间市取数千头,分数十缸饲养,逐日去其不佳者,百存一二,并作两三缸蓄之,加意爱养,自然奇品悉备。”其中“逐日去其不佳者”和“分数十缸饲养”的作用分别是( D )
A.自然选择,地理隔离
B.人工选择,生殖隔离
C.自然选择,生殖隔离
D.人工选择,地理隔离
解析:根据题干信息“逐日去其不佳者”可知,这种育种方法属于选择育种,是人为选择去除生长状态不好的个体,属于人工选择;在育种中,采取隔离措施,可防止个体间相互交配而使基因混杂,对新品种的形成具有重要作用,“分数十缸饲养”的作用是为了保证地理隔离。
9.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。据此回答下列问题。
(1)在遗传学和进化论研究中,物种是指能够在自然状态下相互交配并产生 的一群生物。物种a的两个种群a1和a2由于地理上的障碍而不能发生基因交流,这种现象叫作 。
(2)由于a1和a2发生的突变和 可能不同,食物和栖息条件互不相同,通过 保留下来的基因也不相同,久而久之,a1和a2的
就会形成明显的差异,从而进化出b和c两个物种。
(3)c和d虽然生活在同一区域,但已经不能相互交配,这说明它们之间存在 。
解析:(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。同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群,使种群间不能发生基因交流的现象叫作地理隔离。(2)由于基因突变具有不定向性,故种群a1和a2发生的突变和基因重组可能不同,又因为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。(3)c和d虽然生活在同一区域,但已经不能相互交配,这说明它们之间存在生殖隔离,是两个不同的物种。
答案:(1)可育后代 地理隔离 (2)基因重组 自然选择 基因库 (3)生殖隔离
10.加拉帕戈斯群岛由许多互不相连、彼此独立的小岛组成。达尔文在环球考察中发现该群岛上有地雀13种,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、形状、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,从而彼此之间逐渐形成 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)分析题图可知,加拉帕戈斯群岛不同种的地雀都是由南美洲地雀这一共同祖先进化而来的。(2)不同的小岛的地理环境不同,食物来源不同,对不同小岛上地雀的突变和基因重组进行了不同的自然选择,使得每一种地雀喙的大小、形状、尺寸等性状存在差异。(3)由于各小岛彼此独立,生活在这些小岛上的原始地雀由于地理障碍不能进行基因交流,即存在地理隔离,在长期进化历程中,各个小岛上的地雀分别累积各自的变异,从而彼此之间逐渐形成生殖隔离,最终形成了新物种。(4)一定区域内所有同种生物个体的总和称为一个种群,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种群;种群是生物进化的基本单位。(5)生物的多样性包含遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性,加拉帕戈斯群岛上的13种地雀体现了生物的物种多样性。
答案:(1)南美洲地雀
(2)食物 自然选择
(3)地理 生殖
(4)种群 基本单位
(5)物种
11.某一小岛上的野兔原种种群由于某种原因造成部分个体分别迁移到了两个其他的小岛上。如图表示野兔原种进化的过程,下列相关说法不正确的是( C )
A.新物种1、新物种2与原物种间必然存在生殖隔离
B.由野兔原种形成新物种显示了物种形成的一种方式,即经过长期地理隔离而达到生殖隔离
C.图中X、Y、Z表示物种形成过程的三个基本环节,其中只有Y过程会引起种群基因频率的改变
D.长期地理隔离导致生殖隔离的根本原因是种群基因频率的定向
改变
解析:新物种形成的标志是产生生殖隔离,所以新物种1、新物种2与原物种间必然存在生殖隔离;分析题图可知,该图是由地理隔离产生生殖隔离而形成新物种的模型;图中X、Y、Z分别表示突变和基因重组、自然选择、隔离,是新物种形成过程的三个基本环节,其中X、Y、Z过程都会引起种群基因频率的改变;长期地理隔离导致生殖隔离是由于种群基因库产生了很大的差异,其根本原因是种群基因频率的定向改变。
12.甲海岛上的某种鸟一部分迁徙到乙、丙两个海岛(三个岛屿相互隔绝),如图所示为刚迁入时和迁入多年后决定羽毛颜色的相关基因的调查结果(B—黑色、b—灰色、B1—黄色)。下列推测正确的是( B )
A.三个海岛上的这种鸟既存在地理隔离,又存在生殖隔离
B.迁入新海岛的鸟与原种群突变和基因重组的方向是不同的
C.甲、丙两个海岛的相同环境决定羽毛颜色朝着相同方向进化
D.乙海岛的环境促进羽毛颜色基因发生定向突变,产生B1基因
解析:三个海岛上的这种鸟之间存在地理隔离,但是无法确定是否存在生殖隔离;不同种群的突变和基因重组是独立的,迁入新地点的种群和原种群在变异的方向上突变是不定向的,是不同的;多年后,对于甲海岛上的种群而言,b的基因频率下降,而对于丙海岛上的种群而言,b的基因频率上升,故甲、丙两个海岛上鸟类羽毛颜色进化的方向是不同的;基因突变是不定向的,环境通过选择作用对这些突变后的基因进行了选择。
13.某小岛上生活着两种棕榈科植物。研究认为在200万年前,它们的共同祖先迁移到该岛时,一部分生活在pH较高的石灰岩上,开花较早;另一部分生活在pH较低的火山灰上,开花较晚。由于花期不同,不能相互传粉,经过长期演变,最终形成两个不同的物种。下列有关叙述正确的是( C )
A.这两个物种的形成是定向变异的结果
B.最初迁移到该岛时,两个种群的基因库差别较大
C.花期不同阻碍了基因交流,最终形成了生殖隔离
D.若将这两种植物种植在相同环境中,它们能杂交产生可育后代
解析:变异是不定向的;最初迁移到该岛时,两个种群的基因库差别不大;花期不同阻碍了基因交流,最终形成了生殖隔离,形成两个不同的物种;不同的物种由于存在生殖隔离,因此不能杂交,即使杂交也不能产生可育后代。
14.如图甲、乙是不同的进化类型示意图,a、b、c、d表示不同物种。下列叙述不正确的是( D )
A.可利用核酸分子杂交或分析生物体内的蛋白质种类等手段来判断物种间的亲缘关系
B.a、b由共同的原始祖先进化而来,但两者之间存在生殖隔离
C.海豚和鲨鱼外表相似但亲缘关系较远,可用图乙表示
D.甲、乙两图不能说明自然选择在进化中的作用
解析:据图可知,甲、乙两种进化方式不同。因为核酸、蛋白质等分子具有物种特异性,可利用核酸分子杂交或分析生物体内的蛋白质种类等手段来判断物种间的亲缘关系;a、b属于两个不同的物种,两者之间存在生殖隔离;海豚和鲨鱼属于两个不同的物种,亲缘关系较远,但外表相似,可用图乙表示;甲、乙两图中物种进化的方向不同,这是自然选择不同造成的,故甲、乙两图能说明自然选择在进化中的作用。
15.某昆虫的翅可按长度分为残翅、中翅和长翅,且残翅昆虫不能飞行,翅越长运动能力越强,不同翅型是由基因突变产生的。分析并回答下列问题。
(1)如果有两个较小的此种昆虫的种群分别迁入了甲、乙两个岛屿,其中甲岛食物匮乏,飞行能力强的昆虫更容易获得食物,而乙岛经常有大风,善于飞行的昆虫反而容易被吹入大海淹死,我们能从这一事实得到的结论是 。
(2)若干年后,甲岛形成的昆虫种群A与乙岛形成的昆虫种群B再次相遇,但它们已经不能相互交配,说明两种群的 已存在很大差异,导致它们之间最终形成了 ,而产生这种差异的原因是
(答出一点即可)。
(3)现有1 000只该种昆虫迁入丙岛屿,其中基因型为AA的个体550只,Aa的个体300只,aa的个体150只,如果不考虑自然选择和突变,昆虫个体进行自由交配,且每只昆虫的繁殖能力相同,则繁殖3代以后,该种群中A的基因频率为 ,Aa的基因型频率为 。
解析:基因型为AA的个体550只,Aa的个体300只,aa的个体150只,因为自由交配,所以繁殖3代后基因频率不变,A=(550×2+300)/
2 000×100%=70%,a=(150×2+300)/2 000×100%=30%,Aa基因型频率为70%×30%×2=42%。
答案:(1)基因突变的有害和有利不是绝对的,而是取决于生物的生存环境
(2)基因库 生殖隔离 A、B两种群发生的可遗传变异不同;A、B两种群存在地理隔离,种群间不能进行基因交流;甲、乙两岛自然选择的作用不同,导致基因频率改变的方向不同(答出任意一点即可) (3)70% 42%(共30张PPT)
第6章 生物的进化
新课程标准内容 学科核心素养
1.尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同的祖先。
2.尝试通过细胞生物学和分子生物学等知识,说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征。
3.举例说明种群的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。
4.阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加。
5.说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。
6.概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心,为地球上的生命进化史提供了科学的解释。
7.阐明变异、选择和隔离可导致新物种形成。 1.生命观念:本章主要形成生命的进化与适应观。通过化石分析,认同达尔文共同由来学说,认同生物是不断进化的,当今的各种生物都有着共同祖先;基于对可遗传变异的分析和概括,理解突变和重组是不定向的,只能为进化提供原材料;而自然选择是定向的,使种群基因频率发生定向改变,决定生物进化的方向,达成科学的进化观。
2.科学思维:本章形成的科学思维有归纳概括法、比较分析法、模型构建等。通过对化石、比较解剖学和胚胎学证据进行比较、分析、归纳、概括,说明当今生物具有共同的祖先;基于实验事实和证据,构建物种形成的一般过程,形成科学思维。
3.科学探究:基于给定的条件,探究自然选择对种群基因频率的影响。
4.社会责任: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;基于生物多样性形成的原因,关注生物多样性,保护生物多样性。
第1节 生物有共同祖先的证据
学习目标
1.通过对化石、比较解剖学和胚胎学证据进行比较、分析、归纳、概括,说明当今生物具有共同的祖先。
2.说明当今生物在新陈代谢、DNA的结构与功能等方面具有许多共同特征,从细胞和分子水平佐证当今生物具有共同的祖先。
3.基于对丰富多样的生物具有共同祖先的认识,认同生物的统一性,摒弃人类中心主义的观点。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 地层中陈列的证据——化石
建立概念·达成素养
问题探究
活动1:分析教材P101的图6-2,仔细观察不同地层中各类化石的分布情况,思考下列问题。
问题(1):生物化石在地层中的分布有何规律
提示:地球的地层形成有早有晚,不同的地层中有不同的生物化石。对不同地层中的化石进行比较分析发现,越是古老地层中成为化石的生物越简单、低等,越晚形成的地层中成为化石的生物越复杂、高等。
问题(2):通过这个化石证据,能不能说出哺乳类、爬行类、鱼类、两栖类的进化顺序
提示:能。根据这四类生物在地层中出现的先后顺序,可以判断出它们的进化顺序为鱼类→两栖类→爬行类→哺乳类。
问题(3):你是运用了什么思维方法作出进化顺序的判断
提示:运用了比较分析的方法。
问题(4):教材图6-2所示资料支持达尔文的共同由来学说吗
提示:支持。根据生物化石在地层中出现的先后顺序,可以证实生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。
活动2:阅读教材P101“思考·讨论”的第2个资料,思考下列问题。
问题(5):为什么说赫氏近鸟龙化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力
证据
提示:赫氏近鸟龙化石的身体骨架与恐龙非常接近,后肢发达,显示其善跑不善飞,这些相同的特点说明二者存在亲缘关系;但其骨架周围有清晰的羽毛印痕,显示其后肢和尾部都有飞羽,这一不同的特点说明赫氏近鸟龙是在原始恐龙的基础上进化而来的。因此,赫氏近鸟龙化石为鸟类起源于恐龙的假说提供了有力证据。
活动3:阅读教材P101“思考·讨论”的第3个资料,思考下列问题。
问题(6):早期古人类化石是否支持人猿共祖说 试说明理由。
提示:支持。早期古人类化石上肢骨的结构与黑猩猩相似,适于攀缘,下肢骨又与现代人类接近,适于直立行走,说明人类与猿有着共同的祖先。
问题(7):这一证据还证明了什么
提示:人类也是进化的产物。
归纳总结
地层中陈列的证据——化石
(1) 是研究生物进化最直接、最重要的证据。
(2)生物进化规律:通过研究化石和其他进化证据可以发现,从生活环境的角度看,生物进化是由 到 ;从形态结构的角度看,是由 到
;从生物分类地位的角度看,是从 到 。
化石
水生
陆生
简单
复杂
低等
高等
即时应用
A
1.科学家在地层中发现,在最底层只有水生动物的化石,在中间地层中水生动物化石占多数,有少数的陆生动物化石,而越往上陆生动物化石越多,由此看出生物在生活环境方面的进化趋势是( )
A.从水生到陆生 B.从简单到复杂
C.从陆生到水生 D.从低等到高等
解析:科学家发现,最古老的生物化石为水生生物,并且在越早形成的地层里,水生生物的化石越多,在越晚形成的地层里,陆生生物的化石越多,这一事实说明了生物在生活环境方面的进化方向是从水生到陆生。
2.一位古生物学家研究岩石层中的化石层时,鉴定出了一个物种。他认为这个物种在一个较长的历史年代中没有发生什么变化。他作出这个判断的依据是( )
A.该物种的化石出现在较老的岩石层中
B.该物种的化石出现在较新的岩石层中
C.该物种的化石出现在较老和较新的岩石层中
D.该物种的化石在岩石层中从未出现过
解析:该物种的化石出现在较老和较新的岩石层中,说明该物种经历了较长的历史年代都没有发生太多的变化。
C
新知探究二 当今生物体上进化的印迹——其他方面的证据
问题探究
资料1:图1分别为人和其他脊椎动物不同时期胚胎的比较,图2是人的上肢和其他动物的前肢骨骼的比较。请思考下列问题。
问题(1):根据图1可以看出,人和其他脊椎动物在胚胎发育初期,不仅外形相似,而且在结构上都有鳃裂和尾,这说明了什么 到了胚胎发育晚期,除鱼之外,人和其他脊椎动物的鳃裂都消失了,人的尾也消失了,这又说明了什么
提示:胚胎在结构组成方面相同,说明这些生物是由共同原始祖先进化而来的;在形态方面不一样,又说明这些生物在不同的环境中向着不同方向进化。
问题(2):根据图2观察,人的上肢、猫的前肢、鲸的鳍和蝙蝠的翼,它们在结构组成方面相同吗 这说明了什么 它们在形态功能方面一样吗 这又说明了什么
提示:结构组成相同,说明这些生物都起源于一个共同的原始祖先,并且共同原始祖先生活在水中。形态不同,说明这些器官在进化过程中,由于它们生活环境的不同,为适应不同的生活环境,逐渐出现了形态和功能上的不同,体现了生物与环境相适应的特点。
资料2:根据下图提供的几种动物的DNA碱基序列与人类相比较的数据以及有关知识,回答下列问题。
问题(3):哪一种灵长类动物和人类的亲缘关系最近 为什么
提示:黑猩猩。因为黑猩猩与人类的DNA碱基序列有99.01%相同,比另外两种动物都高,且与人类开始分歧进化的时间比另外两种动物都短。
问题(4):为什么人类、黑猩猩和大猩猩能够产生相同或相似氨基酸顺序的酶和激素
提示:因为黑猩猩和人类DNA的碱基序列有99.01%相同,大猩猩与人类有98.9%相同,而基因控制合成的蛋白质包括酶和蛋白质类激素。
归纳总结
其他进化证据的比较
共同的原始祖先
项目 证据 结论
比较解剖学证据 蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢所在部位和结构组成相似 它们的起源相同,都是由
进化而来的
胚胎学
证据 脊椎动物和鱼在胚胎发育早期都有相似的鳃裂和尾出现,随着发育的进行,除鱼以外,其他动物和人的鳃裂和尾都消失了 脊椎动物和人都是由
进化而来的,它们之间存在着或远或近的亲缘关系;原始祖先生活在水中
共同的祖先
共同的祖先
细胞水平的证据 生物都有能进行代谢、生长和增殖的细胞,细胞有共同的物质基础和结构基础 支持生物由 进化而来
分子水平的证据 不同生物的 和蛋白质等大分子物质既有共同点,又有差异 生物有共同的原始祖先;生物不同种类之间亲缘关系的远近不同
DNA
即时应用
C
3.下列关于基因序列比较的叙述中不正确的是( )
A.基因序列指的是基因中的碱基序列
B.通过比较不同生物的同一类基因(如血红蛋白基因)中的碱基序列可以得知它们的亲缘关系远近
C.比较猪的胰岛素基因和人的胰高血糖素基因的碱基序列可以了解人与猪的亲缘关系远近
D.必须先将不同生物的基因序列进行测序,才能将基因中的遗传信息进行比较
解析:人类的胰岛素基因和胰高血糖素基因不是同一类基因,碱基序列也不相同,所以比较猪的胰岛素基因和人的胰高血糖素基因的碱基序列不能说明它们亲缘关系的远近。
4.蟒蛇外形上没有四肢,但它的体内还保留着后肢骨的残余,说明蟒蛇起源于有四肢的动物。这属于生物进化的( )
A.胚胎学证据
B.比较解剖学证据
C.细胞和分子水平的证据
D.化石证据
B
解析:由题意可知,该种证据更符合比较解剖学的内容。
联系实际·素养落实
[科技情境]
科学家运用分子生物学技术分析甲、乙、丙、丁四种不同动物的血红蛋白,发现构成这四种动物血红蛋白的氨基酸与人体血红蛋白存在不同程度的
差异。
知识迁移·培养能力
探究:(1)根据血红蛋白的差异,能否推断四种动物与人的亲缘关系的远近 为什么
提示:能。蛋白质是生命活动的主要承担者,所以可以通过比较人与四种不同动物血红蛋白的氨基酸序列,以确定四种动物与人的亲缘关系的远近,血红蛋白的氨基酸序列差别越小,与人的亲缘关系越近。
(2)假若丙、丁两种动物的血红蛋白差异最大,由此推测两种动物的共同祖先生活年代距今 (填“越早”或“越晚”),为什么
提示:越早。两种动物的共同祖先生活的年代距今越早,这两种动物的血红蛋白产生差异的时间也越早,差异性可能越大。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.化石是研究生物进化最直接、最重要的证据。
2.比较解剖学方面的证据主要是分析不同生物的同源器官在结构和组成上的相似性来说明生物由共同的祖先进化而来。
3.不同生物胚胎发育方面的相似性也说明了不同生物具有共同的祖先。
4.在细胞和分子水平等方面,现存的生物也具有许多共同的特征,也可以说明它们具有共同的祖先。
随堂反馈
1.下列各组器官在结构上相似的是( )
A.人的手和蝙蝠的翼
B.鲨鱼的鳍和虎鲸的鳍
C.蝗虫的翅和家鸽的翼
D.猫的前肢和马的前肢
D
解析:人的上肢和蝙蝠的翼在结构上相似;鲨鱼的鳍和虎鲸的鳍、蝗虫的翅和家鸽的翼在结构上完全不同;猫的前肢和马的前肢是同源器官,在结构上很相似。
2.已知物种A的化石比物种B的化石在地层中出现晚得多,由此可知( )
A.物种A比物种B数量多
B.物种A比物种B结构复杂
C.物种A一定是从物种B进化而来的
D.物种B一定是从物种A进化而来的
解析:生物进化的顺序是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。
B
3.鱼、蝾螈、龟、鸡、猪、牛、兔7种脊椎动物和人的早期胚胎都有鳃裂和尾,这说明( )
A.它们的胚胎相似
B.脊椎动物和人的早期胚胎用鳃呼吸
C.它们的早期胚胎都有游水能力
D.脊椎动物和人都是由古代原始的有鳃有尾的共同原始祖先进化来的
解析:由题意可知,鱼、蝾螈等7种脊椎动物和人的早期胚胎都有鳃裂和尾,这说明脊椎动物和人都是由古代原始的有鳃有尾的共同原始祖先进化
来的。
D
4.如图为四个物种的进化关系树,图中百分数表示各物种与人类DNA的相似度,DNA碱基进化速率按1%/百万年计算。下列相关叙述不合理的是( )
A.四个物种是由共同祖先进化形成的
B.不同生物的DNA差异的大小能揭示它们在进化史上出现的顺序
C.人类与黑猩猩的DNA差异经历了约99万年的累积
D.大猩猩和人类的亲缘关系,与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同
D
解析:四个物种的DNA相似度很高,依据进化论的观点可知它们由共同祖先进化而来;不同生物的DNA差异的大小揭示了它们在进化史上出现的顺序;人类与黑猩猩的DNA差异百分比是0.99%,而碱基进化速率为1%/百万年,通过计算可知人与黑猩猩的DNA差异经历了99万年左右的积累;由DNA的差异百分比可知,人与大猩猩的亲缘关系比大猩猩与非洲猴的亲缘关系近得多。
5.分析四种不同动物(甲、乙、丙、丁)的血红蛋白,发现在构成血红蛋白的数万个氨基酸中,仅有四个位置存在差异,列表如下:
动物 第1位 第2位 第3位 第4位
甲 氨基酸A 氨基酸A 氨基酸A 氨基酸C
乙 氨基酸B 氨基酸C 氨基酸A 氨基酸A
丙 氨基酸A 氨基酸B 氨基酸C 氨基酸E
丁 氨基酸A 氨基酸A 氨基酸A 氨基酸E
回答下列相关问题。
(1)据此推测,血缘关系最近的两种动物是 。
(2)作出上述判断的依据: 。
解析:生物与生物之间的亲缘关系越近,其化学结构越相似;亲缘关系越远,其化学结构的差异越大。甲与丁之间只有第4位氨基酸不同,其余均相同,在四者之中,甲和丁的差别最小,所以其亲缘关系最近。
答案:(1)甲与丁 (2)甲与丁的血红蛋白的氨基酸组成仅有一个位置不
同,差异最小(共26张PPT)
第2节 自然选择与适应的形成
学习目标
1.理解适应的含义,列举实例认同适应的普遍性和相对性。
2.能运用自然选择学说解释生物的适应性和多样性的形成,说明适应是自然选择的结果。
3.了解生物进化观点对人们思想观念的影响。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 适应的普遍性和相对性
建立概念·达成素养
问题探究
资料1:分析下列实例,并思考回答下列问题。
(1)许多鱼类背部颜色深,腹部颜色浅,从上往下看,与水底颜色一致,从下往上看,却又像天空。
(2)毒蛾的幼虫多具有鲜艳的色彩和斑纹,误食这种幼虫的小鸟常被毒毛损伤口腔黏膜,使鸟再次再到它,便不再去吃它。毒蛾幼虫身体上的色彩和斑纹是一种警戒色。
问题(1):以上实例说明了什么
提示:现存的各种生物对其生活的环境都有一定的适应性,即适应是普遍存在的。
资料2:分析实例,并思考回答下列问题。
雷鸟在冬季来临前将羽毛换成白色的,这有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。当有一年下雪推迟时,雷鸟白色的羽毛与周围环境色彩就不一致了,反而易被天敌发现。
问题(2):上述实例说明了什么 分析原因。
提示:说明适应是相对的,并不是绝对的、完全的适应。产生适应相对性的原因,就外因看,是因为生物生存的环境不断发生变化;就内因看,是因为生物的遗传具有稳定性的一面,不会因环境变化立即改变其遗传特性;从进化的角度看,适应是自然选择的结果。
归纳总结
适应的普遍性和相对性
(1)适应包括两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的 ;二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的 中生存和繁殖。
(2)适应的特点:既具有 ,也具有 。
(3)在降雪晚而少的冬季,雷鸟因羽毛换成白色反而易被捕食者发现,这种现象在生物学上称为适应的相对性,其根本原因是 .
。
功能
环境
普遍性
相对性
遗传的稳定性与环境不断变
化之间的矛盾
即时应用
B
1.刺猬背部布满硬刺,遇敌害时,身体蜷缩成团,使硬刺竖起,以保护自己,但有时却被狐狸抛向空中,当其落地伸展躯体时便被吃掉。这个例子说明
了 ,造成该现象的根本原因是 。( )
A.适应的普遍性 自然选择是定向的
B.适应的相对性 环境条件的不断变化
C.适应的多样性 变异是不定向的
D.自然选择的定向性 现存生物对环境的适应是绝对的
解析:“刺猬背部布满硬刺,遇敌害时,身体蜷缩成团,使硬刺竖起,以保护自己”体现了适应的普遍性;“但有时却被狐狸抛向空中,当其落地伸展躯体时便被吃掉”,本题中强调的是刺猬被狐狸吃掉,说明适应的相对性,造成该现象的根本原因是环境条件的不断变化。
新知探究二 适应是自然选择的结果
问题探究
资料1:如图是长颈鹿进化过程模型之一,据图思考下列问题。
问题(1):请运用拉马克进化学说的观点解释长颈鹿脖子形成的原因。
提示:拉马克认为长颈鹿要吃高处的树叶,因此它们想要长颈,于是天天使劲地将颈伸长,这种因用进废退获得的性状可以遗传给后代,形成了现在的长颈鹿。
问题(2):请你从历史意义和存在的不足角度,评价拉马克的进化学说。
提示:从历史意义的角度评价为,①反对神创论和物种不变论;②拉马克是历史上第一个系统地提出了进化理论的学者。
从进化学说的不足角度评价为,①拉马克提出的用进废退和获得性遗传的观点缺少科学证据的支持,大多来自主观臆测;②拉马克过于强调环境的变化直接导致物种的改变。
资料2:结合下图,试着用达尔文的自然选择学说思考下列问题。
问题(3):长颈鹿祖先的颈和前肢的长短有差异吗 由此说明什么问题
提示:有差异。说明变异是不定向的。
问题(4):在旱季缺乏青草的时期,长颈鹿中颈和前肢长短不同的个体生存机会相等吗 由此说明什么问题
提示:生存机会不相等。长颈鹿中颈和前肢长些的个体,在生存斗争中容易得到食物,从而得以生存并繁殖,说明食物在长颈鹿变异个体的生存和淘汰过程中起到了选择作用。
问题(5):长颈鹿之间为什么会出现生存斗争
提示:一是长颈鹿通过过度繁殖产生大量的个体;二是生存资源是有限的。
问题(6):长颈鹿中颈较长的个体能吃到树叶而生存下来,颈较短的个体吃不到树叶而死亡,这种选择的结果达尔文是如何描述的
提示:适者生存,不适者被淘汰。
问题(7):请建构达尔文自然选择学说的解释模型。
提示:
问题(8):请对达尔文的自然选择学说作出合理的评价。
提示:①贡献包括a.相对系统地解释了生物进化的原因;b.较好地解释了生物的多样性和适应性;c.反对神创论和物种不变论,为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。
②局限性包括a.对于遗传和变异的本质,未能作出科学的解释;b.对生物进化的解释也局限于性状水平。
归纳总结
达尔文自然选择学说与拉马克进化学说的比较
不定向
比较项目 达尔文自然选择学说 拉马克进化学说
区
别 变异 变异是 的,本来就有的,环境和生物的意愿都不能决定生物变异的方向 变异是 的,环境和动物的意愿可以决定变异的方向
适应
环境 有利变异→适者 ;不利变异→不适者被 . 环境和动物的意愿决定变异,且都适应环境
进化
方向 决定 决定
联系 均承认生物非神所造,而是由更古老的生物进化而来,即由简单→复杂、低等→高等进化而来,且生物进化都是“渐变”的结果
定向
生存
淘汰
自然选择
生物自身
即时应用
B
2.在某山谷发现趾间有蹼和无蹼的两种老鼠,1900年筑坝使此山谷成为沼泽。现在人们发现,山谷中绝大多数老鼠有蹼,偶尔才能找到一只没有蹼的老鼠。下列四种解释中正确的是( )
A.山谷环境的改变,使无蹼向有蹼方向变异
B.有蹼鼠对沼泽环境适应性强,成活率提高
C.老鼠的有蹼性状主要由环境控制
D.蹼有利于在沼泽中活动,使无蹼鼠长出了蹼
解析:有蹼性状是由遗传物质控制的,而不是由环境控制的;性状是被保留还是被淘汰是由环境决定的,适应环境的性状将被保留下来。
3.如图以长颈鹿的进化为例说明达尔文的自然选择学说。以下说法不正确的是( )
A.长颈鹿个体之间存在许多性状差异,如颈和前肢的长短不同
B.生物产生后代的数量往往超过生活环境所能承受的数量,从而引起生存斗争
C.颈和前肢长些的个体,在生存斗争中容易得到食物,从而得以生存并繁殖
D.自然选择是定向的,现存的长颈鹿全部适应现有的环境
D
解析:自然选择是定向的,是通过生存斗争来实现的。在自然选择的作用下,长颈鹿发展的方向是适应环境,但是适应是相对的,并非现存的全部个体均适应环境。
联系实际·素养落实
[生活情境]
一种水生小动物水蚤,在25 ℃环境中能正常生活。若将其置于20 ℃环境
中,部分个体能正常生活,若将20 ℃环境中能正常生活的个体置于28 ℃环境中,全部死亡。
探究:(1)水蚤在25 ℃环境中能正常生活,若将其置于20 ℃环境中,部分个体能正常生活。请从生物的变异与环境相适应的角度分析原因。
提示:在25 ℃环境条件下能正常生活的水蚤存在着变异,这种变异的水蚤既适应25 ℃环境也适应20 ℃环境。
知识迁移·培养能力
(2)20 ℃环境中部分个体能正常生活,若将这部分正常生活的个体置于
28 ℃环境中,全部死亡。请从适应的角度分析原因。
提示:适应具有相对性。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.适应的含义:生物的形态结构适合于完成一定的功能;生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定环境中生存和繁殖。
2.拉马克彻底否定了物种不变论,提出了对生物的适应性进行解释的“用进废退”和“获得性遗传”的观点。
3.达尔文的自然选择学说对适应的科学解释是在生存斗争中,某些可遗传的有利变异将赋予个体在特定环境中生存和繁殖的优势,通过自然选择,这些可遗传的有利变异逐渐积累,导致生物更好地适应特定的环境,不断出现适应各种环境的生物新类型。
随堂反馈
1.如果环境剧变或某种植物病害暴发,如图所示的哪种植物的生存概率最大( )
A.栽培小麦 B.栽培玉米
C.野生小麦 D.野生玉米
C
解析:由题图分析可知,野生小麦的遗传多样性最为丰富,为进化提供了更多原材料,当环境发生剧变时,更容易适应环境的变化。
2.达尔文的自然选择学说能科学地解释( )
A.生物遗传和变异的本质
B.生物的适应性和多样性
C.自然选择如何对可遗传的变异起作用
D.生物的应激性
解析:自然选择学说的中心论点是适者生存,不适者被淘汰,因此达尔文的自然选择学说科学地解释了生物的适应性和多样性。
B
3.随着抗生素的广泛应用,耐药细菌不断出现,抗生素在不久的将来有可能失去杀菌的功效。抗生素对细菌抗药性的产生所起的作用是( )
A.抗生素的不断使用,使细菌逐渐适应而产生抗药性
B.细菌的变异是不定向的,抗生素对细菌进行了定向选择
C.细菌的变异是定向的,抗生素对细菌进行了定向选择
D.抗生素使细菌产生了定向变异
解析:抗生素是一类广谱杀菌药物,对细菌具有杀灭作用,同时具有选择作用,抗生素没有杀灭所有的细菌,原因是细菌中有经过变异产生的对抗生素有抗性的个体,抗生素杀灭不具有抗性的个体,即对细菌的不定向变异进行了定向选择。
B
4.18世纪,英国曼彻斯特地区的桦尺蛾栖息在长满地衣的浅色树干上,大多数桦尺蛾体色是浅色的,少数深色;100年后,工业污染把树皮熏成黑褐色,深色桦尺蛾变成了常见类型,浅色却成了少数。下列有关桦尺蛾体色由浅变深现象的分析,错误的是( )
A.桦尺蛾体色的深或浅是可以遗传的性状
B.树干变成黑褐色是桦尺蛾种群体色变化的环境条件
C.食虫鸟对桦尺蛾种群体色的变化起到了选择作用
D.环境条件改变后桦尺蛾主动改变体色以适应新的环境
D
解析:桦尺蛾体色的深或浅是由遗传物质决定的,因此是可以遗传的性状;生物适应环境,树干变成黑褐色是桦尺蛾种群体色变化的环境条件;食虫鸟容易捕食与环境反差大的桦尺蛾,而与环境颜色相似的桦尺蛾,食虫鸟不易发现,因此食虫鸟对桦尺蛾体色的变化起到了选择作用;环境条件改变后是环境对桦尺蛾的体色进行了选择,不是桦尺蛾主动改变体色以适应新的环境。
5.如图表示达尔文对现代长颈鹿进化过程的解释,请根据图示回答问题。
(1)长颈鹿祖先过度繁殖的含义是 。长颈鹿的颈和前肢的长短各异,这表明生物变异是 。变异是生物进化的 。
(2)在缺乏青草的时期,有的个体能吃到高处食物而活下来,有的个体因得不到食物而死亡,这个过程叫作 。它是通过生存斗争实现的。
(3)适应有双重含义:一是生物体的 适合于完成一定的功能,二是指生物的 适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。适应是
的结果。
解析:适应环境的个体生存下来,不适者被淘汰是自然选择的必然结果,各种适应是自然选择的结果。自然选择是选择有利于生存的变异,淘汰不利于生存的变异,所以自然选择决定着生物进化的方向。适应是生物与环境相适合的现象。适应是在生物进化的过程中逐渐形成的,是生物改造自己形成适应性状的过程,这是长期自然选择的结果。
答案:(1)后代个体数目超过环境承受的能力 不定向的 原材料 (2)自然选择 (3)形态结构 形态结构及其功能 自然选择(共31张PPT)
第4节 协同进化与生物多样性的形成
学习目标
1.通过对达尔文根据兰花细长的花距推测存在为其传粉的昆虫的分析和讨论,认同进化与适应的基本观点。
2.分析猎豹追捕羚羊的案例并进行综合概括,阐明协同进化的概念。
3.通过观察生物进化的历程示意图,概述生物多样性及其形成的过程,认同保护生物多样性的意义。
4.概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的要点。
5.尝试用协同进化的观点解释生活中的现象,认同生物进化理论等科学结论是不断发展的。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 协同进化
建立概念·达成素养
问题探究
资料1:一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,有一种昆虫生有同样细长的吸管似的口器,可以专门从花距中吸取花蜜,帮助这种兰花传粉。
问题(1):据资料1分析,昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义
提示: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。但这种一对一的关系建立在不受环境影响的条件下,如果环境遭受破坏,一种生物的灭绝就会导致另一种相关生物的灭绝。
资料2:动物学家对生活在非洲大草原一条大河两岸的羚羊进行研究时发现,东岸的羚羊的奔跑速度竟然比西岸的羚羊快得多。经过观察和科学实验,动物学家终于明白,东岸的羚羊之所以强健,是因为它们附近有一个狼群,生存时时处于危险之中。
问题(2):据资料2分析,狼和羚羊之间在进化方面存在怎样的关系
提示:狼和羚羊之间进行相互选择。一方面捕食者所捕食的大多是被捕食者中老年、病弱或年幼的个体,客观上起到促进羚羊种群发展的作用;另一方面狼群中跑得慢的个体由于得不到食物而被淘汰。
问题(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,如某种兰花和专门给它传粉的蛾;也有通过种间斗争实现的,如猎豹和斑马。
资料3:地球上的原始大气中是没有氧气的,但是随着光合生物的出现,使得原始大气中有了氧气,这就为好氧生物的出现创造了前提条件。
问题(4):据资料1、2、3,你能得出怎样的结论
提示:不同物种间存在协同进化,包括种间互助和种间竞争;生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。
归纳总结
(1)协同进化及其结果
之间、 之间在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化。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 。
(2)协同进化的范围及其对无机环境的影响
①范围:生物与生物之间的协同进化仅发生在不同物种之间, 之间不存在协同进化。
②对无机环境的影响: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。
不同物种
生物与无机环境
生态系统
同种生物
即时应用
D
1.某种兰花有细长的花距(如图),花距底部储存着花蜜,这种兰花的传粉需借助具有细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.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
B.花距变长是兰花新物种形成的必要条件
C.蛾口器的特征决定兰花花距变异的方向
D.口器与花距的相互适应是协同进化的结果
解析: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。该种兰花的花距和蛾口器的变异应属于协同进化,不是蛾吸食花蜜的结果。单纯地说蛾的口器特征决定兰花花距变异的方向或蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长均属于片面的结论。新物种形成的必要条件是隔离。花距变长不是兰花新物种形成的必要条件。
2.生物多样性是协同进化的结果。下列事实不属于协同进化的是( )
A.随着工业的发展,大量温室气体排放,全球气温升高
B.随着光合生物的出现,大气中有了氧气,为好氧生物的出现创造了条件
C.生活在草原上的斑马和猎豹都能快速奔跑,是长期相互选择的结果
D.4亿年前形成了原始的陆生植物,随后出现了适应陆地生活的动物
解析:随着工业的发展,大量温室气体排放,全球气温升高,这属于环境污染,不属于协同进化。
A
新知探究二 生物多样性的形成与生物进化理论在发展
问题探究
活动1:阅读教材P120～123,结合图6-13分析生物进化的历程。回答下列问题。
问题(1):最早出现的是哪一种生物 它们生活在什么环境中 这一时期的生态系统的成分是怎样的
提示:古细菌。它们生活在海洋中。这一时期的生态系统是只有生产者和分解者的两极生态系统。
问题(2):多细胞生物大约是什么时期出现的 它们生活在什么环境中 这一时期生态系统的特点是怎样的
提示:大约是在寒武纪。生活在海洋中。由于有大量的动物构成了生态系统的第三级——消费者,使生态系统具有更加复杂的结构。
问题(3):最早登陆的生物是植物还是动物 为什么
提示:最早登陆的是植物,植物为动物的生存提供食物和栖息环境,没有植
物,动物登陆后就无法生存。
问题(4):恐龙是什么时候绝灭的 恐龙绝灭对生物多样性产生怎样的影响
提示:在白垩纪末全部绝灭。恐龙的绝灭为哺乳类的兴盛腾出了空间,使生物进化翻开了崭新的一页。
活动2:生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。试探究分析下列问题。
问题(5):生物多样性产生的直接原因和根本原因是什么 运用进化论观点分析生物多样性形成的原因。
提示:生物多样性的直接原因是蛋白质多样性,根本原因是基因(遗传物质)多样性。生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向的变异进行定向选择的结果。
问题(6):基因多样性、物种多样性及生态系统多样性三者之间的关系是怎样的
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,物种多样性和生态系统多样性又可影响基因多样性。
归纳总结
(1)生物进化的规律
从原核生物到 生物,从无性生殖到 生殖,由简单到复杂,由水生到陆生,由低等到高等。
(2)生物进化的历程
真核
有性
细菌(包括蓝细菌)
无脊椎动物
裸子植物
被子植物
鸟类、哺乳类
自然选择
(3)现代生物进化理论的主要内容
①适应是 的结果。
② 是生物进化的基本单位。
③突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群 的定向改变,进而通过隔离形成新的物种。
④生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境 的过程。
⑤生物多样性是 的结果。
种群
基因频率
协同进化
协同进化
拓展
1.生物多样性的内容
(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:基因的多样性决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原因,蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。
(3)生态系统多样性:生态系统是由生物群落和无机环境共同组成的,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
即时应用
C
3.下列关于协同进化与生物多样性的叙述中错误的是( )
A.不同物种之间可以相互选择协同进化
B.捕食者的存在有利于增加物种的多样性
C.生物多样性的形成就是新物种不断产生的过程
D.生态系统多样性形成的原因可概括为协同进化
解析:生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性;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,生物多样性是协同进化的结果。
4.下列有关生物多样性与进化的叙述中,不正确的是( )
A.蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期协同进化形成的相互适应特征
B.细菌在接触青霉素后会产生抗药性的突变个体,青霉素的选择作用使其
生存
C.异地新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节
D.自然选择能定向改变种群的基因频率,决定了生物进化的方向
B
解析:细菌在未接触青霉素前就产生了抗药性的突变,在青霉素的选择作用下抗药性变异成为有利变异。
联系实际·素养落实
[生活情境]
科研人员向养殖奶牛的牛棚和牛身上喷洒了杀虫剂A,苍蝇几乎死光。过了一段时间,苍蝇又多了起来,又喷洒了杀虫剂A,大多数苍蝇死了,没过多久,苍蝇又多起来,又喷洒了杀虫剂A,如此反复进行了5次,会发现杀虫剂A的效果一次比一次差。
知识迁移·培养能力
探究:(1)科研人员猜测,时间久了,杀虫剂失效了。请你简要解释如何验证科研人员的这个猜测。
提示:将新配制的杀虫剂和原来配制的杀虫剂,分别用于两组相同的且没有接触过该杀虫剂的苍蝇,观察它们的效果。
(2)请用苍蝇抗药性增强来解释杀虫剂的效果一次比一次差的原因。
提示:具有抗药性变异的苍蝇能够生存下来并遗传给下一代,导致杀虫剂A的效果一次比一次差。
课堂小结
完善概念图 关键语句
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,这就是协同进化。
2.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。
3.现代生物进化理论认为: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;生物进化的过程实际上是生物与生物、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。
随堂反馈
1.下列有关协同进化的说法中,错误的是( )
①协同进化可发生在不同物种之间 ②协同进化可发生在生物与无机环境之间 ③猎豹与羚羊之间的“军备竞赛”实现了两者的协同进化 ④研究协同进化无法预测某物种的存在 ⑤捕食者的存在利于生物多样性的形成 ⑥协同进化导致了生物多样性的形成 ⑦种群内部个体间的差异体现了物种多样性
A.②⑥ B.②⑤⑦
C.③⑤⑥⑦ D.④⑦
D
解析:研究协同进化可预测某物种的存在,如达尔文根据某种兰花具有细长花距而预测出为其传粉的某种昆虫应具有吸管似的口器,④错误;种群内部所有个体属于同一物种,个体间的差异体现了基因多样性,不能体现物种多样性,⑦错误。
2.狼和鹿是捕食和被捕食的关系,从进化的角度分析,下列说法中不正确的是( )
A.狼在客观上起着促进鹿进化的作用
B.狼的存在有利于增加物种多样性
C.鹿奔跑速度的加快可加速狼的进化
D.鹿的进化速度比狼的进化速度快
解析:任何一个物种都不是单独进化的,不同物种之间在相互影响中共同进化和发展。狼和鹿互为对方的生物环境,对对方进行选择,相互选择的结果是使双方都朝着快速奔跑的方向进化,它们的进化速度是相当的。
D
3.下列关于生物多样性的叙述,正确的是( )
A.生物多样性包括遗传多样性、个体多样性和生态系统多样性三个层次的
内容
B.生物多样性的形成是不同生物之间、生物与无机环境之间协同进化的结果
C.物种的绝灭不利于生物多样性的形成
D.个别物种的形成或绝灭对其他物种的进化没有影响
解析: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;生物多样性的形成是协同进化的结果,协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展;绝灭的物种一般是不适应环境的,它会被新物种替代,有利于生物多样性的形成;个别物种的形成或绝灭对其他物种存在影响。
B
4.北美洲某种臭虫以当地无患子科植物的气球状蔓生果为食,臭虫需要用锋利的喙刺穿果实,据统计喙长如图1所示;1920年,有人从亚洲引进无患子科的其他树种,其果实的果皮比较薄,据统计到1980年以它为食的臭虫的喙长如图2所示。下列叙述不合理的是( )
A.引进的树种与臭虫间发生了协同进化
B.引进的树种与当地植物存在竞争关系
C.臭虫体内控制喙长度的基因发生突变可能早于引进的树种
D.生活在无患子科植物和引进树种上的臭虫间形成了生殖隔离
D
解析:新树种引进后,臭虫喙长变短,因此它们在相互影响中发生了协同进化;引进的树种与当地植物竞争阳光和土壤中的水分和养分;臭虫体内控制喙长度的基因发生突变的时间可能早于引进新树种的时间,引进的树种只是起了选择作用;生活在无患子科植物和引进树种上的臭虫种群,由于自然选择的差异,基因频率定向改变,导致两个种群的基因库有差异,但从图中无法判断是否已达到生殖隔离的程度。
5.达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,可以为传粉的昆虫提供食物。达尔文认为,这种花的形成绝不是偶然的,肯定存在这样的昆虫,它们生有同样细长的吸管似的口器,可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后,研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
(1)这种兰花与蛾类相互影响、不断发展变化的现象叫作 ,该现象除了发生在不同物种之间,还发生在生物与无机环境之间,导致了
的形成。
解析:(1)兰花与蛾类相互影响、不断发展变化的现象叫作协同进化;协同进化导致了生物多样性的形成。
答案:(1)协同进化 生物多样性
解析:(2)兰花与蛾类的这种高度适应对兰花种群繁衍有利,原因是这有利于兰花传粉和种群繁衍(或答不利,原因是某种生物数量减少对另外一种生物的生存和繁衍产生很大的不利影响)。
答案:(2)有利,有利于兰花传粉、种群繁衍(或答不利,某种生物数量减少对另外一种生物的生存和繁衍产生很大的不利影响)
5.达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,可以为传粉的昆虫提供食物。达尔文认为,这种花的形成绝不是偶然的,肯定存在这样的昆虫,它们生有同样细长的吸管似的口器,可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后,研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
(2)兰花与蛾类的这种高度适应对兰花种群繁衍是否有利,为什么 。
5.达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距,其底部储存着花蜜,可以为传粉的昆虫提供食物。达尔文认为,这种花的形成绝不是偶然的,肯定存在这样的昆虫,它们生有同样细长的吸管似的口器,可以从花距中吸到花蜜。大约50年以后,研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
(3)对传粉的动物来说,花的结构和外形不是唯一的变数,植物所产生的花蜜种类也有不同,有的植物只产生稀释花蜜,有些植物则产生含水量相对较少的高浓度高热值花蜜。研究者发现蝶类更喜欢采集前者,蜂鸟更喜欢采集后者。请对此现象提出合理的解释 。
解析:(3)对传粉的动物来说,花的结构和外形不是唯一的变数,植物所产生的花蜜种类也有不同,有的植物只产生稀释花蜜,有些植物则产生含水量相对较少的高浓度高热值花蜜。研究者发现蝶类更喜欢采集前者,蜂鸟更喜欢采集后者,原因是蜂鸟(恒温动物)相较于蝶类(变温动物)需要高热值花蜜提供更多能量或蜂鸟和蝶类的取食结构不同,与相对应的植物结构相适应或蝶类的身体相对表面积大,(如翅膀薄而宽大)导致水分需求更多。
答案:(3)蜂鸟(恒温动物)相对于蝶类(变温动物)需要高热值花蜜提供更多能量(或蜂鸟和蝶类的取食结构不同,与相对应的植物结构相适应或蝶类的身体相对表面积大,导致水分需求更多)(共23张PPT)
第6章 章末整合提升
一、必备知识——构建知识导图
二、关键能力——发展核心素养
(一)自然选择学说与现代生物进化理论的比较
项目 达尔文的自然选择学说 现代生物进化理论
基
本
观
点 ①遗传和变异是自然选择的内因
②过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料,加剧了生存斗争
③变异一般是不定向的,而自然选择是定向的,自然选择决定生物进化的方向
④生存斗争是自然选择的方式,是生物进化的动力
⑤适应是自然选择的结果
⑥自然选择是一个长期、缓慢、连续的过程 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突变和基因重组提供进化的原材料,自然选择导致种群的基因频率定向改变,进而通过隔离形成新的物种
④生物进化的过程实际上是生物与生物、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
不
同
点 ①不能科学地解释遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理
②着重研究生物个体的进化
③认为物种形成是微小、有利变异积累的结果,没有认识到隔离的作用 ①从分子水平上阐明了自然选择对遗传和变异的作用机理
②强调群体进化,认为种群是生物进化的基本单位
③认识到隔离是物种形成的必要
条件
共
同
点 ①都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性;②都认为变异是进化的原材料;③都认为自然选择决定生物进化的方向
B
[例1] 下列说法符合现代生物进化理论的是( )
A.基因突变的方向和生物进化的方向总是一致
B.种群基因频率的变化趋势能反映生物进化的方向
C.生物进化的实质是种群中有利变异的保存和积累
D.隔离是形成新物种的必要条件,也是生物进化的必要条件
解析:基因突变具有不定向性,不能决定生物进化的方向;生物进化的实质是种群基因频率的变化,所以种群基因频率的变化趋势能反映生物进化的方向;生殖隔离是形成新物种的标志,所以隔离是形成新物种的必要条件,但生物进化的实质是种群基因频率的改变。
(二)生物是不断进化的,生物的适应性是自然选择的结果
1.现今的生物都是由原始的共同祖先进化而来的,生物的多样性是进化的结果。生物具有共同祖先的证据有化石、比较解剖学、胚胎学和细胞和分子水平的证据等。
2.进化的机制:从个体水平看,生物的进化是有利变异不断积累的过程,是适者生存和繁殖、不适者被淘汰的过程;从种群水平看,生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程;从生态系统水平看,生物进化的过程是不同物种之间、生物与无机环境之间协同进化的过程。
3.桦尺蛾的体色发生变化,是对不断变化的环境的适应。
4.加拉帕戈斯群岛上的13种地雀的形成是长期自然选择条件下,种群基因频率定向改变的结果,是对不同的生活环境的适应。
5.兰花长着细长的花距,给该种兰花专门传粉的昆虫是有细长口器的蛾,它们发生了协同进化。
解析:在生存斗争中,捕食者和被捕食者之间进行着相互选择,自然选择决定生物进化的方向,自然选择可使种群基因频率发生定向改变,使不同的种群基因频率改变的方向不同。
[例2] 在北极的一个山脉中,原始的狼已经进化成了在体格和生活习性上不同的变种,其中一种狼的体重较轻,四肢发达而灵活,以猎鹿为主;另一种狼的体重较重,足短而力强,常常攻击羊群。下列叙述错误的是( )
A.狼的性状分歧是自然选择的结果
B.上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的
C.在生存斗争中,捕食者和被捕食者之间进行着相互选择
D.自然选择对不同种群的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,并逐步出现生殖隔离
B
6.基因频率的计算方法
(1)已知基因型频率计算基因频率
类型一:已知调查的各种基因型的个体数,计算基因频率
A、a为基因,AA、Aa、aa为三种基因型个体数。
类型二:常染色体上一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+1/2×杂合子的频率
A=AA+1/2Aa;a=aa+1/2Aa。
类型三:X染色体上基因的频率的计算
XY型性别决定的生物,基因在X染色体上,Y染色体上无等位基因,计算时只计X染色体上的基因数,不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。例如:N表示个体数
(2)遗传平衡条件下,自交、自由交配与基因频率改变的关系
①自交是指基因型相同的个体交配,雌雄同株植物是指自花传粉。自交的结果是杂合基因型频率降低,纯合基因型频率增加,在无选择条件下,各基因频率不变。
②自由交配是指种群内雌雄个体间相互交配。在无选择的条件下,基因频率、基因型频率均保持不变,相关计算可按遗传平衡定律进行。
③只要种群的基因频率不变,即使基因型频率改变,种群也未发生进化。
B
[例3] 已知A、a是一对等位基因。如图①～③分别表示某种动物存在地理隔离的3个不同种群A基因频率的变化情况,3个种群的初始个体数依次为26、260和2 600。下列有关分析错误的是( )
A.种群越小,基因的丧失对该基因频率的影响越大
B.②在125代时aa个体约占总数的25%
C.150代后3个种群之间可能出现生殖隔离
D.自然选择使A基因频率发生定向改变
解析:由题图知,种群①到50代时,只有A基因,种群③到150代的过程中,A基因频率变化不显著,说明种群越小,基因的丧失对该基因频率的影响越大;②在125代时a基因频率为1-75%=25%,aa基因型频率为6.25%;150代后3个种群的基因频率发生了明显的差异,可能出现生殖隔离;自然选择决定生物进化的方向,使种群基因频率向一定方向发生
改变。
C
[例4] 舞蹈症属于常染色体上的隐性遗传病,人群中每 2 500人就有一个患者。一对健康的夫妇,生了一个患此病的女儿,两人离异后,女方又与另一个健康的男性再婚,这对再婚的夫妇生一个患此病的孩子的概率约为
( )
A.1/25 B.1/ 50
C.1/ 102 D.1/625
解析:设控制舞蹈症的基因为a,由题意可知,aa的基因型频率为
1/2 500,由此得出a的基因频率为1/50,A的基因频率为49/50,由此可以计算出人群中AA比例为 2 401/2 500,人群中Aa比例为98/2 500,因此,正常个体中Aa的概率=人群中Aa比例÷(人群中AA比例+人群中Aa比
例)=2/51。表型正常的夫妇,生了一个患病的女儿,所以该夫妇中女方的基因型为Aa,两人离异后,女方又与另一个健康的男性(以上已经计算出正常个体中基因型为Aa的概率是2/51)再婚,则这对夫妇再生一个患病孩子的概率是2/51×1/4=1/102。
三、综合应用——形成核心价值观
[例5] 如图1所示为某地区中某种老鼠原种群被一条河分割成甲、乙两个种群后的进化过程图,图2为在某段时间内,种群甲中的A基因频率的变化情况,请思考回答下列问题。
(1)图1中b过程的实质是 ,其直接作用对象是 。
解析:(1)由题图可知,b表示基因频率变化的不断积累,实质是定向改变种群的基因频率,其直接作用的对象是生物个体的表型。
答案:(1)定向改变种群的基因频率 生物个体的表型
[例5] 如图1所示为某地区中某种老鼠原种群被一条河分割成甲、乙两个种群后的进化过程图,图2为在某段时间内,种群甲中的A基因频率的变化情况,请思考回答下列问题。
(2)图2中在 时间段内甲种群生物发生了进化,在T点时 (填“是”“否”或“不一定”)形成新物种。
解析:(2)生物进化的实质是种群基因频率的定向改变,图2中QR时间段内种群A基因频率不断增加,说明该时间段内甲种群生物发生了进化;新物种形成的标志是形成生殖隔离,从图中无法判断出是否形成生殖隔离,因此在T点时不一定形成新物种。
答案:(2)QR 不一定
[例5] 如图1所示为某地区中某种老鼠原种群被一条河分割成甲、乙两个种群后的进化过程图,图2为在某段时间内,种群甲中的A基因频率的变化情况,请思考回答下列问题。
(3)若时间单位为年,在某年时,甲种群AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%,则此时A基因频率为 。现假设甲种群所生存的环境发生一种新的变化,使得生存能力AA=Aa>aa,其中aa个体每年减少10%,而AA和Aa个体每年均增加10%,则下一年时种群中的aa的基因型频率约为 。
解析:(3)在某年时,甲种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%,则此时A的基因频率=AA的基因型频率+1/2×Aa的基因型频率=
10%+1/2×30%=25%。现假设甲种群中共有100个个体,则AA、Aa和aa的个体数依次是10个、30个、60个,若aa个体每年减少10%,而AA和Aa个体每年均增加10%,则下一年时种群中AA、Aa和aa的个体数依次是11个、33个、54个,因此aa的基因型频率=54÷(54+11+33)×100%≈55.1%。
答案:(3)25% 55.1%
[例5] 如图1所示为某地区中某种老鼠原种群被一条河分割成甲、乙两个种群后的进化过程图,图2为在某段时间内,种群甲中的A基因频率的变化情况,请思考回答下列问题。
(4)若A和a基因位于X染色体上,在某个时间点统计甲种群中XAXA个体占42%、XAXa个体占6%、XaXa个体占2%,XAY个体占45%、XaY个体占5%,则该种群的a基因频率为 。
解析:(4)由题意可知,a基因频率为(6+2×2+5)÷(42×2+6×2+2×2+45+
5)×100%=10%。
答案:(4)10%(共43张PPT)
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
学习目标
1.基于实例分析,归纳概括种群及种群基因库的概念。
2.基于生物学事实和证据,运用数学方法计算种群的基因频率和基因型频率,建构遗传平衡定律的数学模型。
3.初步运用进化与适应观,阐明可遗传变异提供了生物进化的原材料。
4.基于给定的条件探究自然选择对种群基因频率的影响。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 种群和种群基因库
建立概念·达成素养
问题探究
活动1:判断下列是否属于种群。
(1)一座山上的全部蛇 。
(2)一个池塘中的全部鲤鱼 。
(3)一片草地上的全部植物 。
(4)一片草地上的成年梅花鹿 。
提示:(1)否 (2)是 (3)否 (4)否
问题(1):请归纳种群的概念。
提示:生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群。
活动2:金鱼是人类选育的一类外观特征明显的观赏鱼,从遗传学上看,金鱼都是鲫鱼的变种,不同外观的金鱼可以杂交。如图是表型差异很大的各种金鱼组成的一群金鱼。思考下列问题。
问题(2):这些金鱼的外观不完全相同,它们所含有的基因相同吗 是否属于一个种群
提示:这些金鱼所含有的基因不完全相同,因此表现出不同的性状。它们是一个种群。
问题(3):这些金鱼种群的全部个体所含有的全部基因叫什么
提示:我们把一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。
问题(4):试分析导致种群基因库改变的因素有哪些。
提示:基因突变、染色体变异、自然选择、种群个体的迁入和迁出等。
活动3:某昆虫种群中,绿色翅的基因为A,褐色翅的基因为a,从该种群中随机抽取100个个体,发现AA、Aa、aa的个体分别有30个、60个、10个。分析并回答下列问题。
问题(5):什么叫基因频率
提示:在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值,叫作基因频率。
问题(6):根据孟德尔的遗传定律,每个个体控制同一性状的基因可看作几
个 在这个种群中,这对等位基因的总数是多少
提示:根据孟德尔的遗传定律,每个个体控制同一性状的基因可看作两个。在这个种群中,这对等位基因的总数=(30+60+10)×2=200(个)。
问题(7):A基因的个数是多少 a基因的个数是多少
提示:A基因的个数=30×2+60=120(个)。a基因的个数=60+10×2=80(个)。
问题(8):A和a的基因频率分别是多少
A基因的频率=120÷200×100%=60%,
a基因的频率=80÷200×100%=40%。
问题(9):若已知种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3,请总结规律计算A的基因频率。
提示:A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=P1+1/2P2。
活动4:某工厂有男女职工各200名,对他们进行调查时发现,女性中,色盲基因的携带者为15人,患者为5人,男性患者为11人。(色盲基因用b表示)
问题(10):这个群体中色盲基因的频率为多少
提示:据题意分析,XBXb有15人,XbXb有5人,XbY有11人,所以,Xb共有36个,女性有2条X染色体,男性只有1条X染色体,所以等位基因总数=200×2+200=600
(个),因此,Xb的基因频率是36/600×100%=6%。
问题(11):若已知基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的个体数分别为a1、a2、a3、a4、a5,求XB的基因频率。
归纳总结
(1)判断种群的“三要素”
① 。
② 。
③ 。
(2)种群基因库的范围和对象
①范围:一个种群中全部 。
②对象:含有的全部 。
(3)以一对等位基因(A、a)和其组成的基因型(AA、Aa、aa)为例
生活在一定区域
同种生物
全部个体的集合
个体
基因
即时应用
C
1.下列关于基因库的相关描述,错误的是( )
A.基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因
B.生物个体总是要死亡的,但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因
D.基因突变可改变基因库的组成
解析:基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因,由于个体之间存在着差异,所以每个个体中不可能含有种群基因库的全部基因;基因突变可改变基因库的组成。
2.蜗牛的壳有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内,有条纹(AA)个体占55%,无条纹个体占15%,若蜗牛间进行自由交配得到F1,则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是( )
A.30%,21% B.30%,42%
C.70%,21% D.70%,42%
解析:亲本中AA占55%,aa占15%,所以Aa占30%,因此在亲本中A的基因频率为(55+30/2)/100×100%=70%,故a的基因频率为100%-70%=30%。则自由交配得到的子代中出现Aa基因型的频率为2×0.7×0.3×100%=42%。
D
新知探究二 种群基因频率的变化
问题探究
资料1:假如在100只浅色桦尺蛾(aa)中偶尔出现了1只黑色(Aa)的变异个体。突变前后A和a的基因频率如表所示:
项目 突变前 突变后
A基因频率 0 0.5%
a基因频率 100% 99.5%
问题(1):上述基因频率发生变化,产生的原因是什么
提示:基因突变产生新的等位基因,可以使种群的基因频率发生变化。
问题(2):要使种群基因频率不发生变化,此种群应具备哪些条件
提示:要使种群基因频率世代不变,要满足以下条件,①该种群非常大;②所有的雌雄个体都能自由交配并产生后代;③没有迁入和迁出;④不同类型的个体生存和繁殖的机会是均等的;⑤基因不发生突变。
问题(3):同时具备以上条件的自然种群存在吗 这说明了什么
提示:不存在。自然界种群的基因频率一定会发生变化。
资料2:果蝇一组染色体上约有1.3×104个基因,假设每个基因的突变频率都是10-5,一个中等大小的果蝇种群约有108个个体。
问题(4):基因重组在种群繁衍和进化中有什么作用
提示:产生多种基因型,为自然选择提供大量的原材料。
问题(5):突变具有低频性,能为生物进化提供原材料吗
提示:突变的频率虽然很低,但一个种群往往由许多个体组成,而且每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因,所以在种群中每一代都会产生大量的突变,可以为生物进化提供原材料。
归纳总结
遗传平衡定律
(1)当一个种群满足如下条件:①种群非常大;②所有雌雄个体之间自由交配并产生后代;③没有迁入和迁出;④没有自然选择;⑤没有突变,种群基因频率将不发生变化。
(2)种群中基因频率和基因型频率的关系符合如下关系:
当等位基因只有两个(A、a)时,设p表示A的基因频率,q表示a的基因频率,则p+q= ,而基因型AA的频率为p2,Aa的频率为2pq,aa的频率为q2。如果一个种群达到遗传平衡,则其基因型频率应符合p2+2pq+q2= 。
1
1
拓展
基因频率和基因型频率的变化分析
(1)杂合子连续自交时,尽管基因频率不变,但后代的基因型频率会发生改变,表现为纯合子所占比例不断增大,杂合子所占比例不断减小。
(2)在无基因突变、无迁入和迁出、各种基因型的个体生活力相同时,自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。
(3)基因频率相同的两个种群,它们的基因型频率不一定相同;当基因型频率发生改变时,基因频率不一定发生改变。
即时应用
3.某生物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为30%、40%和30%,请回答下面的问题。
(1)该种群中a基因的频率为 ,A基因的频率为 。
解析:(1)AA、Aa和aa的基因型频率分别为30%、40%和30%,依据“1个等位基因的频率=它的纯合子的频率+1/2杂合子的频率”可知,a基因的频率为30%+1/2×40%=50%,A基因的频率为30%+1/2×40%=50%。
答案:(1)50% 50%
解析:(2)依据题意可知,理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为50%×50%=
25%。由于该种群非常大、没有自然选择、不发生突变、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,所以种群的基因频率和基因型频率都不会改变,即如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率不会改变。
3.某生物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为30%、40%和30%,请回答下面的
问题。
(2)如果该种群满足五个基本条件,即种群非常大、不发生突变、没有自然选择、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为 ;如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率
(填“会”或“不会”)发生改变。
答案:(2)25% 不会
3.某生物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为30%、40%和30%,请回答下面的问题。
(3)假定该生物种群是豌豆,则理论上该豌豆种群的子一代中AA、Aa的基因型频率分别为 、 。
解析:(3)豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物。假定该生物种群是豌豆,则理论上该豌豆种群中,AA的个体自交子一代均为AA,Aa的个体自交子一代中AA个体占后代的比值为40%×1/4=10%、Aa的个体占子代的比值为40%×1/2=20%。综上分析,理论上该豌豆种群的子一代中AA、Aa的基因型频率分别为40%、20%。
答案:(3)40% 20%
新知探究三 自然选择对种群基因频率变化的影响
问题探究
资料:桦尺蛾体色受一对等位基因控制,黑色(S)对浅色(s)为显性。如表是对桦尺蛾的调查数据:
年份 1850年 1902年 1950年 1983年 2005年
基因型
频率 SS 1% 28% 91.2% 68% 1.4%
Ss 7% 12% 8% 10.6% 10.8%
ss 92% 60% 0.8% 21.4% 87.8%
基因
频率 S
s
问题(1):补充表中各调查年份S、s的基因频率。
提示:
年份 1850年 1902年 1950年 1983年 2005年
基因
频率 S 4.5% 34% 95.2% 73.3% 6.8%
s 95.5% 66% 4.8% 26.7% 93.2%
问题(2):根据表格的数据分析,在1850～1950年间,变黑的环境对桦尺蛾浅色个体的出生率有影响吗 变黑的环境对桦尺蛾体色基因频率产生了什么样的影响
提示:有影响。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。变黑的环境使控制浅色的s基因频率逐渐下降,S基因频率逐渐提高。
问题(3):1950～2005年浅色基因频率增加的原因是什么
提示:1950年后,由于生态环境的改变,浅色个体与环境色彩相似,在生存和繁殖过程中占优势,s的基因频率提高。
问题(4):自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用
提示:自然选择使种群基因频率定向改变,自然选择决定了生物进化的方向。
归纳总结
(1)生物进化的实质(以桦尺蛾的体色进化为例)
基因频率
由图可以看出,生物进化的实质是种群 发生改变,即在生物进化过程中某基因的频率如果逐渐增大,说明该基因控制的性状对环境的适应能力较强。
定向改变
(2)自然选择决定生物进化的方向
②自然选择的对象
a.直接对象是生物的 。
b.间接对象是相关的 。
c.根本对象是与表型相对应的 。
表型
基因型
基因
③生物进化的实质: .
④生物进化的方向:变异是不定向的,自然选择是定向的,定向的自然选择决定了 。
种群基因频率的改变。
生物进化的方向
即时应用
B
4.桦尺蛾的体色受一对等位基因控制,其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组,分别迁移到A、B两个区域,A地是煤炭工业重镇,B地是闭塞的山区,数年后抽样调查,结果如表所示。下列有关说法错误的是( )
区域 SS/% Ss/% ss/%
A 80 18 2
B 2 8 90
A.A地种群内S基因的频率为89%,B地种群内S基因的频率为6%
B.A地种群内的大部分s基因突变为S基因,故S基因的频率升高
C.从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的
D.从上述材料得知生物进化的实质就是种群基因频率的变化
解析:由题干中的数据可知,A地种群内S基因的频率=80%+18%÷2=89%,s基因的频率=1-89%=11%,而B地种群内S基因的频率=2%+8%÷2=6%,s基因的频率=1-6%=94%。可见A地种群内控制黑色的S基因的频率较高,而B地种群内控制浅色的s基因的频率较高,这与两个种群的生活环境有关。A地种群生活在污染严重的环境中,而B地种群生活在基本未受污染的环境中,可见生物进化的实质是自然选择使种群的基因频率发生改变。
5.如图表示环境条件发生变化后,某个种群中A和a的基因频率的变化情况。下列说法错误的是( )
A.环境条件发生变化后,生物产生适应性的变异
B.P点时两曲线相交,此时A和a的基因频率均为50%
C.Q点时环境发生了变化,A基因控制的性状更适应环境
D.在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变
解析:变异是生物自发产生的,变异发生后,在自然(环境条件)选择的作用下,适应性的变异被选择保留下来,导致种群的基因频率发生定向改变;P点时两曲线相交,此时A和a的基因频率相等,均为50%;Q点后A的基因频率增大,说明环境发生了变化,A基因控制的性状更适应环境。
A
新知探究四 探究抗生素对细菌的选择作用
问题探究
1.实验原理:一般情况下,一定浓度的抗生素会杀死细菌,但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时,如果向培养基中添加抗生素,耐药菌有可能存活下来。
2.设计思路:分区→接种→加样→培养→观察记录→初筛→重复筛选。
3.实验结果和结论
(1)结果:与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;区域②③④抑菌圈的平均直径逐代减小。
(2)结论:①细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异的结果;②抗生素的选择作用导致耐药菌的比例逐渐升高。
4.实验操作的注意事项
(1)无菌操作:培养皿、涂布器、纸片、镊子必须进行灭菌处理;实验过程中要防止杂菌的污染,如在培养过程中,将培养皿倒置,可防止皿盖上的水珠落入培养基而造成杂菌污染;实验结束后,应将耐药菌、纸片、培养基等进行高温灭菌处理,以防止耐药菌扩散。
(2)涂布菌液时,要尽量使接种的细菌均匀分布,这样可以减小实验误差。
(3)由于突变的低频性,一次筛选不一定能得到耐药菌,故要连续培养。
请思考以下问题。
问题(1):在放有抗生素纸片的区域出现透明圈的原因是什么
提示:含有抗生素的纸片放在培养基上,抗生素会向四周扩散,浓度越来越
小,在细菌的敏感浓度范围内,抗生素会杀死细菌,因此出现了没有细菌生长的抑菌圈。
问题(2):细菌产生耐药性变异的过程是定向的吗 为什么
提示:不是。细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变,而基因突变是不定向的。
问题(3):实验结束后,应将耐药菌、培养基、纸片等怎样处理
提示:进行高温灭菌处理。
即时应用
C
6.长期使用抗生素治病,会出现抗药性强的细菌,使抗生素的药效降低。原因是( )
A.长期使用抗生素使细菌不得不适应抗生素
B.抗生素的使用导致细菌发生了基因突变
C.抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择
D.细菌为了适应抗生素而产生了定向变异
解析:长期使用抗生素治病,抗生素对细菌有选择作用,淘汰了没有抗药性和抗药性低的细菌,能生存下来的细菌都具有较强的抗药性,而不是细菌对抗生素产生了适应性;细菌发生基因突变与抗生素的使用无关;抗生素对细菌的不定向变异进行了定向选择,使一些抗药性强的细菌生存下来;生物的变异是不定向的。
7.滥用抗生素往往会导致细菌产生耐药性,下列叙述错误的是( )
A.种群是细菌进化的基本单位
B.细菌的耐药性变异来源于细菌的基因突变
C.抗生素的定向选择使细菌的耐药基因频率增大
D.细菌的定向变异决定细菌的进化方向
解析:种群是生物进化的基本单位;细菌没有染色体,不能进行有性生殖,其耐药性变异来源于细菌的基因突变;抗生素对细菌种群中存在的不定向变异进行了定向的选择,使细菌的耐药基因频率增大;变异是不定向的,自然选择决定生物的进化方向。
D
联系实际·素养落实
[生物科学史情境]
达尔文考察了格克伦岛,这个岛屿上经常刮大风,岛上的少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化。
探究:(1)在这个海岛上昆虫翅型差异的根本来源是什么
提示:基因突变。
知识迁移·培养能力
(2)试推测在这个岛屿上,少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化的原因是什么。
提示:岛屿上的昆虫存在翅型上的变异,岛屿上经常刮大风,昆虫翅特别发达的和翅退化的容易生存下来并繁衍后代,在环境的选择下,最终出现少数昆虫翅特别发达,大多数昆虫翅退化的现象。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.种群是生物进化的基本单位。一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库。
2.在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值为基因频率。
3.突变和基因重组产生进化的原材料。
4.在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,使生物朝着一定的方向不断进化。
5.抗生素的存在可以对细菌中具有耐药变异的个体进行选择。
随堂反馈
1.下列关于种群基因频率的叙述,错误的是( )
A.基因频率是指某个基因在某个种群中占全部等位基因数的比值
B.基因频率越大,突变率越高
C.基因突变和自然选择会造成基因频率的改变
D.不同的自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展
B
解析:某个基因占某个种群中全部等位基因数的比值为基因频率;基因频率与突变率没有直接关系;由于存在基因突变和自然选择等因素,种群的基因频率总是在不断变化;基因频率的定向改变是由自然选择决定的。
2.某种有翅昆虫有时会出现残翅的突变类型,残翅昆虫在大陆上难以生存,但在常刮大风的海岛上,残翅昆虫在种群中的比例却上升。下列对该现象的有关叙述中,与现代生物进化理论观点不符的是( )
A.昆虫适应海岛环境而产生了残翅变异
B.海岛上残翅昆虫具有更多的生存繁殖机会
C.环境对昆虫的变异进行了定向选择
D.昆虫种群的基因频率发生了定向改变
解析:变异是不定向的,而环境对变异进行定向的选择,使种群的基因频率发生定向的改变。
A
3.在19世纪中叶以前,英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(s)的,随着工业的发展,工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色,到了20世纪中叶,黑色型(S)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是( )
A.自然选择的方向发生了改变,所以自然选择是不定向的
B.桦尺蛾种群进化过程中最终接受选择的是各种基因型的个体
C.该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变
D.长时间的环境污染导致s基因突变成S基因的频率增加
解析:自然选择是定向的;自然选择直接作用于表型,最终选择的是各种基因型的个体;Ss个体对应的表型为黑色,适应变化后的环境,通过选择,其基因型频率会发生改变;通过自然选择,S基因频率增加。
B
4.若某种群中原本只存在基因型为Aa的个体,由于外界因素的改变,该种群被分割成甲、乙两个种群,如图表示分割后的两个种群中A基因的频率变化情况。下列叙述正确的是( )
A.T时刻甲、乙两种群中杂合子的基因型频率不相同
B.T时刻将甲、乙种群混合后,A基因的频率为0.5
C.甲、乙种群均发生了进化
D.环境通过对基因型的选择影响基因频率
C
解析:杂合子的基因型频率=2×A基因的频率×a基因的频率,所以T时刻甲、乙两种群中杂合子的基因型频率相同;由于甲、乙两个种群不一定一样大,所以不能判断混合后的种群基因频率;两个种群基因频率均有改变,故均发生了进化;环境通过对表型的选择影响基因频率。
5.某植物种群中,AA基因型个体占30%,aa基因型个体占20%,据此回答下列
问题。
(1)该植物种群中的A、a基因频率分别是 、 。
解析:(1)由题意可知,Aa基因型个体占50%,则A的基因频率=30%+50%×
(1/2)=55%,a的基因频率=1-55%=45%。
答案:(1)55% 45%
5.某植物种群中,AA基因型个体占30%,aa基因型个体占20%,据此回答下列
问题。
(2)若该种群中植物全部自交,后代中AA、aa基因型个体分别占 、
。此时,A、a的基因频率分别是 、 。
(3)该植物种群在两年中是否发生了进化 ,原因是 。
解析:(2)(3)若该种群中植物自交,自交后代产生的基因型比例为AA=30%+
(1/4)×50%=42.5%;aa=20%+(1/4)×50%=32.5%;Aa=(1/2)×50%=25%。A、a的基因频率分别为A=42.5%+25%×(1/2)=55%,a=45%。通过计算可以发现两年中基因频率没有发生改变,说明生物没有发生进化。
答案:(2)42.5% 32.5% 55% 45% (3)否 基因频率没有发生改变
5.某植物种群中,AA基因型个体占30%,aa基因型个体占20%,据此回答下列
问题。
(4)由此可知,生物进化的基本单位是 ,进化的原材料是由 提供的,是否发生进化取决于 ,进化的实质是 。
解析:(4)种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组为自然选择提供了原材料,生物进化的实质是种群基因频率发生变化。
答案:(4)种群 突变和基因重组 自然选择 种群基因频率的改变(共29张PPT)
第2课时 隔离在物种形成中的作用
学习目标
1.通过比较与分类,理解种群和物种之间的关系。
2.运用进化与适应观,理解生物进化与物种形成之间的关系。
3.基于实验事实和证据,阐明物种形成的一般过程。
4.基于对隔离在物种形成中作用的理解,认识环境保护与生物多样性的作用。
问题探究·知识生成
联系实际·素养落实
问题探究·知识生成
新知探究一 物种的概念
建立概念·达成素养
问题探究
活动:阅读教材P116第二段,分析回答下列问题。
问题(1):生活在同一区域的两个种群,是否属于同一物种 并说明理由。
提示:不是。种群是指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合,既然在同一区域是两个种群,说明它们属于两个物种。
问题(2):生活在不同区域的两个种群,是否属于同一物种 并说明理由。
提示:不一定。看两个种群能否相互交配并产生可育后代,若能,则属于同一物种,若不能,则属于不同物种。
问题(3):形态、结构一致的生物一定是同一物种吗
提示:不一定。形态、结构一致的生物,有可能具有生殖隔离,如两个种群的生物形态、结构相同,但繁殖期不同,在自然状态下不能相互交配并产生可育后代,即这两个种群的生物具有生殖隔离,是两个物种。
问题(4):能进行交配的生物是同一物种吗
提示:不一定。能交配但是后代不可育也不是一个物种,例如马与驴交配产生骡子,骡子是不育的。
归纳总结
(1)判断生物是否属于同一个物种的依据是它们之间是否存在 。
(2)种群和物种的比较
生殖隔离
项目 种群 物种
概念 生活在一定区域的同种生物全部个体的集合 能够在自然状态下 .
的一群生物
范围 较小范围内的同种生物的所有个体 由分布在不同区域内的同种生物的所有个体组成
相互交配并且
产生可育后代
生殖隔离
判断
标准 ①同一时间、同一地点、同一物种
②同一物种的不同种群不存在生殖隔离,交配能够产生可育后代 ①具有一定的形态结构、生理功能,在自然条件下能自由交配并且产生可育后代
②不同物种之间存在 .
联系 ①一个物种可以包括许多种群
②同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离,不能发生基因交流,进而可能形成新物种
即时应用
B
1.下列对种群和物种概念的理解,不正确的是( )
A.不同种群的生物可能属于同一个物种
B.一个物种只含有一个种群
C.同一物种具有相似的形态结构和生理功能
D.物种在自然状态下,能通过有性生殖繁殖后代,且后代也有繁殖能力
解析: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,所以不同种群的生物可能属于同一物种;一个物种可能含有多个种群;同一物种的形态结构和生理功能表现相似。
2.“虎狮兽”是由雄虎和母狮交配产生的后代。下列对此现象的叙述正确的是( )
A.虎狮兽属于动物中的一个新物种
B.虎狮兽再与虎或狮交配,均能生出后代
C.雄虎与母狮能交配且能产生后代,所以不存在生殖隔离
D.虎狮兽无繁殖能力
解析:虎和狮是两个物种,存在生殖隔离,它们交配产生的后代是不育的;虎狮兽细胞核中无同源染色体,减数分裂异常,因此虎狮兽无繁殖能力。
D
新知探究二 隔离及其在物种形成中的作用
问题探究
活动1:如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型,请据图分析并回答下列问题。
问题(1):自然状态下,b、c之间能进行基因交流吗 为什么
提示:不能。存在地理隔离。
问题(2):b、c进化的方向相同吗 为什么
提示:不同。两地的环境条件不同,自然选择的方向也不同。
问题(3):研究表明,某基因的频率在b、d之间有很大差别,是否说明两者不是同一
物种
提示:不一定。是否是同一物种要看是否存在生殖隔离。
问题(4):若长期进化后,b、c形成了两个物种,这反映出物种形成的一般途径是怎样的
提示:长期的地理隔离导致生殖隔离。
问题(5):若在黄河南岸,由于某种原因,二倍体的c加倍成了四倍体的e,那么c、e之间存在生殖隔离吗 这说明什么
提示:二倍体的c与四倍体的e杂交,其后代是三倍体,三倍体是不育的,所以两者存在生殖隔离。这说明不经过地理隔离也能产生生殖隔离。
活动2:根据教材P117“思考·讨论”,探究下列问题。
问题(6):用流程图的形式总结物种形成的一般过程。
问题(7):地理隔离和生殖隔离在对种群影响上的共同点是什么 生殖隔离产生的根本原因是什么
提示:共同点是都能阻断种群间的基因交流。产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的差异。
问题(8):经过漫长的地理隔离,是否一定会产生生殖隔离
提示:不一定。如果两个种群的生活环境相似,即都不发生变化或变化微小,或发生相似的变化,则两个种群的进化方向相同或差异很小,可能不会产生生殖隔离。
归纳总结
(1)物种形成的三个环节
①内容
a. 产生进化的原材料。
b. 决定生物进化的方向。
c. 导致物种形成。
②关系图
突变和基因重组
自然选择
隔离
(2)地理隔离和生殖隔离的比较
可育
项目 生殖隔离 地理隔离
区
别 概念 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 .
. 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
的现象
发生范围 不同物种 同种生物
特点 群体间 (填“能”或“不能”)发生基因交流 自然条件下不能进行基因交流,一定条件下可以进行基因交流
结果 形成不同的物种 形成不同的亚种,进而可能形成不同的物种
联系 ①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长期的地理隔离通常会形成生殖隔离,生殖隔离是物种形成的标志
的后代
基因交流
不能
拓展
物种形成的两种方式
(1)渐变式
①模型:
②实例:加拉帕戈斯群岛上13种地雀经过长期的地理隔离而出现生殖隔离,从而形成新的物种,这是物种形成的主要方式。
(2)爆发式
①模型:
②实例:自然界多倍体植物可能是在短时间内通过染色体变异的方式形成新物种。
即时应用
3.如图表示渐进式新物种形成的基本环节,下列对图示的相关分析中正确的是( )
A.图中①表示基因突变和基因重组,为进化提供了原材料
B.图中②表示地理隔离,地理隔离使种群间基因交流受阻
C.图中③表示生殖隔离,指两种生物不能交配且不能产生后代
D.种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成
B
解析:①表示突变和基因重组,其中突变包括基因突变和染色体变异;②地理隔离使种群间基因交流受阻,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;③生殖隔离是指自然状态
下,两种生物不能交配或交配后不能产生可育的后代;种群基因型频率的改变,不一定会导致新物种形成。
4.大约一万年前,某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成甲、乙两个种群,两个种群所发生的变化如图所示,下列叙述正确的是( )
A.地球上新物种的形成都必须先经历a过程,最终达到生殖隔离
B.b过程的实质是定向改变种群的基因频率,使生物能够定向进化
C.①～⑥只能表示新物种形成过程中,基因突变是不定向和随机的
D.品系1和品系2种群基因库出现了差异,立刻形成物种1和物种2
B
解析:图中a过程表示地理隔离,物种的形成不一定都经过地理隔离,如多倍体的形成;b过程表示自然选择,其可定向改变种群的基因频率,导致生物定向进化;①～⑥表示可遗传的变异,可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异,三者均是不定向的;当品系1和品系2种群基因库出现了较大差异,即产生生殖隔离时,才会导致新物种的形成。
联系实际·素养落实
[生活情境]
三倍体牡蛎肉鲜味美,素有“海的玄米”之称。三倍体牡蛎的培育过程是用适宜浓度的6-二甲氨基嘌呤诱导二倍体牡蛎处于减数分裂Ⅱ的次级卵母细胞,抑制其第二极体的释放,然后让该细胞与二倍体牡蛎的精子结合。
探究:(1)三倍体牡蛎是一个物种吗 为什么
提示:三倍体牡蛎是不育的,因此不是一个物种。
(2)在三倍体牡蛎培育过程中,主要利用了哪种可遗传的变异
提示:染色体变异。
知识迁移·培养能力
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.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。
2.隔离是物种形成的必要条件。隔离包括地理隔离和生殖隔离,这两种隔离均能导致种群间基因不能自由交流。
3.经过长期的地理隔离而产生生殖隔离是物种形成的主要方式。
随堂反馈
1.隔离在物种形成中的作用是( )
A.导致种群基因频率不断改变
B.阻止了种群间的基因交流
C.决定了生物进化的方向
D.导致不同种群出现不同的突变和基因重组
B
解析:隔离阻止了种群间的基因交流,是物种形成的必要条件。
2.达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现几种地雀分别分布于不同的岛屿上,用现代生物进化理论来解释不同物种地雀的形成过程,正确的是( )
A.同一种地雀→地理隔离→自然选择→生殖隔离→不同物种地雀
B.同一种地雀→地理隔离→自然选择→不同物种地雀
C.同一种地雀→自然选择→地理隔离→生殖隔离→不同物种地雀
D.同一种地雀→地理隔离→生殖隔离→不同物种地雀
解析:原来属于同一物种的地雀分布于不同的岛屿上,且被海洋隔开,这样不同种群间形成地理隔离;由于生存环境的不同,在自然选择的作用下,不同种群地雀的基因频率的改变也不同,最终使这些种群的基因库形成明显的差异,并逐渐出现生殖隔离,这标志着形成了不同物种的地雀。
A
3.下列关于物种形成的叙述错误的是( )
A.经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是常见的物种形成方式
B.隔离是物种形成的必要条件
C.原为同一物种的两个种群进化过程中一旦产生生殖隔离就形成了新的
物种
D.基因频率改变一定导致新物种形成
解析:形成新物种的方式一般是由地理隔离导致生殖隔离;隔离是形成新物种的必要条件,生殖隔离的出现标志着新物种的形成,基因频率的改变说明生物发生了进化,不一定导致新物种形成。
D
4.如图a、b、c表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。a地区物种甲某些个体迁移到b、c地区,经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述不正确的是( )
A.上述过程说明地理隔离是新物种形成的标志
B.留居a地区的甲种群的基因频率可能会发生改变
C.乙、丙两个种群间不能进行基因交流,它们的基因库存在较大差异
D.甲、乙两个种群间存在生殖隔离,它们的基因库组成可能部分相同
A
解析:新物种形成的标志是出现生殖隔离;a地区的环境在变化,留居a地区的甲种群的基因频率可能会发生变化;乙、丙是两个物种,存在生殖隔离,这两个种群间不能进行基因交流,它们的基因库也有较大的差异;甲、乙是两个物种,存在生殖隔离,但是乙物种是从甲物种进化来的,故两者的基因库组成可能部分相同。
5.1960年1月,科学家首次乘坐“的里雅斯特”号深海潜水器成功下潜至马里亚纳海沟进行科考,在近万米的海底,科学家们惊奇地看到比目鱼和小红虾在游动。
(1)马里亚纳海沟中所有的比目鱼组成了一个 。
(2)几百万年前的海沟下与海沟上的比目鱼还是属于同一物种,但由于马里亚纳海沟中的比目鱼群体长期与较浅海域的比目鱼缺乏基因交流,最终会产生 隔离。造成这种现象的两个外部因素是 和 。
(3)由于地质巨变,最终人类只抢救了一对马里亚纳海沟中的比目鱼,通过人工繁殖,最终产生一个新的比目鱼种群,则此种群的基因库中的基因数量与原种群相比要 。
(4)如图表示某群岛物种演化的模型,A、B、C、D为四个物种及其演化过程。A物种演变为B、C两个物种的过程包括 三个环节。
解析:几百万年前的海沟下的比目鱼与海沟上的比目鱼属于同一物种的两个种群,由于存在地理隔离,阻断了马里亚纳海沟中的比目鱼与较浅海域的比目鱼之间的基因交流;一个种群的突变和基因重组对另一个种群的基因频率没有影响,因此不同种群的基因频率会发生不同的变化,经过长期的自然选择,最终会产生生殖隔离。可见,造成这种现象的两个外部因素是自然选择和地理隔离。人类只抢救了一对马里亚纳海沟中的比目鱼,通过人工繁殖,最终产生一个新的比目鱼种群。因该新的比目鱼种群含有的个体数目比原种群含有的个体数目少,所以此种群的基因库中的基因数量与原种群相比要少。
答案:(1)种群 (2)生殖 自然选择 地理隔离 (3)少 (4)突变和基因重组、自然选择、(生殖)隔离
