(共76张PPT)
第6章 生物的进化
第3、4节 种群基因组成的变化与物种的形成、协同进化与生物多样性的形成
第2课时 隔离在物种形成中的作用、协同进化与生物多样性的形成
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
可育
基因
可育的后代
同种
基因交流
突变和基因重组
食物
栖息条件
基因频率
基因库
必要条件
不同物种
生物与无机环境
物种
基因库
生态系统
协同进化
无性
有性
适应
突变和基因重组
基因频率
隔离
生物与生物、生物与无机环境
协同进化
协同进化
中性的
中性突变
自然选择
中性的
性状
自然选择
长期稳定
迅速形成新种
自然选择学说
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
原始大气
最初
无氧
有氧
出现
生物
导致
生物为型
生物出现
浅仰芹
我仰
h
团结守纪勤学春
物种
物种形成
地理隔离
物种的形
隔离
成、协同
生殖隔离
进化与生
协同进化
物多样性
的形成
生物多样性
遗传多样性（基因多样性）、
物种多样性、生态系统多样性
形树雀
大嘴地雀
仙人掌
红木树雀
大嘴地
素食树雀
地雀
素食树雀
地维：
小地
太金
仙人掌地雀
尖嘴地雀
掌地雀
售金
地牺的地雀
吃仙人掌的地雀
小树雀
树雀
莺雀
莺雀
树栖的地雀
善于鸣叫的地雀
南美洲地雀
35亿年前
古细菌出现
↓
35亿~15亿年前1
主要是
15亿年前
5.4亿~5.0亿年前
一海洋中有大量的无脊椎动物
4亿年前
原始陆生植物、原始两栖类
先后
随后变化
成为主角，
等
成为优势类群第2课时 隔离在物种形成中的作用、协同进化与生物多样性的形成
1．阐述变异、选择和隔离可导致新物种的形成。2．概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心，为地球上的生物进化史提供了科学的解释。 1．生命观念：运用生物进化观念阐明隔离在物种形成中的作用；初步运用进化和功能观，阐明协同进化。2．科学思维：能够从构建模型的角度阐明物种概念的模型；运用分类与比较观念分析地理隔离和生殖隔离在物种形成中的作用；运用归纳的方法，概括出生物多样性形成的原因。3．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。
一、隔离在物种形成中的作用
1．物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
2．隔离
(1)概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
(2)常见类型
项目类型 发生范围 结果
生殖隔离 不同物种间 ①不能相互交配②即使交配成功，也不能产生可育的后代
地理隔离 同种生物 使种群间不能发生基因交流
3．隔离在物种形成中的作用
(1)新物种的形成过程
↓
↓
(2)结论：隔离是物种形成的必要条件。
问题：(P117“思考·讨论”)将树雀和仙人掌地雀放在同一小岛足够长的时间，能否形成同一物种？试解释。
提示：不行，两种地雀之间已经形成生殖隔离，基因不能得以交流。
二、协同进化与生物多样性的形成
1．协同进化
(1)概念：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。
(2)实例
①生物与生物之间的协同进化
a． eq \a\vs4\al()
b． eq \a\vs4\al()
②生物与无机环境之间的协同进化
(3)结果：通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统。
2．生物多样性的形成
(1)生物多样性的层次
①遗传多样性(基因多样性)；②物种多样性；③生态系统多样性。
(2)生物多样性的形成过程
(3)原因：协同进化。
(4)
3．生物进化理论在发展
(1)现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释
①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。
(2)生物进化理论在发展
①观点1：大量的基因突变是中性的，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。
②观点2：基因突变并不都是中性的，有些基因突变反映在个体的性状上，与环境相适应的程度有差异，因此，不能否认自然选择的作用。
③观点3：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。
④影响广泛的观点：以自然选择学说为核心的进化理论。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．种群基因频率改变一定导致新物种的形成。 ( )
2．存在生殖隔离的两种群，不一定存在地理隔离。 ( )
3．不同的生物之间的相互影响形成了生物的多样性。 ( )
4．捕食者的存在有利于增加物种的多样性。 ( )
5．生物通过有性生殖，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性。 ( )
6．生物登陆改变着陆地环境，陆地上复杂的环境又为生物进化提供了更广阔的舞台。 ( )
提示：1．× 基因频率改变只能说明生物发生了进化，但不一定突破物种的界限，即不一定形成新物种。
2．√
3．× 生物多样性的形成不仅包括不同生物之间的相互影响，还包括生物和无机环境之间的相互影响。
4．√ 5．√ 6．√
隔离在物种形成中的作用
1．地理隔离和生殖隔离的比较
(1)图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。
(2)图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。
地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。
2．物种形成的两种方式
(1)渐变式
此方式经过长期的地理隔离达到生殖隔离，形成新物种。
(2)爆发式
此方式通过异源多倍体的染色体变异方式形成新物种，一旦出现，在很短时间内即可形成生殖隔离(基因频率改变)。
3．物种形成的三个环节
(1)内容
①突变和基因重组产生进化的原材料。
②自然选择决定生物进化的方向。
③隔离导致物种形成。
(2)关系图
1．如何判断两种动物是否为同一物种？
提示：两种动物杂交，若产生可育后代则为同一物种，否则不是。
2．隔离与物种形成的关系如图
生殖隔离是否一定要经过漫长的地理隔离才会产生？为什么？
提示：不一定。自然界中有些植物在外界因素(如低温)的影响下，可能实现染色体的加倍，从二倍体变为四倍体，而四倍体和二倍体之间存在生殖隔离，并且没有经过长期的地理隔离。
3．生物进化了一定能产生新物种吗？
提示：不一定，必须出现生殖隔离。
1．(2021·湖南适应性测试)中美洲东海岸与西海岸分布着两种形态差异明显的海龟。经DNA检测，发现它们曾经是同一物种：因火山爆发导致中美洲形成，它们被分隔成两个地区的不同种群，现已进化成两个不同物种。下列叙述错误的是( )
A．种群是生物进化的基本单位
B．地理隔离是物种形成的必要条件
C．两种海龟的基因库存在明显差异
D．东西海岸的不同环境影响海龟进化的方向
B [隔离是物种形成的必要条件，有的物种形成不需要地理隔离，如多倍体的形成，B错误。]
2．如图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此过程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是( )
A．b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离
B．c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离
C．a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种
D．a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种
B [a通过地理隔离形成两个种群a1和a2，分别演化出b、d、c三个种群，虽然有地理隔离，但是不一定会产生生殖隔离，A错误；由于d是由a1演变而来，所以c与d之间可能存在生殖隔离，B正确；基因频率的改变不一定会导致生殖隔离产生新的物种，但是产生生殖隔离的种群，基因频率一定会发生变化。a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但是b和d由于地理隔离存在，所以可能不是同一物种，C错误；即使a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，只要c和d不存在生殖隔离，仍是同一物种，D错误。]
协同进化与生物多样性的形成
1．对协同进化的理解
(1)不同物种之间的影响既包括种间互助，也包括种间斗争。任何一个物种都不是单独进化的。
(2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
(3)协同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。
2．生物多样性各层次间的关系
基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响遗传多样性。
3．生物多样性的进化历程
(1)生物进化的总趋势
①从结构上看：简单→复杂(原核细胞→真核细胞，单细胞→多细胞等)。
②从功能上看：低等→高等。
③从生存环境上看：水生→陆生。
(2)代谢的进化
(3)生殖方式
无性生殖→有性生殖。
(4)生态系统结构
两极生态系统(生产者、分解者)→三极生态系统(生产者、消费者、分解者)。
1．物种之间的协同进化都是通过物种之间的竞争实现的吗？
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；也有通过捕食实现的，如猎豹和斑马。
2．动物与动物之间存在着捕食与被捕食的关系。捕食者一般不会把所有的猎物都吃掉，这在生物进化中被称为“精明的捕食者”策略。该策略对人类利用生物资源有什么启示？
提示：地球上的生物资源是有限的，人类不应该掠夺式地开发和利用生物资源，而应该合理有度地开发和利用生物资源，做一个“精明的捕食者”。
3．根据你的理解，分析三种生物多样性之间的关系。
提示：遗传多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础，反过来物种多样性和生态系统多样性又影响遗传多样性。
1．(2021·福建适应性测试)下列关于生物进化的叙述，正确的是( )
A．生物多样性的形成过程，即为新物种的形成过程
B．基因突变和染色体变异使种群基因频率发生定向改变
C．协同进化是指物种之间在相互影响中不断进化和发展
D．虎和狮交配产生的虎狮兽不育，虎和狮间存在生殖隔离
D [生物多样性主要包括遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性，生物多样性的形成过程，不仅仅是新物种的形成过程，A错误；基因突变和染色体变异能使种群的基因频率发生变化，自然选择使种群的基因频率发生定向改变，B错误；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，C错误；虎和狮交配产生的虎狮兽不育，虎和狮间存在生殖隔离，D正确。]
2．回答下列问题：
(1)大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者则通过更快速地奔跑来获得捕食猎物的机会，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为________。
(2)根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广的捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是_________
___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
[解析] (1)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。大自然中，猎物通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者通过更快速地奔跑来获得捕食猎物的机会，在生态学上，此种现象称为协同进化。(2)捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的生存提供机会，有利于增加物种的多样性。
[答案] (1)协同进化 (2)捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种的生存提供机会
如图表示蒙古冰草和沙生冰草两物种形成的进化过程模型。
通过分析某冰草原种群物种进化的模型，并运用分类与比较归纳出地理隔离和生殖隔离在物种形成中的作用。
1．(1)自然状态下，种群1和种群2之间能进行基因交流吗？为什么？(科学思维)
提示：不能。存在生殖隔离，即图中的a。
(2)由冰草原种群进化成蒙古冰草和沙生冰草两个物种，这反映出物种形成的一般途径是什么？(科学思维)
提示：长期的地理隔离产生生殖隔离。
2．科学家发现一种蜣螂不仅吃粪便，还取食千足虫。与普通蜣螂相比，其部分结构也发生变化：头部较窄而长，便于进食千足虫内脏，后腿较卷曲，便于捕猎千足虫。
(1)与普通蜣螂相比，该蜣螂发生了进化，其实质是什么？(生命观念)
提示：该蜣螂种群基因频率发生了改变。
(2)根据题目信息，能否判断该蜣螂与普通蜣螂之间产生了生殖隔离？为什么？(科学思维)
提示：不能。这种蜣螂与普通蜣螂之间在生活习性和形态结构上有差异，但没有研究它们之间能否自由交配或交配后代是否可育，所以无法判断它们之间存在生殖隔离。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1．核心概念(1)物种是指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。(2)隔离是指不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。(3)协同进化：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。2．结论语句(1)隔离是物种形成的必要条件。(2)捕食者的存在有利于增加物种多样性。(3)协同进化导致生物多样性的形成。(4)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。
1．下列有关种群和物种的叙述，正确的是( )
A．同一种群或物种的个体间可以相互交配并产生可育后代
B．种群是生物进化的基本单位，物种是繁殖的基本单位
C．种群的基因频率总是在不断变化，物种的基因频率往往保持不变
D．种群基因库的基因和物种基因库的基因是一样的
A [同一种群的个体为同一物种，可以相互交配并产生可育后代，A正确；种群是生物进化的基本单位，也是繁殖的基本单位，B错误；种群的基因频率并不是总在发生改变，物种的基因频率也不一定不发生改变，C错误；一个物种可以包含很多种群，一个种群只能是一个物种，因此物种基因库一般大于种群基因库，D错误。]
2．下列关于隔离的叙述，不正确的是( )
A．不同种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因
B．对所有物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离
C．隔离阻止了自然条件下群体间的基因交流
D．不同物种之间必然存在生殖隔离
B [不同种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因，A项正确；绝大多数物种是经长期的地理隔离形成生殖隔离，但地理隔离不一定导致生殖隔离，B项错误；无论地理隔离还是生殖隔离都能阻断自然条件下群体间的基因交流，C项正确；物种形成的标志是出现生殖隔离，故不同物种之间必然存在生殖隔离，D项正确。]
3．地球上已有的生物中进行有性生殖的种类占绝对优势。下列关于这一事实的叙述，错误的是( )
A．有性生殖提高了物种的变异性
B．有性生殖大大加快了生物进化的步伐
C．有性生殖在真核生物之前出现
D．有性生殖实现了基因的重组，丰富了子代的遗传信息
C [真核生物出现之后，有性生殖作为一种新的繁殖方式出现，C错误。]
4．近年来我国生态文明建设卓有成效，粤港澳大湾区的生态环境也持续改善。研究人员对该地区的水鸟进行研究，记录到146种水鸟，隶属9目21科，其中有国家级保护鸟类14种，近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。该调查结果直接体现了生物多样性中的( )
A．基因多样性和物种多样性
B．种群多样性和物种多样性
C．物种多样性和生态系统多样性
D．基因多样性和生态系统多样性
C [生物多样性包括三个方面：基因(遗传)多样性、物种多样性和生态系统多样性。题干中描述了“146种水鸟”，是物种多样性的直接体现，题干中描述的“近海与海岸带湿地”、“城市水域”等是生态系统多样性的直接体现。因此该调查结果直接体现了物种多样性和生态系统多样性，C正确。]
5．加拉帕戈斯群岛由许多互不相连、彼此独立的小岛组成。1835年，达尔文发现该群岛上有地雀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，最终形成了地雀新物种。
(4)若某个小岛上的地雀均为莺雀，则该小岛上的全部莺雀个体称为______________。这是生物进化的____________。
(5)加拉帕戈斯群岛上的13种地雀体现了生物的______________多样性。
[解析] (1)分析图示可知，这些不同种的地雀都是由共同祖先——南美洲地雀进化而来的。(2)喙是用来取食的，地雀喙存在差异，是各小岛上不同的食物因素作用的结果。食物因素在地雀的进化过程中起到了选择的作用。(3)由于各小岛彼此独立，原始地雀之间存在地理隔离，在长期进化过程中由于各自有利变异的积累，产生了生殖隔离。(4)生活在一定地域内的同种生物的总和称为种群，种群是生物进化的基本单位。(5)该群岛上的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 选择 (3)地理 生殖 (4)种群 基本单位 (5)物种
13/14[实验基础·自主学习]
1．实验原理
(1)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。
(2)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．实验步骤
步骤1 分组编号 用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①～④
步骤2 接种 取少量细菌的培养液，用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上
步骤3 控制变量 用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央(对照组)，再分别夹取1张抗生素纸片放在②～④号区域的中央(实验组)，盖上皿盖
步骤4 培养 将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12～16_h
步骤5 观测结果 观察培养基上纸片附近是否出现抑菌圈，测量、记录抑菌圈的直径，并取平均值
步骤6 重复实验 从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中培养，然后重复步骤2～5。如此重复几代，记录每一代培养物抑菌圈的直径
3．实验结果
与区域①相比，区域②③④纸片周围会出现抑菌圈；②③④区域抑菌圈的平均直径逐代越来越小。
4．实验结论
(1)细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异；
(2)抗生素的选择作用导致耐药菌比例逐代升高。
[实验关键·探究学习]
1．抗生素不是诱变因子，因此细菌耐药性变异的产生与抗生素无关。
2．细菌产生耐药性变异的过程属于基因突变，而基因突变具有不定向性。
3．滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈。
4．实验结束后，应将耐药菌、培养基、纸片等进行高温灭菌处理，防止对环境造成污染。
[实验应用·对点练习]
1．为探究两种抗生素对某细菌的抑菌效果，设计如图所示实验方案，在无菌固体培养基表面上涂布被检测细菌，放置甲、乙和丙三个圆形滤纸片(抗生素可在培养基扩散，滤纸片周围出现抑菌圈的大小能反映其抑菌效果)，下列说法错误的是( )
A．抑菌最有效的是抗生素b
B．浸泡滤纸片的抗生素a、b浓度应相同
C．丙滤纸片起到对照作用
D．此方法可检测抗生素对病毒的抑制效果
D [分析题图，浸泡过抗生素b的抑菌圈最大，说明抗生素b的抑菌效果最好，A正确；该实验的自变量是是否浸泡抗生素和抗生素的种类，两种抗生素的浓度应相同，目的是保证单一变量，B正确；浸泡过无菌水的丙组应为空白对照组，C正确；抗生素可抑制细菌生长，但不能抑制病毒的繁殖，故不能检测对病毒的抑制效果，D错误。]
2．利用“抗生素纸片扩散法”观察某细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，可探究抗生素对细菌的选择作用。下列关于该实验的说法错误的是( )
A．实验中应将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放置在培养基的不同区域
B．实验结果显示在抗生素纸片的区域出现抑菌圈，说明细菌本身存在变异
C．从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌继续培养，连续选择几代后抑菌圈的直径会变大
D．在本实验条件下，细菌的耐药性变异是有利变异
C [为研究抗生素对细菌的选择作用，实验中采用了不含抗生素的纸片作为对照，并将不含抗生素的纸片和抗生素纸片分别放置在培养基的不同区域，A正确；抗生素纸片区域出现抑菌圈，不含抗生素的纸片区域细菌正常生长，说明细菌本身就存在变异，B正确；抑菌圈边缘的菌落对该抗生素不敏感，从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌继续培养，连续选择几代后抑菌圈的直径会变小，C错误；在本实验中，具有耐药性的细菌生存下来，不具有耐药性的细菌不能生长繁殖，因此在抗生素的选择下，细菌产生的耐药性变异是有利变异，D正确。]
1/3[实验基础·自主学习]
1．提出问题
桦尺蛾种群中s基因(决定浅色性状)的频率为什么越来越低呢？
2．作出假设
自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生定向改变。
3．讨论探究思路
创设数字化情境引导学生通过数学方法探究并验证假设。
4．制订并实施研究方案
(1)创设数字化的问题情境：假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，Ss 20%，ss 70%，S基因的频率为20%。树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色(ss)个体每年减少10%，黑色(SS和Ss)个体每年增加10%。
(2)将计算结果填入表中。
第1年 第2年 第3年 第4年 ……
基因型频率 SS 10% 11.5% 13% 14.6% ……
Ss 20% 22.9% 26% 29.3% ……
ss 70% 65.6% 61% 56.1% ……
基因频率 S 20% 23% 26% 29.2% ……
s 80% 77% 74% 70.8% ……
5．改变环境，重新计算
将环境的作用的大小进行调整，比如将浅色个体每年减少的数量百分比调为20%，重新计算种群基因型频率和基因频率，与4．(2)中所得的数据进行比较。
6．分析结果，得出结论
自然选择可以定向改变种群的基因频率，且环境的选择作用越大，改变的幅度也越大。
[实验关键·探究学习]
自然选择对种群基因频率变化影响的原理及实例分析
1．原理分析
2．实例分析(桦尺蛾体色进化)
由以上可以看出，生物进化的实质上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，反映该基因控制的性状对环境的适应能力较强。
[实验应用·对点练习]
1．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。下列有关说法不正确的是( )
区域 SS(%) Ss(%) ss(%)
A 80 18 2
B 2 8 90
A．A地S基因的频率为89%，B地S基因的频率为6%
B．A地的大部分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
B [由题干中的数据可知，A地种群内S基因的频率＝[(80×2＋18)/(80×2＋18×2＋2×2)]×100%＝89%，s基因的频率＝1－89%＝11%；而B地种群内S基因的频率＝[(2×2＋8)/(100×2)]×100%＝6%，s基因的频率＝1－6%＝94%，A正确。由上述分析可知，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，这与这两地种群的生活环境对其的选择有关，B错误。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，可见生物进化的方向是自然选择决定的，生物进化的实质是种群的基因频率发生改变，C、D正确。]
2．桦尺蛾体色有两种表型，野生型为灰白色，突变型为暗黑色。下表为桦尺蛾在不同地区的释放和回收实验，据表分析，下列叙述错误的是( )
地区 灰白色蛾 暗黑色蛾
释放数 回收数 释放数 回收数
伯明翰(工业污染区) 64 16(25%) 154 82(53%)
多赛特(非工业区) 393 54(13.7%) 406 19(4.7%)
A．自然选择能使不同性状的个体之间出现存活率的差异
B．暗黑色桦尺蛾的出现，是自然选择的结果
C．自然选择是生物发生进化的因素，也是产生适应的因素
D．环境的变化可以使种群中频率很低的基因迅速增加
B [题中不同体色的桦尺蛾在环境的自然选择下，出现了存活率的差异，A正确；暗黑色桦尺蛾的出现，是变异的结果，B错误；自然选择是进化的因素之一，也是适应进化的唯一因素，C正确；原本频率很低的基因(控制不利变异的基因)在环境变化后，可能成为控制有利变异的基因，基因频率迅速增加，D正确。]
3/3课时分层作业(20) 隔离在物种形成中的作用、协同进化与生物多样性的形成
题组一 隔离与物种的形成
1．下列有关种群和物种的相关叙述，不正确的是( )
A．种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位
B．种群的范围大于物种，一个种群可包含几个不同的物种
C．物种的形成不一定经过地理隔离，但一定形成生殖隔离
D．同一物种的种群之间不存在生殖隔离，一旦种群间存在生殖隔离，就成了不同的物种
B [种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位，A项正确；物种的范围大于种群，一个物种可包含几个不同的种群，B项错误；物种的形成不一定经过地理隔离，但一定形成生殖隔离，C项正确；同一物种的种群之间不存在生殖隔离，如果两个种群之间存在生殖隔离，就已经是两个物种了，D项正确。]
2．张谦德在《朱砂鱼谱》中总结金鱼选种的经验时说：“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( )
A．自然选择，地理隔离 B．人工选择，地理隔离
C．自然选择，生殖隔离 D．人工选择，生殖隔离
B [分析题干信息可知，“逐日去其不佳者”是人为地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，可防止基因间相互交流而混杂，对新品种的形成具有重要作用，“分数十缸饲养”的作用是采取地理隔离。]
3．图中，A、B、C表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。A地区物种甲中某些个体迁移到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地区甲种群的基因频率不再发生改变
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，它们的基因库组成完全不同
C [生殖隔离是新物种形成的标志，A错误；留居在A地区的甲种群的基因频率因为自然选择、基因突变等因素，基因频率也会发生改变，B错误；乙、丙两种群的基因库存在较大差异，不能进行基因交流，C正确；甲、乙是两个不同的物种，甲、乙之间存在生殖隔离，两种群的基因库有较大差异，并不是完全不同的，D错误。]
4．某山地的蜗牛被突然隆起的山体分隔成两个种群，若干年后，两个种群发生了明显的进化，而后山体障碍消失，进化过程如图所示。下列相关说法正确的是( )
A．b1和c1间出现了地理隔离，二者之间也一定出现了生殖隔离
B．c1到c2的过程中种群的基因频率一定发生了改变
C．d1和d2形态差别较大，所以二者之间一定出现了生殖隔离
D．生物圈中物种的形成都必须经历这种长期的地理隔离
B [山体的形成将蜗牛分成了两个种群，b1和c1之间出现了地理隔离，但不一定形成生殖隔离，A错误；c1到c2的过程中种群发生了进化，进化的实质就是种群基因频率发生改变，B正确；生殖隔离是指两种生物之间无法交配或交配后不能产生可育的后代，而形态差别大的生物之间不一定出现了生殖隔离，C错误；不经过地理隔离也可以形成新物种，如四倍体西瓜的形成，D错误。]
5．科学家曾成功下潜至马里亚纳海沟进行科学考察，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。请回答下列问题：
(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)从变异的来源看，比目鱼的种类具有多样性的根本来源是________。
(4)由于地质巨变，最终人类只抢救活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________。
(5)下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______________、________和________三个环节。由A物种演变为B、C两个物种，其内在因素是生物体的________发生了改变。
[解析] (1)马里亚纳海沟中所有的比目鱼可组成一个种群。
(2)生殖隔离是物种形成的标志，比目鱼形成不同物种，即形成了生殖隔离，其外因是自然选择和地理隔离，使种群基因频率发生改变。
(3)变异的根本来源是基因突变，因为基因突变能产生新基因。
(4)一对马里亚纳海沟中的比目鱼，通过人工繁殖，形成的种群中基因数量较少。
(5)物种形成的三个环节：突变和基因重组、自然选择、隔离；物种形成的内因是生物体的基因发生改变导致种群基因库出现差异。
[答案] (1)种群 (2)生殖 自然选择 地理隔离 (3)基因突变 (4)少 (5)突变和基因重组 自然选择 隔离 基因
题组二 协同进化与生物多样性的形成
6．协同进化就是“生态的舞台，进化的表演”，协同进化丰富了生物的多样性。下列有关说法，错误的是( )
A．研究协同进化可预测某物种的存在
B．捕食者的存在有利于生物多样性的形成
C．协同进化导致了生物多样性的形成
D．种群内部个体间的差异体现了物种多样性
D [种群内部个体间的差异体现了基因的多样性。]
7．世界自然基金会发表报告指出，1998～2008年这10年间，在新几内亚岛上发现了1 060种新物种，其中有12种为哺乳动物，如居住在火山里的羊毛鼠、惹人喜爱的扁鳍海豚等。下列关于协同进化与生物多样性形成的叙述中，正确的是( )
A．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
B．生物多样性的形成过程也就是新的物种不断形成的过程
C．一个物种的形成或灭绝会影响到其他若干物种的进化
D．不同物种之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化
C [物种之间的协同进化也可能是种间互助，如兰花与专门给它传粉的蛾；新物种不断形成是生物多样性形成的基础；一个物种的形成与灭绝会影响到与之相关的其他若干物种；协同进化指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。]
8．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唯一的栖息场所和食物来源。下列分析正确的是( )
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
B [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互利共生，两者的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。]
9．山茶象甲用喙在山茶果皮上钻孔后将卵注入孔洞，只有在打通果皮的孔洞中孵出的幼虫才能取食到种子而成活。图1为日本南、北部地区的象甲，图2为日本不同纬度多个地区的象甲平均喙长和山茶平均果皮厚度。以下叙述错误的是( )
图1 图2
A．南部地区的山茶果皮厚度大于北部
B．图2中M区象甲繁殖后代成功率最高
C．图2中P区数据采集来自北部地区
D．山茶象甲与山茶相互影响、协同进化
B [由图1可以看出，南部山茶象甲的喙长于北部山茶象甲的喙，因此推测南部地区的山茶果皮厚度大于北部，A正确；分析图2可知，M区山茶平均果皮厚度大，打通果皮的孔洞难度也大，象甲繁殖后代成功率低，B错误；图2中P区果皮厚度小，山茶象甲喙短，数据应采集自北部地区，C正确；山茶象甲与山茶在相互影响中协同进化，D正确。]
10．实例1：达尔文在环球考察时发现加拉帕戈斯群岛上生活的地雀，喙的差别很大，但它们是从同一群地雀演化来的。实例2：鲸鱼和鲨鱼分别属于哺乳类和鱼类，但是它们却有着极其相似的外部形态特征。科学家们将实例1、2现象分别称为趋异进化、趋同进化。下列有关叙述不正确的是( )
A．趋同进化的不同种生物大都生活在条件基本相同的环境中
B．趋异进化的同一类生物所面临的生存压力有明显差别
C．两种进化方式均体现了生物为适应环境而产生相应的变异
D．两种进化方式均体现了环境对不同性状个体具有选择作用
C [从提供的例子来看，进行趋同进化的两种生物分别属于哺乳类和鱼类，它们的外部形态非常相似，说明生活在相同环境中的不同生物，在自然选择的作用下，保留了基本相同的特征，A正确；加拉帕戈斯群岛上生活的地雀来自于同一个种群，但是由于环境条件不同，其形态特征发生了明显变化，说明它们所承受的环境压力不同，B正确；环境的作用是选择，而非诱发生物个体产生适应环境的变异，C错误；生物发生不同变异，而环境对其进行自然选择，使适应环境的变异得以保存，D正确。]
11．油菜物种甲(2n＝20)与乙(2n＝16)通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列有关叙述正确的是( )
A．秋水仙素通过促进着丝粒分裂，使染色体数目加倍
B．在幼苗丁的细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体
C．丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向
D．形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种
B [在有丝分裂过程中，秋水仙素的作用是在分裂前期抑制纺锤体的形成，从而达到使染色体数目加倍的目的，A错误；油菜物种甲、乙杂交，子代丙是异源二倍体，其染色体数为10＋8＝18，用秋水仙素处理其顶芽后，发育成的幼苗丁中部分细胞染色体加倍为36条，在该类细胞的有丝分裂后期，可观察到72条染色体，B正确；决定生物进化方向的是自然选择，不是丙到丁发生的染色体变化(染色体变异)，C错误；虽然形成戊的过程没有经过地理隔离，但是戊为异源四倍体，与二倍体物种甲、二倍体物种乙都存在生殖隔离，因而戊是新物种，D错误。]
12．昆虫取食或机械性损伤都会引起烟草植株释放大量烟碱，烟碱是对昆虫具有广谱性的毒性。科学家发现，以烟草叶片为食的烟草天蛾幼虫在用含有高浓度烟碱的食物饲喂后，仍然能够生存，只是生长速率降低。烟草天蛾幼虫可以利用其从食物中摄取的烟碱抵抗寄生生物(如绒茧蜂幼虫)来保护自己。经X射线诱变后选择烟碱敏感型烟草天蛾幼虫有助于研究烟草天蛾对烟碱适应性的分子机制。下列叙述错误的是( )
A．烟草天蛾对烟碱的适应性是长期协同进化的结果
B．绒茧蜂发生可遗传变异不能使其种群基因频率发生定向改变
C．烟碱敏感型烟草天蛾的出现可增加生物多样性
D．可以通过X射线定向诱导烟草天蛾发生烟碱敏感型突变
D [烟草天蛾对烟碱的适应性是生物之间相互选择、长期协同进化的结果，A正确；可遗传变异具有不定向性，不能定向改变种群的基因频率，自然选择会使种群基因频率发生定向改变，B正确；生物多样性包括遗传多样性(基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性，烟碱敏感型烟草天蛾的出现可增加基因多样性，从而增加生物多样性，C正确；基因突变是不定向的，X射线不能定向诱导烟草天蛾发生烟碱敏感型突变，D错误。]
13．某种足虫栖息在海生海绵的中央腔中，雌虫的外观都一样，雄虫的形态有大、中、小3种类型，且这3种不同形态的雄虫会采取不同的生殖对策：大雄虫倾向于用战斗来保卫海绵中央腔中的多个雌虫；中雄虫会模拟雌虫，与大雄虫共处一室；小雄虫回避大雄虫并埋伏在其周围，伺机与雌虫交配。研究表明，大、中、小雄虫的体型差异主要来自一个基因的3个等位基因a1、a2、a3。下列说法正确的是( )
A．大、中、小雄虫形态有明显差异的现象，与基因多样性有关
B．大、中、小雄虫形态有明显差异，彼此间存在生殖隔离，分属三个物种
C．三种雄虫与雌虫的平均交配成功率一定存在显著差异
D．三种雄虫具有不同的生殖对策是不同雄虫与雌虫间协同进化的结果
A [大、中、小雄虫形态有明显差异的现象，与基因多样性有关，A正确；大、中、小雄虫属同一物种，B错误；三种雄虫采取的生殖对策不一样，但均有效，都具有交配机会，因此三种雄虫与雌虫的平均交配成功率没有显著差异，C错误；三种雄虫具有不同的生殖对策是自然选择的结果，D错误。]
14．东非维多利亚湖中生活着500多种丽鱼，这些丽鱼全都是在过去十几万年的时间中由一个单独的原始物种进化形成。研究表明，维多利亚湖水域广阔，湖中不存在任何地理障碍，不同种类的丽鱼可以自由交配，在同一水域中的数百种丽鱼快速形成的关键因素之一可能是性选择——不同体表颜色的雄鱼选择具有特殊颜色的雌鱼交配，以致形成了不同群体独特的摄食习性和奇特的颌部结构及色彩艳丽和花纹独特的体表，最终导致新物种的形成。以下相关叙述不正确的是( )
A．维多利亚湖中大量丽鱼新物种的形成说明隔离不是物种形成的必要条件
B．性选择决定了丽鱼颌部结构和体表特征形成的方向
C．维多利亚湖中的丽鱼种群不断发生着进化
D．达尔文的自然选择学说不能科学地解释丽鱼新物种快速形成的现象，说明自然选择学说存在局限
A [维多利亚湖中不同丽鱼属于不同的物种，它们之间一定存在生殖隔离，因此隔离是物种形成的必要条件，A错误；变异是不定向的，性选择决定了丽鱼颌部结构和体表特征形成的方向，B正确；由于性选择的存在，可推测维多利亚湖中的丽鱼种群在不断发生着进化，C正确；达尔文的自然选择学说不能科学地解释丽鱼新物种快速形成的现象，即在没有地理隔离的情况下产生了新物种，说明自然选择学说存在局限，D正确。]
15．纵观整个生物界，捕食者与被捕食者之间总是进行着激烈的“军备竞赛”。位于亚利桑那州科罗拉多大峡谷北缘的凯巴森林中，生活着黑尾鹿种群及它们的主要捕食者美洲狮和狼。1905年以来，该地黑尾鹿种群保持在4 000头左右的水平，为了发展鹿群，美洲狮和狼被大量猎杀，该鹿群数量开始上升，到1925年达到最高峰，约有10万头，由于连续多年的过度利用，草场极度退化，结果使鹿群数量猛降，到1942年，黑尾鹿种群数量仅剩8 000头，而且大多数个体身体瘦小，体质衰弱。20世纪70年代，当地政府制定并实施“引狼入室”计划，黑尾鹿种群数量逐渐上升，凯巴森林又焕发出勃勃生机。根据所学知识，请回答下列问题：
(1)凯巴森林中黑尾鹿种群的全部个体所含的全部基因是这个种群的________。研究发现，黑尾鹿等植食性动物有较为发达的盲肠，这是__________的结果，该过程________(填“是”或“不是”)定向的。
(2)美洲狮和狼的存在，在客观上对黑尾鹿种群的发展起到了促进作用，理由是_______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)美洲狮和狼的存在有利于增加物种的多样性，对该森林群落的稳定起到了重要作用，试分析其原因：_________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)黑尾鹿的某一对相对性状由位于X染色体上的等位基因A和a控制，抽样调查得知当年雌雄个体的比例为1∶1，雌性个体中XAXA、XAXa、XaXa三种基因型个体所占比例分别为50%、30%和20%，雄性个体中XAY、XaY两种基因型个体各占50%。则该种群中A的基因频率为________。由于不含A基因的个体易被天敌捕食，致使黑尾鹿种群中a的基因频率________(填“增大”或“减小”)，由此说明该黑尾鹿种群在不断地发生进化。
[解析] (1)凯巴森林中黑尾鹿种群的全部个体所含的全部基因是这个种群的基因库，研究发现，黑尾鹿等植食性动物有较为发达的盲肠，这是自然选择的结果，该过程是定向的。(2)美洲狮和狼的存在，在客观上对黑尾鹿种群的发展起到了促进作用，理由是美洲狮和狼捕食的大多是黑尾鹿种群中年老、病弱或年幼的个体，有利于该鹿群的发展。(3)美洲狮和狼的存在有利于增加物种的多样性，对该森林群落的稳定起到了重要作用，其原因是美洲狮和狼的存在制约并稳定了黑尾鹿的数量，同时可以让植物资源也得以稳定，为其他物种的生存和发展留出空间。(4)假设该种群中雌雄个体数量各有100只，则该种群中A的基因频率为(50＋30＋50×2)/(200＋100)×100%＝60%，由于不含A基因的个体易被天敌捕食，致使黑尾鹿种群中a的基因频率减小，由此说明该黑尾鹿种群在不断地发生进化。
[答案] (1)基因库 自然选择 是 (2)美洲狮和狼捕食的大多是黑尾鹿种群中年老、病弱或年幼的个体，有利于该鹿群的发展 (3)美洲狮和狼的存在制约并稳定了黑尾鹿的数量，同时可以让植物资源也得以稳定，为其他物种的生存和发展留出空间 (4)60% 减小
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