必修2同步精练精析： 隔离与物种的形成

二 隔离与物种的形成
【典例导悟】
【典例】（2009·江苏高考）如图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是

A.b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离[来源:21世纪教育网
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
【思路点拨】本题主要考查物种形成的有关知识，解答本题应从以下几个方面入手分析：

【自主解答】选B。本题考查物种形成的知识。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，所以A错；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对。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，故C不对。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，他们仍是同一物种，所以D不对。
【互动探究】（1）a物种进化为b、c两个物种的内因是什么？
（2）c从生活区域迁到b生活的区域，若时间足够长会有哪几种变化？（至少两种）
提示：（1）突变和基因重组是新物种形成的内因。
（2）①不适应环境被淘汰；
②进化成新的物种。
【变式训练】有关种群和物种的叙述正确的是（ ）
A.同一种群的个体间可以相互交配并产生后代，同一物种的个体间也能相互交配并产生后代
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发展，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
【解析】选A。同一物种个体之间不存在生殖隔离，交配后均能产生可育后代；种群是生物进化的基本单位，种群是指同一区域内同种生物个体，而物种可以包括多个种群，它们之间可能存在地理隔离，所以繁殖的基本单位应为种群；种群的基因频率在不断变化，则物种的基因频率也在变化；同一物种的不同种群由于存在地理隔离，种群的基因库有一定的差异，物种的基因库包括种群的基因库，故种群的基因库与物种的基因库不同。
【学业达标训练】
1.（2010·三明高一检测)如果有两个小群体的动物，在形态结构上相近，它们必须具备下列哪一特征才能归为一个物种（ ）
A.它们的食量要相同
B.它们必须分布在同一地理区域内
C.它们的毛色一定相同
D.能相互交配繁殖并产生可育后代
【解析】选D。物种是指在自然状态下能相互交配产生可育后代的一群生物，它们的外部形态非常相似，并不都分布在同一区域内。可由多个种群组成，可有多个相对性状。
2.隔离在物种形成中的主要作用是（ ）
A.使种群间的个体互不相识
B.使种群间雌雄个体失去交配机会
C.使不同种群各自适应于不同的地理环境
D.使种群之间停止基因交流，各自可向着不同的方向演变
【解析】选D。隔离有两种类型：地理隔离和生殖隔离。它们都会阻碍种群间的基因交流，进而使之差异变大，向不同方向发展。
3.(2010·惠阳高一检测)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解释正确的是（ ）
A.同一种地雀→地理隔离→自然选择→生殖隔离→不同种地雀
B.不同种地雀→地理隔离→自然选择→不同种地雀
C.同一种地雀→自然选择→地理隔离→生殖隔离→不同种地雀
D.同一种地雀→地理隔离→生殖隔离→不同种地雀
【解析】选A。原属于同一物种的地雀，分布在不同的岛屿(地理隔离）上。由于每个岛上的食物和栖息条件互不相同，自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用就有差别。在一个种群中，某些基因被保留下来，而另一个种群中被保留下来的可能是另一些基因。久而久之，这些基因库会形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离。生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的地雀就成了不同的物种。
4.下列关于隔离的叙述，不正确的是（ ）
A.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因
B.隔离阻止了种群间的基因交流
C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离
D.对所有物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离
【解析】选D。物种间必然存在隔离，不管是地理隔离还是生殖隔离，导致的结果是阻止了基因的交流，从而使种群基因库的差异很大，地理隔离是一个量变过程，只有足够长的时间后才能达到生殖隔离。
5.物种和种群的关系是（ ）
A.不同的生物种群通过自然选择而形成同一物种
B.同一物种可以形成多种不同的种群
C.种群间的个体相互交配而形成同一物种
D.一个种群中可有一个或多个物种
【解析】选B。物种是由多个种群组成的，而物种的形成是由突变和基因重组、自然选择、隔离三个基本环节构成的，只有同一物种的不同种群相互交配才能产生可育后代，新物种形成要经过较长的时间。
6.下列说法正确的是（ ）
A.地理隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种
B.生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的个体就成了不同物种
C.地理隔离是形成新物种的必然经历
D.每个新物种的形成都必定经历从地理隔离达到生殖隔离的过程
【解析】选B。生殖隔离是新物种形成的标志，而由二倍体经秋水仙素处理得到四倍体的过程并没有地理隔离，所以地理隔离并不是新物种形成所必需经历的。[来源:21世纪教育网]
7.（2009·上海高考）新物种形成的标志是（ ）
A.具有新的生理功能 B.出现新的形态结构
C.出现地理隔离 D.形成生殖隔离
【解析】选D。新物种的形成即与原有物种之间存在生殖隔离，出现新的形态结构和生理功能只能说明生物在不断进化。
8.如图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型：图中上为甲岛，下为乙岛，A、B、C、D为四个物种及其演化关系，请看图回答问题：21世纪教育网

（1)由A物种进化为B、C两个物种的内因是_______，外因是_______，进化的实质是_____________。
(2)甲岛上的B物种迁到乙岛后，不与C物种发生基因交流，其原因是__________________________。21世纪教育网
(3)迁到乙岛的B物种可能会______________。
(4)假设种群中有一对等位基因Aa，A的基因频率为0.1，a的基因频率为0.9，那么AA、Aa、aa三种基因型的频率分别为__________；若环境的选择作用使a的频率逐渐下降，A的频率逐渐上升，则后代中aa基因型个体的变化趋势是___________________________。21世纪教育网
【解析】本题以物理模型的形式综合考查隔离在物种形成中的作用。
(1)A物种进化为B、C两个物种的内因是遗传变异，外因是甲、乙两岛环境条件的不同，并且有地理隔离，进化的实质是种群基因频率的改变。
（2）两种群在同一环境中，其基因不能进行交流，说明这两个种群间已经出现了生殖隔离，成为两个物种。
(3)根据遗传平衡原理，AA=0.1 ×0.1=0.01；Aa=2×0.1 ×0.9=0.18；aa=0.9×0.9= 0.81。
答案: (1)遗传变异 甲、乙两岛环境不同且有地理隔离
种群基因频率的改变 (2)已形成生殖隔离
(3)形成新的物种（答案合理即可）
(4)1%、18%、81% 逐渐下降
【素能综合检测】
1.（2010·衡水高一检测）有关物种的叙述正确的是（ ）
①一个物种可以由多个种群构成，不同的物种之间存在着生殖隔离
②具有一定的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多倍体的形成是物种形成的特殊方式
④在物种形成的过程中，地理隔离和生殖隔离是同时出现的21世纪教育网
A.②③ B.①②③ C.②④ D.①④
【解析】选B。物种是指能相互交配产生可育后代的一群生物，它可由多个种群组成，物种形成的方式有渐变式和爆发式两种，其中多倍体的形成为后者，一般情况下物种形成过程要经过较长时间的地理隔离才能达到生殖隔离。
2.（2010·广州模拟）在同一区域中生长着两种杜鹃花，在人工条件下，它们之间都可以杂交成功。但在自然状态下不能杂交，因为一种杜鹃花在6月初产生花粉，另一种在6月下旬产生花粉，这种现象属于（ ）
A.优胜劣汰 B.过度繁殖
C.生殖隔离 D.性状分离
【解析】选C。在自然状态下，这两种杜鹃花是不能杂交的，所以存在生殖隔离，不属于同一物种。虽然人工条件下可杂交成功，但不符合物种的标准。
3.某研究小组研究了某地的两个湖泊，每个湖中生活着两种相似的鱼：红褐色的和金黄色的。这一地区可能发生过洪水。他们不清楚这两种鱼之间的关系，于是作出两种如图所示的假设。以下说法中不正确的是（ ）[来源:21世纪教育网

A.假说甲认为红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼[来源:21世纪教育网
B.假说乙认为湖Ⅰ中原来只有红褐色鱼，湖Ⅱ中原来只有金黄色鱼，发洪水时，这两个湖中的鱼混杂在一起
C.假说甲说明湖Ⅰ和湖Ⅱ由于地理隔离的作用形成金黄色鱼和红褐色鱼
D.如果红褐色鱼和金黄色鱼不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种
【解析】选C。假说甲表明在两个不同湖中的灰色鱼，均进化为红褐色鱼和金黄色鱼；假说乙中湖Ⅰ中的原有鱼种为红褐色鱼，而湖Ⅱ中的原有鱼种为金黄色鱼，由于洪水使两种鱼混合在一起；假说甲说明湖Ⅰ中红褐色鱼与金黄色鱼的形成过程中并不存在地理隔离，湖Ⅱ中也是如此；不能杂交或杂交后代不育的现象叫生殖隔离。
4.下列不属于生殖隔离实例的是（ ）
A.雄萤火虫给雌虫发出各自特有的闪光求偶信号，雌虫对异种雄虫发出的信号无反应
B.牛蛙的卵和豹蛙的精子能融合成合子，发育一段时间后死亡
C.玉米的花柱很长，拟蜀属植物的花粉在玉米柱头上能萌发，但不能到达子房
D.特纳氏综合征患者缺少了一条X染色体，性腺发育不良，没有生育能力
【解析】选D。生殖隔离是指不能杂交（如选项A、C）或杂交后代不育，甚至杂交得不到后代（如选项B），而选项D是由于缺少了一条X染色体，不能产生配子所致，而不是有配子不能受精，所以选项D不属于生殖隔离。
5.有关生物新物种形成的基本环节的分析正确的是（ ）
A.基因突变和基因重组为进化提供原材料
B.种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提
C.地理隔离是新物种形成的必要条件
D.自然选择的不定向性决定了生物的多样性
【解析】选B。生物进化的原材料包括基因突变、染色体变异和基因重组，其中前两者统称为突变。物种形成的其他两个环节为自然选择和隔离，其中自然选择是定向的，隔离是一定存在生殖隔离，而不一定经过地理隔离。
6.如图为生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是（ ）

A.种群基因频率的改变，不论其变化大小，都属于物种形成的范畴
B.图中A表示的是基因突变和基因重组
C.经过长期的地理隔离达到生殖隔离，没有地理隔离不可能形成新的物种
D.图中C表示种群间的生殖隔离，是新物种形成的标志
【解析】选D。物种的形成是经过长期的地理隔离，使种群基因产生较大差异进而形成生殖隔离，多倍体的形成不需要经过地理隔离，而在可遗传变异中基因突变和染色体变异统称为突变。
7.以下是对现代生物进化理论的一些理解，其中错误的是（多选）（ ）
A.环境改变使生物产生适应性的变异
B.隔离是形成物种的必要条件，也是生物进化的必要条件
C.进化时基因频率总是变化的
D.同一物种的不同种群间不存在隔离
【解析】选A、B、D。环境对生物起定向选择作用，而不是定向诱导，隔离不是生物进化的必要条件，生物进化的必要条件是突变和基因重组及自然选择，同一物种的不同种群间不存在生殖隔离，但存在地理隔离。
二、非选择题（本题包括2小题，共29分）
8.（13分）（思维拓展题）Ⅰ.如图为三倍体无子西瓜育种过程：

（1）三倍体无子西瓜是高度不育的，说明了二倍体西瓜与四倍体西瓜_______________。
（2）三倍体无子西瓜不育的原因是什么？___________。
（3）要使三倍体西瓜可育，可采用的方法是________。
（4）三倍体无子西瓜是否是一个新物种？________，原因是____________________。
Ⅱ.我国育种工作者利用野生黑麦与普通小麦培育了既高产又适应高原环境的八倍体小黑麦，请判断八倍体小黑麦是否为一个新物种？______________。物种形成的三个基本环节是___________。
【解析】Ⅰ.（1）由于四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交后，后代是不育的三倍体西瓜，说明二者存在生殖隔离，即属于不同物种。
（2）三倍体西瓜存在三个染色体组，在减数分裂过程中无法均分，而造成联会紊乱，不能产生正常配子。
（3）要使三倍体西瓜可育，必须使染色体均分，则加倍是一种最为理想的方法。
（4）三倍体西瓜之间不能交配产生后代，所以不属于一个新物种。
Ⅱ.八倍体小黑麦与原普通小麦存在生殖隔离，并且八倍体小黑麦个体之间可以产生可育后代，所以八倍体小黑麦为一个新物种。
答案：Ⅰ.（1）是不同的物种，它们之间存在生殖隔离
（2）在减数分裂过程中染色体联会紊乱，不能形成正常的配子
（3）用秋水仙素处理
（4）否 三倍体西瓜是高度不育的
Ⅱ.是一个新物种 突变和基因重组、自然选择、隔离
［实验·探究］
9.(16分）科学家培育出了抗旱的陆地棉新品种，而海岛棉从来没有出现过抗旱类型，有人打算也培育出抗旱的海岛棉品种。但是用海岛棉与抗旱的陆地棉进行了多次杂交，始终得不到子代，回答下列问题。
（1）出现上述现象的原因是抗旱的陆地棉和海岛棉是两个不同的物种，存在_______。
（2）抗旱的陆地棉和海岛棉两个不同物种的形成具备哪些环节？
_________________________________________________。
（3）要达到上述目的你认为可以用哪些育种方法，写出思路即可。
①打破物种间生殖隔离的方法名称：______________。
思路方案：__________________________________________
___________________________________。
②常规育种方法名称：______________________。
思路方案：_________________________________________
__________________________________________。
（4）假若海岛棉与抗旱的陆地棉杂交后产生了后代，其能否称为一个新物种？（已知海岛棉与抗旱的陆地棉均为二倍体生物）
原因是____________________________________________。
【解析】（1）杂交后不能产生后代，或是后代高度不育，则说明存在生殖隔离。
（2）新物种的形成有两种方式，每种方式都少不了必备的三个环节。
（3）①打破物种界限的育种方法，目前学习的只有基因工程，它由四个步骤组成，还应该把受体细胞培育成植株。②若用常规育种，控制抗旱的基因只能从无到有，则诱发基因突变。
（4）物种在自然状态下是能够交配并产生可育后代的。
答案：（1）生殖隔离
（2）突变和基因重组、自然选择、隔离
（3）①基因工程育种
将抗旱的陆地棉的抗旱基因导入到海岛棉的体细胞中，将其培育成完整的植株
②诱变育种
用物理方法（射线、电激）等处理海岛棉萌发的种子或幼苗，然后进行人工选择[21世纪教育网
（4）不能，杂交后代是高度不育的
【精品题库】
1.在生物的进化过程中，有的物种只生存了极短的时间就灭绝了，这是因为( )
A.该物种没有变异
B.该物种是进行无性繁殖的
C.缺乏有适应性价值的可遗传变异
D.人为因素造成其灭绝
【解析】选C。自然选择的实质是适者生存，不适者被淘汰。在生物进化过程中，物种只生存了极短时间就灭绝的原因是缺乏有适应性价值的可遗传变异。
2.下列哪项形成了新物种（ ）
A.二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
B.桦尺蠖体色的基因频率由S（灰色）95%变为s(黑色)95%
C.马与驴交配产生了骡子
D.克隆多利羊
【解析】选A。A项中，四倍体西瓜自交能产生可育后代，说明四倍体西瓜属于一个新物种；B项中，基因频率发生了改变，说明生物进化了，但未突破种的界限，仍属于同一物种；C项中骡子不育，不是一个物种；D项中多利羊是无性繁殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属原来的物种。
3.我国西北部的欧洲玉米螟与东部的亚洲玉米螟由于信息激素的不同而具有生殖隔离，但外貌上几乎无法辨认，那么，以下说法正确的是（ ）
A.外貌形态相同，因此它们属于同一个物种
B.由于具有生殖隔离，因此属于不同物种
C.无法判断
D.以上说法都不对
【解析】选B。所谓物种是指在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能产生可育后代的一群生物个体。由概念可知，同种生物之间不具有生殖隔离，不同物种之间具有生殖隔离，生殖隔离是新物种形成的标志，故选B。
4.英国《每日邮报》报道，美国哈佛大学生物学家洛索斯在短短一年的时间内，通过蜥蜴实验证明了进化论。
实验方法：“假说—演绎法”，假说：“自然选择法则”即使在短期内同样也能显现出来。
实验材料：沙氏变色蜥，大型卷尾蜥（沙氏变色蜥的天敌）
实验原理：当大型卷尾蜥（沙氏变色蜥的天敌）出现初期，腿部较长的沙氏变色蜥因为奔跑速度更快，更容易生存下去，将在“自然选择”中胜出。但是之后，随着大型卷尾蜥逐渐开始并适应树栖生活，短腿的沙氏变色蜥因为更适宜在树枝中间灵活穿行，反过来取代长腿沙氏变色蜥，成为“自然选择”的新宠。
实验过程：
洛索斯选择巴哈马群岛作为研究地点，共选择了12座沙氏变色蜥生活的小岛，分为两组：
实验组：_________________________________。
对照组：__________________________________。
记录实验结果，研究结果证明了洛索斯的假说成立。
（1）请将上面的实验过程补充完整。
（2）该实验为______实验，自变量是__________。
（3）大型卷尾蜥和沙氏变色蜥为捕食关系，它体现了达尔文自然选择学说中__________的主要内容之一。
（4）请推测，如果该实验一直进行下去，这两组沙氏变色蜥将会发生什么变化？____________________________。
【解析】本实验为对照实验，实验中自变量为沙氏变色蜥天敌的有无，天敌的存在对沙氏变色蜥起选择作用，其中的弱势个体易被捕食，而强势个体生存下来并大量繁殖，如果上述两组实验继续下去，在足够长的地理隔离状态下，会使两个种群的基因库产生较大的差异性，从而产生生殖隔离。[来源:21世纪教育网]
答案：（1）在6座小岛上引入捕食沙氏变色蜥的大型卷尾蜥
另6座小岛保持原状
（2）对照 有无大型卷尾蜥
（3）生存斗争
（4）长期的地理隔离会导致生殖隔离，进而形成新物种.