第3节 种群基因组成的变化与物种的形成（第3课时）
教学目标
1．阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵。
2．运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
3．阐明自然选择对种群基因频率的影响。
4．说明隔离在物种形成中的作用。
教学重难点
【教学重点】
1．种群、物种、基因频率、隔离等概念。
2．变异、选择和隔离在生物进化中的作用。
【教学难点】
1．自然选择对种群基因频率变化的影响。
2．隔离在物种形成中的作用。
教学过程
一、导入新课
教师展示曼彻斯特地区19世纪中叶以前和19世纪时的桦尺蛾图片，提问导入：曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率发生了变化，但是并没有形成新的物种。为什么说它们没有形成新的物种？怎样判断两个种群是否属于同一个物种？
二、讲授新课
（二）隔离在物种形成中的作用
1．物种的概念
教师根据桦尺蛾的分析，讲述物种的概念：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。
教师结合照片提问：世界各地不同的人种是不是同一个物种？（世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种——智人种。）
教师结合照片提问：马和驴是不是一个新的物种？学生讨论、回答后，教师总结：马和驴交配后产生的骡是不育的，所以马和驴是两个不同的物种。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，这种现象叫作生殖隔离。
教师展示资料：马有32对染色体，驴有31对染色体，它们交配产生的骡不育。教师引导学生从染色体组的角度分析马和驴之间不能发生基因交流的原因？（马和驴的染色体组成不同，交配产生的后代骡无法进行正常的减数分裂，不能形成配子）
教师展示资料：孔雀和巨嘴鸟不能相互交配。教师引导学生分析：孔雀和巨嘴鸟之间的生殖隔离类型以及马和驴之间的生殖隔离类型有什么差异？产生这种差异的原因有哪些？
学生讨论、回答，教师引导学生进行总结：基因库差异较大会出现三种情况：（1）不能交配：季节隔离；生殖细胞不亲和性，求偶方式不同；生殖器官不相配等。（2）杂种不活：形成的胚胎致死，如山羊和绵羊的后代。（3）杂种不育：子代细胞减数分裂时染色体发生联会紊乱，如马和驴的后代。
教师提出问题：在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？学生思考后回答，教师总结：不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。例如，两个池塘里的鲤鱼。）
教师展示资料：把东北虎和华南虎放在同一片森林中，它们仍然可以相互交配并产生可育后代，这说明东北虎和华南虎仍然属于同一个物种。（结合图片）
教师提问：在自然状态下，东北虎和华南虎之间能否发生基因交流呢？（在自然状态下，东北虎和华南虎处于不同的地域，地理隔离使它们无法交配）
教师引导学生总结地理隔离的概念：同一种生物由于地理上的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，叫做地理隔离。
教师布置学生分析教材P116“地理隔离导致产生两个鼠种群的示意图”，引导学生思考地理隔离和生殖隔离之间的关系。学生思考、回答，教师总结：两个鼠种群经过长期地理隔离后差异非常大，可能形成了生殖隔离。
2．隔离及其在物种形成中的作用
教师布置学生阅读教材P117思考·讨论“隔离在物种形成中的作用”资料，讨论问题。
教师提问：设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？（学生讨论后回答：由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。）
教师提问：不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？（学生讨论后回答：不一样。因为突变是随机发生的）
教师提问：对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？（学生讨论后回答：不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。）
教师提问：如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？（学生回答：不会。因为个体间有基因的交流。）
教师指导学生结合加拉帕格斯群岛上13种地雀的形成过程，找出新物种形成过程的基本规律，构建模型，教师总结：地理隔离→阻断基因交流→突变、基因重组和自然选择→基因频率发生定向改变→基因库出现差异→生殖隔离→新物种。
教师提问：通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？（学生回答：不是。多倍体的形成不需经地理隔离。）教师引导学生总结多倍体的形成方式：物种A和物种B→杂交形成杂种植物→染色体加倍→异源多倍体。
三、课堂反馈
1．19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（ D ）
A．两者尚未形成两个物种
B．两者的外部形态有明显差别
C．两者之间已经出现生殖隔离
D．两者的基因库向不同方向改变
2．下图表示渐进式新物种形成的基本环节，对图示的相关分析正确的是（ 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可育后代
D．种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲，教师边板书，或通过课件展示。
课件24张PPT。第3节 种群基因组成的变化与物种的形成第6章 生物的进化（第3课时）一、导入新课 曼彻斯特地区的桦尺蛾，虽然基因频率
发生了变化，但是并没有形成新的物种。 为什么说它们没有形成新的物种？
怎样判断两个种群是否属于同一个物种？二、讲授新课（二）种群基因组成的变化1．物种的概念 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。二、讲授新课（二）种群基因组成的变化1．物种的概念例：不同“人种” 世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种——智人种。二、讲授新课（二）种群基因组成的变化1．物种的概念 马 马和驴是不是同一个物种呢？ 驴 骡二、讲授新课（二）种群基因组成的变化1．物种的概念 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，这种现象叫作生殖隔离。 骡是不育的，因此，马和驴之间存在生殖隔离，它们属于两个物种。二、讲授新课（二）种群基因组成的变化1．物种的概念生殖隔离种群间个体不能自由交配有些能交配，但胚胎期致死能交配并成功繁殖出子代，但其后代无生育能力二、讲授新课（二）种群基因组成的变化1．物种的概念 孔雀和巨嘴鸟是同一个物种吗？不是，不能互相交配。二、讲授新课在自然界，是不是同一物种的个体都生活在一起呢？（二）种群基因组成的变化 不是，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群。例如，两个池塘里的鲤鱼。2．隔离及其在物种形成中的作用二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用 同一种生物由于地理上的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，叫做地理隔离。东北虎华南虎 由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了地理隔离，它们形成两个不同的亚种。二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用 隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。隔离的实质：阻止种群间的基因交流二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用 地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？对生物的进化有何作用呢？二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用 设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？ 由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。问题1二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用 不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？ 不一样。因为突变是随机发生的。问题2二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用 问题3：对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？ 不同岛屿的自然环境条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。问题3二、讲授新课 问题4：如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么
多种地雀吗？ 不会。因为个体间有基因的交流。（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用问题4二、讲授新课 隔离阻断突变、基因重组和 向不同方向发生改变种群 出现差异差异进一步加大隔离新种形成地理自然选择基因频率基因库生殖基因交流加拉帕戈斯群岛的地雀的形成方式二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用自然选择2自然选择1地理隔离原种变异1变异2变异类型1变异类型2新物种1新物种2生殖 隔离物种形成的比较常见的方式：隔离是物种形成的必要条件。二、讲授新课（二）种群基因组成的变化2．隔离及其在物种形成中的作用 通过长期地理隔离而实现生殖隔离，是否是新物种形成的唯一方式呢？不是。多倍体的形成不需经地理隔离。物种A物种B杂交杂种植物染色体加倍异源多倍体三、课堂反馈1．19世纪70年代，10对原产于美国的灰松鼠被引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾。对生活在两国的灰松鼠种群，可以作出的判断是（ ）
A．两者尚未形成两个物种
B．两者的外部形态有明显差别
C．两者之间已经出现生殖隔离
D．两者的基因库向不同方向改变D三、课堂反馈2．下图表示渐进式新物种形成的基本环节，对图示的相关分析正确的是（ ）
A．图中①表示基因突变和基因重组，为进化提供了原材料
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可育后代
D．种群基因型频率的改变一定会导致新物种形成B四、课堂小结再见
