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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学有目标——新课程标准必明1.阐明自然选择会使种群基因频率定向变化。2.阐述隔离在物种形成中的作用。3.阐述协同进化与生物多样性形成的关系。记在平时——核心语句必背1.种群是生物进化的基本单位。2.突变和基因重组提供进化的原材料。3.自然选择导致种群基因频率的定向改变。4.隔离是物种形成的必要条件。5.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。6.生物多样性是协同进化的结果。[理清主干知识]一、种群基因组成的变化1．种群和种群基因库(1)种群：生活在的生物的个体，是生物和的基本单位。(2)基因库：一个种群中所含有的，叫做这个种群的基因库。(3)基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占的比值。一定区域同种全部进化繁殖全部个体全部基因全部等位基因数2．种群基因频率的变化(1)可遗传变异的来源突变基因重组(2)可遗传变异的形成：基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的，可以形成多种多样的，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。(3)可遗传变异的特点：随机的、的。基因突变染色体变异基因重组基因型不定向3．自然选择对种群基因频率变化的影响(1)原因：选择积累的个体，不断淘汰的个体。(2)结果：种群的基因频率发生改变。有利变异不利变异定向二、隔离在物种形成中的作用1．物种的概念：能够在自然状态下并且产生后代的一群生物。2．隔离(1)概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能的现象。(2)类型：常见的有和。3．物种的形成(1)三个基本环节：、及。(2)新物种形成的标志：。相互交配可育自由交流地理隔离生殖隔离突变和基因重组自然选择隔离生殖隔离三、协同进化与生物多样性的形成1．协同进化：不同之间、之间在相互影响中不断进化和发展。2．生物多样性的形成(1)生物多样性的内容：多样性(基因多样性)、多样性和多样性。(2)生物多样性是的结果。物种生物与无机环境遗传物种生态系统协同进化四、生物进化理论在发展1．有观点认为：大量的基因突变是，决定生物进化方向的是的逐渐积累，而不是。2．有观点认为：物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与交替出现的过程。中性的中性突变自然选择迅速形成新种[诊断自学效果]1．判断下列叙述的正误(1)生物进化的实质是基因型频率的改变。()(2)存在地理隔离的两个种群，不一定存在生殖隔离。()(3)种群基因频率的改变一定导致新物种的形成。()(4)蛾口器与兰花花矩的相互适应是协同进化的结果。()(5)不同生物之间的相互影响形成了生物多样性。()(6)中性突变理论认为决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累。()×√×√×√2．(2019·菏泽期末)下列有关种群基因库的叙述，错误的是()A．一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因B．种群中每个个体含有种群基因库的全部基因C．生物的个体总是要死亡的，但是基因库却因种群个体的繁殖而代代相传D．基因突变可改变基因库的组成解析：一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因，A正确；种群基因库含有该种群的全部基因，但是每个个体不一定含有种群基因库的全部基因，B错误；基因库会通过种群个体的繁殖而代代相传，C正确；基因突变能产生新基因，改变基因库的组成，D正确。答案：B3．(2019·海口期末)下列有关生物协同进化的说法，正确的是()A．隔离在生物协同进化中起决定作用B．生物的协同进化只发生在生物群落中C．大型捕食者的存在不利于生物的协同进化D．草原兔子的抗病力与某种病毒的感染力都会随进化增强解析：隔离是物种形成的必要条件，在生物协同进化中不起决定作用，A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，B错误；在生物的进化过程中，大型捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，大型捕食者的存在客观上对被捕食者种群的发展起到促进作用，因此大型捕食者的存在有利于生物的协同进化，C错误；草原兔子的抗病力与某种病毒的感染力都会随进化增强，属于协同进化，D正确。答案：D4．根据现代生物进化理论，下列说法正确的是()A．自然选择直接作用对象是个体的表现型B．自然选择决定了生物变异和进化的方向C．物种是生物进化的基本单位D．协同进化是指不同物种间共同进化发展解析：自然选择直接作用对象是个体的表现型，进而导致基因频率的改变，A正确；自然选择是定向的，决定了生物进化的方向，但生物的变异是不定向的，B错误；种群是生物进化的基本单位，C错误；协同进化是指生物与生物之间、生物与无机环境之间相互选择共同进化，D错误。答案：A新知探究一种群基因频率的变化[在探究中学通]请根据图示，结合教材相关内容，回答下列问题：(1)桦尺蠖种群中产生的可遗传变异有哪些类型？提示：突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组。(2)所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗？提示：基因突变和染色体变异可导致种群基因频率的改变，基因重组以及不可遗传的变异不会使种群基因频率发生改变。(3)对桦尺蠖种群来说，在自然选择过程中直接受选择的是表现型还是基因型？为什么？提示：直接受选择的是表现型，因为天敌看到的是性状，而不是控制性状的基因。(4)桦尺蠖种群发生进化了吗？生物进化的实质是什么？提示：桦尺蠖种群发生进化了，生物进化的实质是种群基因频率的改变。(5)决定桦尺蠖进化方向的是变异还是自然选择？为什么？提示：变异是不定向的，自然选择是定向的，自然选择决定生物进化的方向。[在深化中提能]1．相关概念的比较比较项目含义变化后与进化的关系基因库种群中全部基因可导致生物进化，它的变化是形成新物种的前提基因频率导致生物进化基因型频率生物不一定进化该基因数全部等位基因数×100%该基因型个体数该种群个体总数×100%2.突变和基因重组产生进化的原材料(1)由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。(2)变异的有利和有害是相对的，由生存环境决定。3．自然选择决定生物进化的方向[典例1]某地区有一种桦尺蠖，其体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)是显性，1870年以来，S基因频率的变化如表，下列有关叙述，正确的是()年份18701900193019601990S基因频率(%)1050655012A.自然选择直接作用于基因型，使基因频率发生改变B．从1900年至1960年，该物种始终没有进化C．到1900年，该桦尺蠖已经进化成了两个物种D．自然选择导致S基因频率定向改变[解析]自然选择直接作用于表现型，A错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，B错误；新物种形成的标志是产生生殖隔离，到1990年该桦尺蠖并没有与原来的种群产生生殖隔离，C错误；自然选择导致S基因频率定向改变，D正确。[答案]D[在应用中落实]1．下列有关现代生物进化理论的叙述，错误的是()A．种群是生物进化的基本单位B．自然选择学说是现代生物进化理论的核心C．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率D．生物进化过程的实质在于有利变异的保存解析：现代生物进化理论认为，生物进化的基本单位是种群，A正确；现代生物进化理论是在自然选择学说的基础上建立起来的，故自然选择学说是现代生物进化理论的核心，B正确；自然选择通过作用于个体(直接选择的是表现型)而影响种群的基因频率，C正确；生物进化的实质是种群基因频率的定向改变，D错误。答案：D2．(2019·锦州期末)下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是()A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化B．生物进化的实质是种群基因频率的改变C．只有在新物种形成时，才发生基因频率的改变D．生物性状的改变一定引起生物的进化解析：生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以基因频率发生改变一定会引起生物的进化，A错误；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，B正确；只要生物发生了进化，就发生基因频率的改变，但不一定形成新物种，C错误；生物的性状受基因和外界环境的共同作用，性状改变了基因不一定改变，故基因频率不一定改变，生物也不一定进化，D错误。答案：B新知探究二隔离在物种形成中的作用[在探究中学通]如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型，请据图分析回答下列问题：(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，因为存在地理隔离。(2)b、c的进化方向相同吗？为什么？提示：不同，因为b、c两种群生活的环境不同，自然选择的方向不同，基因频率改变的方向就不同。(3)研究表明，某基因在b、d之间的频率有很大差别，是否说明二者不是同一物种了？提示：不能，某个基因频率的差别不能说明二者不是同一物种，只有基因库的差别大到形成生殖隔离才能说明二者不是同一物种了。(4)黄河北岸的b物种迁回黄河南岸后，不与c物种进化为同一物种，其原因可能是什么？提示：二者间已形成生殖隔离。(5)若在黄河南岸，由于某种原因，二倍体c的染色体加倍成了四倍体e，那么c和e还是同一物种吗？为什么？提示：二倍体c与四倍体e不是同一物种，因为二者杂交的后代为三倍体，高度不育，存在生殖隔离。[在深化中提能]1．地理隔离与生殖隔离(1)区别地理隔离生殖隔离概念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特点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不能发生基因交流结果形成不同的亚种形成不同的物种举例东北虎和华南虎马和驴(2)联系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；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关键，是物种形成的最后阶段。2．物种形成的两种方式(1)渐变式：经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，形成新物种(物种形成的主要方式)(2)骤变式：主要是通过异源多倍体的染色体变异的方式形成新物种，一旦出现就形成生殖隔离(基因频率改变)。此种方式多见于植物，如：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隔离是物种形成的必要条件。(2)关系4．物种形成与生物进化的关系项目物种形成生物进化标志生殖隔离出现基因频率改变变化后生物与原生物的关系出现生殖隔离，属于不同物种，是质变基因频率改变，属于同一物种，是量变二者联系①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化[典例2](2019·宁德期中)如图表示某种小鼠的进化过程，X、Y、Z表示物种形成的基本环节。有关说法正确的是()A．小鼠原种与小鼠新种可组成一个种群B．Y使该种群基因频率发生定向改变C．X表示基因突变和染色体变异，为进化提供原材料D．Z表示地理隔离，能阻断种群间基因的交流，导致新物种产生[解析]种群是指在一定的区域内同种生物个体的总和，小鼠原种与小鼠新种是两个物种，不能组成一个种群，A错误；Y为自然选择，在生物的进化过程中，自然选择使种群的基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向，B正确；X除了表示基因突变和染色体变异外，还表示基因重组，C错误；Z表示生殖隔离，能阻断种群间基因的交流，导致新物种产生，D错误。[答案]B易误提醒(1)物种的形成不一定都需要经过地理隔离。如多倍体的产生。(2)生物进化不一定形成新物种。生物进化包括种内进化和物种形成，物种形成则生物一定进化，生物进化不一定形成新物种。(3)地理隔离不一定能形成生殖隔离。当地理隔离时间足够长，基因库差异明显时，才能形成生殖隔离。[在应用中落实]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．两个同种种群一旦产生生殖隔离就形成了新的