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1第3节物种进化与生物多样性的形成第4节进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战1．理解并阐述物种进化与生物多样性的关系。(重点)2．了解进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战。(难点)一、物种进化与生物多样性的形成1．物种的含义：以生殖隔离为基础，同种生物个体之间可以自由交配，并能产生有生育能力的后代，而无法与其他物种进行交配。2．新物种的形成过程(1)长时间的地理隔离＋不同的变异和基因重组＋长时间的自然选择―→生殖隔离―→形成新物种。(2)物种形成三部曲：变异、选择和隔离。3．物种进化的方式方式定义举例分歧进化由一个原始物种经过漫长地质年代，适应不同的环境，向着不同的方向发展进化，形成许多新物种的进化方式夏威夷蜜旋木雀的进化趋同进化自然选择可以作用于远缘物种使其外表极其相似，虽没有共同的祖先，却适应了相同的环境鲨鱼与海豚的进化4．物种进化的速率：物种形式速率的两种模式，即渐进模式和间断平衡模式。二、进化论对人类思想观念的影响及其面临的挑战1．进化论改变了人们的思想。2．进化论是现代生物学的基石。3．进化论面临的挑战(1)如何统一分子水平的进化和表型进化。(2)微进化与大进化的机制是否相同。4．生物进化在继续，进化理论在发展。判一判(1)物种的形成可以不经过隔离。(×)分析：物种的形成必须经过生殖隔离。(2)隔离产生后，自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。(√)2(3)只要能够交配便是同一物种。(×)分析：能够交配并产生可育后代才是同一物种。想一想二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交后得到三倍体西瓜，三倍体西瓜是一个物种吗？为什么？提示：不是。三倍体西瓜不能产生可育后代。物种与种群物种与种群的比较种群物种概念生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位分布在一定自然区域内，具有一定的形态结构和生理功能，在自然状态下能够相互交配和繁殖，并且能够产生出可育后代的一群生物个体范围较小范围内的同种生物的个体分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成判断标准种群是在同一地点的同种生物，它通过个体间的交配保持着一个共同的基因库主要看形态特征和能否自由交配并产生可育后代相互联系一个物种可以包括许多种群(如同种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等，形成一个个彼此被陆地隔离的种群)，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可形成不同亚种，进而可能形成多个新物种1．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．它们的食物种类要相同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并且产生可育后代的一群生物，它们的外部形态非常相似，但并不都分布在同一区域内，可由多个种群组成，D项正确；而食物种类相同、分布区域及毛色不是判断的主要依据，A、B、C项错误。2．下列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3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．种群的等位基因频率总是在不断变化发展，物种的等位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。种群不仅是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位，故B项错。种群和物种的等位基因频率都在不断变化，所以C项错。种群和物种是两个不同的概念，所以D项错。隔离与物种形成1．地理隔离与生殖隔离的比较地理隔离生殖隔离区别概念同一物种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不同的物种间不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育后代特点自然条件下基因不能交流，一定条件下可以进行基因交流种群间不能发生基因交流结果形成不同的亚种形成不同的物种联系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；长期的地理隔离最终形成生殖隔离，生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段(1)两种隔离方式都使种群间的基因不能自由交流。(2)物种的形成不一定经过地理隔离，生殖隔离是判断标准。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而达到生殖隔离，形成新物种。(2)爆发式物种A物种B――→杂交杂种植物――→染色体加倍异源多倍体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．物种形成与生物进化的比较4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的生物和原来生物的关系新物种形成，生殖隔离，质变，属于不同的物种生物进化，基因频率改变，量变，仍属于一个物种联系(1)生物进化不一定导致新物种的形成；(2)新物种一旦形成，则说明生物肯定进化了1．下列形成了新物种的是()A．二倍体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D．克隆羊多利解析：选A。在遗传学和进化论的研究中，把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。A项中四倍体西瓜自交能产生可育后代，说明四倍体西瓜是一个物种，四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的三倍体西瓜高度不育，说明两者之间存在生殖隔离，则四倍体西瓜是一个新物种；B项中基因频率发生了改变，说明生物发生了进化，但未突破种的界限，仍属于同一物种；C项中骡是不育的，不能称为一个物种；D项中克隆羊多利是经无性生殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属于原来的物种。2．大约一万年前，某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群，两个种群现在已经发生了明显的分化，过程如图所示，下列相关说法正确的是()A．地球上新物种的形成都必须先经历a过程B．b过程的实质是定向改变种群的基因频率C．①～⑥只能表示物种形成过程中基因突变是不定向的D．品系1和品系2种群基因库出现了较大差异，立刻形成物种1和物种2解析：选B。图中a表示由于地理隔离使原种群分成了两个不同的种群甲和乙，物种的大爆发不是通过上述途径形成的；①②③④⑤⑥表示变异，它包括基因突变、基因重组和染色体变异，为生物的进化提供了原材料；b过程表示自然选择，它会使种群的基因频率发生定向改变；品系1和品系2还是同一物种，要经过长期的进化产生生殖隔离后，才能形成物种1和物种2。5核心知识小结[要点回眸][规范答题]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．物种进化方式有分歧进化．．．．和趋同进化．．．．。变异．．、选择．．和隔离．．是形成新物种的三部曲。3．进化论改变了人们的思想，是现代生物学的基石，也面临挑战，在不断发展完善中。[随堂检测]1．下列关于隔离的叙述中，不正确的是()A．自然界中多数物种的形成都要经过长期的地理隔离而产生生殖隔离B．植物多倍体物种的形成不需要经过地理隔离C．东北虎和华南虎是经过生殖隔离而形成的两个亚种D．不同物种的个体之间存在着生殖隔离解析：选C。物种形成一般要经过长期的地理隔离，使基因库产生较大的差异，从而产生生殖隔离。植物如受低温的影响或用秋水仙素处理后，纺锤体的形成受抑制，从而产生多倍体。东北虎和华南虎是一个物种中两个不同的亚种，它们之间可以交配并产生可育后代，没有形成生殖隔离。不同物种之间不能交配或交配后产生的后代是不育的，存在着生殖隔离。2．下列关于生物进化的叙述，错误的是()A．某物种仅存一个种群，该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因B．虽然亚洲与澳洲之间存在地理隔离，但两洲人之间并没有生殖隔离C．无论是自然选择还是人工选择作用，都能使种群基因频率发生定向改变D．古老地层中都是简单生物的化石，而新近地层中含有复杂生物的化石解析：选A。种群中所有个体所含有的基因才是这个物种的全部基因，A项错误；各大洲人之间并没有生殖隔离，B项正确；无论是自然选择还是人工选择作用，都可使种群基因频率发生定向改变，C项正确；越古老的地层中的化石所代表的生物结构越简单，在距今越近的地层中，挖掘出的化石所代表的生物结构越复杂，说明生物是由简单到复杂进化的，D项正确。3．新物种形成最显著的标志和生物进化的标志分别是()6①具有了特殊的形态结构②改变了种群基因频率③具有了一定的生理功能④产生了生殖隔离A．①②B．③④C．④②D．①④解析：选C。生殖隔离一旦产生就阻碍了基因的交流，从而产生新物种。自然选择使种群的基因频率发生定向改变，从而导致生物进化。4．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。下列叙述正确的是()A．秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍B．幼苗丁细胞分裂后期，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，因而戊不是新物种解析：选B。秋水仙素作用的原理是抑制纺锤体的形成，A错误；根据题意分析幼苗丙的染色体数为18，经秋水仙素处理加倍后形成丁，丁的染色体数目为36，幼苗丁的细胞有丝分裂后期为72，减数第一次分裂后期和减数第二次分裂后期为36，B正确；自然选择决定生物进化的方向，C错误；戊是四倍体，甲和乙均是二倍体，戊与甲杂交或戊与乙杂交后代均为三倍体，三倍体不育，所以戊与甲和乙存在生殖隔离，戊是新物种，D错误。5．澳洲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，不能相互授粉，经过长期演变，最终形成两个不同的物种。下列有关分析正确的是()A．土壤酸碱度的选择作用，诱发个体产生不同的变异B．基因突变产生新的等位基因，导致种群基因频率定向改变C．花期不同阻止了基因交流，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：选C。变异是不定向的，在环境变化之前就已经产生，土壤酸碱度这一特定的环境只是对不定向的变异起了选择的作用，而不是诱发了生物变异，A项错误；基因突变产生的新基因是原基因的等位基因，可能使种群的基因频率发生改变，但没有定向性，自然选择导致基因频率发生定向改变，B项错误；由于花期不同，不能相互授粉，说明两个物种间存在生殖隔离，C项正确；因这两个物种间存在生殖隔离，所以，若将这两种植物种植在相同环境中，它们不能交配，或者能杂交但产生不育的后代，D项错误。6．达尔文发现在南美洲加拉帕戈斯群岛的不同岛屿上生活着15种龟类(简称岛龟)，它们形态各异，食性和栖息场所也各不相同，但它们都保留着南美大陆西海岸陆地龟类的痕迹7(简称大陆龟)，研究发现这15种岛龟就是由大陆龟进化而来的。如图所示，图甲是描述岛龟演化的模型，请分析回答下列问题：(1)大陆龟刚开始分布到甲、乙两岛时，岛屿之间辽阔的海洋相当于________隔离；每个岛上的环境都不同，所以____________的方向也不同，导致进化方向产生差异。(2)现代综合进化论认为生物进化的基本单位是____________。经过长期进化，分布在不同海岛上的岛龟的基因库发生很大的差异，最终出现____________隔离，标志着两个新物种岛龟1和岛龟2的形成。(3)岛龟脚趾的连趾(ww)和分趾(WW、Ww)是一对相对性状，若人为将岛龟1迁入乙岛，追踪调查50年间W和w的基因频率变化如图乙，则乙岛上的岛龟1是否发生了进化？________(选填“是”或“否”)，说明上述性状中____________________更适应乙岛的环境。解析：(1)当同一物种分开形成两个种群时，两者之间存在的是地理隔离；由于每个岛上的环境不同，所以自然选择的方向不同，从而导致进化的方向也不同。(2)现代综合进化论认为生物进化的基本单位为种群，经过长期的地理隔离最终达到了生殖隔离，标志着两个新物种的形成。(3)通过图乙中种群基因频率的变化可知，岛龟发生了进化；种群基因频率变大的等位基因