第二十节 现代生物进化理论的主要内容（二）

现代生物进化理论的主要内容（二）

（隔离与物种的形成、共同进化与生物多样性的形成）

主讲：黄冈中学生物高级教师 童金元

一、隔离与物种的形成 （一）物种的概念 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、生殖隔离

不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。如季节隔离、不亲合性、杂种不活、杂种不育等。

虎狮兽是不育的，所以虎和狮是两个物种。 3、地理隔离

同一种生物由于地理上的障碍而分成不同种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。

由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，使不同的种群不能基因交流。

如东北虎（左）和华南虎（右）都是亚洲虎的后代，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）隔离在物种形成中的作用

1、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。

2、物种的形成：物种形成的方式有多种，经过长期地理隔离而达到生殖隔离

是比较常见的方式。

如达尔文在加拉帕戈斯群岛发现的地雀：由于海水的隔离，这些从南美洲迁来的不能远飞的地雀由于地理隔离而形成生殖隔离，形成了不同的物种。 小结：物种形成过程

二、共同进化与生物多样性的形成 （一）共同进化

思考1：在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义？

某种兰花和专门给农业给它传粉的蛾

思考2：捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？

猎豹追捕斑马

捕食者所捕食的大多是被捕食者中的老年、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。

“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。

“收割理论”：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几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。 总结：

共同进化的含义1：不同物种间的共同进化

共同进化的含义2：生物和无机环境之间也存在着共同进化。

地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着蓝藻的出现，使得大气中

有了氧气。

综上所述：

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，这就是共同进化。

通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成了生物的多样性。 （二）生物多样性的形成

1、生物多样性的内容：

2、了解进化历程的主要依据：化石

5、现代生物进行理论认为，种群是生物进化的单位，生物进化的实质是种群基因频率的改变，突变和基因重组提供了进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是物种形成的必要条件。可见，只有可遗传的变异和自然选择才能改变种群的基因频率，才可导致生物的进化。

6、真核生物在生物进化历史上具有重要意义，这主要表现在以下两个方面，一是与原核细胞相比，真核细胞的结构和功能复杂得多；一是真核细胞通过有丝分裂增殖，这是减数分裂（特殊有丝分裂）的进化出现前提，即为有性生殖奠定了基础。通过有性生殖出现了基因重组，推动了生物进化。

7、了解生物进化历程的主要依据是化石，就目前所掌握的证据来看，最早的生物化石是距今35亿年前的古细菌化石。

8、A、B、D都是教材中生物共同进化的实例；草原上的狼与鹿之间捕食与被捕食的关系使二者相互选择，共同进化，但狼的灭绝造成鹿的数量剧增是由于捕食者的灭绝致使被捕食者的受约束力降低造成的，不属于共同进化。

9、捕食者与被捕食者之间是相互选择、共同进化的，捕食者所吃掉的大多是被捕食者中老年、病弱、年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。“精明的捕食者”策略是指捕食者一般不能将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存这对于我们合理利用生物资源是有借鉴之处的。

10、生物多样性包括三个层次的内容：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。不同环境的自然选择可使物种多样性，从而出现基因多样性和生态系统多样性。 二、简答题

11、下图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型，A、B、C、D为四个物种及其演化关系，据图回答：

（1）A物种进化为B、C两个物种的两个外部因素是__________和__________。 （2）甲岛上的B物种迁到乙岛后，不与C物种进化为同一物种的原因是__________。

（3）迁到乙岛的B物种进化为D物种的原因是______________________________。

显示答案

11、（1）自然选择 地理隔离 （2）B与C之间已形成生殖隔离

（3）因甲、乙两岛的环境条件不同，再加上由于地理隔离导致生殖隔离，不再能与B物种自由交配。

解析：A物种原是同一自然区域的生物类群，后来，同一物种的生物有的在甲岛生活，有的在乙岛生活，由于甲、乙两岛环境条件不同，使得同种物种的两个种群的基因频率发生不同的定向改变。再加上甲、乙两岛由于地理隔离而不能相互自由交配，使不同种群的基因库不同。所以，最后的进化结果是形成两个物种。甲岛上的B物种迁回乙岛后，由于各自种群的基因库已发生改变，加之二者的生殖隔离，因此物种B不会与C物种共同进化为一个相同的新物种，而是各自独立进化。因甲、乙两岛的环境条件不同，再加上由于地理隔离导致生殖隔离，不能与B自由交配，故D物种在B物种基础上进化而成。

12、下图为某群岛上物种演化的模型。A、B、C、D、E、F为六个物种，请据图回答：

（1）假设已知甲岛上B物种为有翅蝉，过了相当长时问后，逐渐演化成了残翅蝉E和超长翅蝉F，请根据达尔文的自然选择学说结合甲岛上多风的自然条件，推测甲岛上B物种演化的过程。

（2）甲岛上B物种偶尔有一次乘着季风，飞到了乙岛上居住。试分析B物种进入乙岛后可能会给乙岛上C物种带来的影响。

（3）怎样验证E和F属于两个不同的物种？简述你的思路和依据。

显示答案

12、（1）甲岛上B物种通过大量繁殖，产生了大量的个体，新个体中含有许多新的变异性状，其中，只有超长翅的物种E和残翅的物种E在甲岛多风的环境中，能够适应环境而生存下来，其他的被淘汰。 （2）甲岛上物种B到达乙岛后，可能面临以下情况： 一是与C物种和谐相处，种群共同发展。 二是与C物种形成竞争，并被淘汰。

三是与C物种形成竞争，最终处于优势，淘汰C物种。

（3）选择E、F物种的适龄雌雄个体若干，放养在一起，观察E、F物种间个体的交配或繁殖情况。若出现E、F个体间不能相互交配或交配后不能繁殖现象或产生的后代不可育，则说明E、F为不同物种。依据是不同物种间在自然状态下存在生殖隔离。

解析：（1）根据达尔文自然选择学说可知，生物原始祖先种群产生大量具有不同变异的个体，由于生活环境条件的不同，对不同变异个体进行选择，具有有利变异的个体，适应环境而生存下来，逐代积累加

强，形成新物种。

（2）一个物种进入另一岛，由于岛上环境条件与该物种生存的原先岛上环境条件不同，对进入的物种或对该岛原有物种产生影响，可能存在三个方面：可能与岛上其他物种形成竞争而处于劣势被淘汰，可能与岛上其他物种友好生存下去共同发展，也可能淘汰原岛上的生物。 （3）两个不同的物种间在自然状态下不能够相互交配，或能够相互交配但不能繁殖后代，所以为验证E、F属于两个物种，可选择E、F物种的适龄雌雄个体若干，放养在一起一段时间，观察E、F物种问的交配或繁殖情况。

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课外拓展

自然选择的类型

根据种群内基因频率改变的情况，可以把自然选择分为稳定性选择、单向性选择和分裂性选择三种类型。

稳定性选择：就是把种群中趋于极端的变异个体淘汰，而保留那些中间型的个体，使生物的性状更趋于稳定。这种类型的选择大多出现在环境相对稳定的种群中，选择的结果是性状的变异范围不断缩小，种群的基因型组成更加趋于纯合。例如，在美国的一次大风暴后，有人搜集了136只受伤的麻雀，把它们饲养起来，结果活下来72只，死去64只。在死去的个体中，大部分是个体比较大、变异类型比较特殊的；而在存活的麻雀中，各种性状大都与平均值相近。这表明离开常态型的变异个体容易被淘汰。

单向性选择：是在种群中保留趋向于某一极端的变异个体，而淘汰另一极端的个体，从而使种群中某些基因频率逐代增加，而它的等位基因频率逐代减少，整个种群的基因频率朝着某一个方向变化。这种选择的结果也会使变异的范围逐渐缩小，种群的基因型组成趋于纯合。单向性选择多见于环境条件逐渐发生变化的种群中，例如，桦尺蠖的黑化现象就是这种选择的结果。 分裂性选择：就是把种群中的极端变异个体按不同方向保留下来，而中间常态型大为减少。这种类型的选择也是在环境发生变化的情况下进行的。当原

来的生存环境分隔为若干个小生境，或者当种群向不同的地区扩展时，都会发生分裂性选择。以一对等位基因来说，AA和aa可能分别适应于不同的小生境，而Aa的表现型可能对这两种小生境都不适应，这样，在这两种小生境中，交配繁殖可能都发生在基因型为AA或aa的个体之间，而具有杂合基因型（Aa）的个体在这两个种群中会逐代减少并且趋于消失。克格伦岛上的昆虫只有残翅（无翅）和翅特别发达两种类型，而具有一般飞行能力的昆虫则逐渐被淘汰，可以说就是分裂性选择的结果。

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高考解析

例1、下列有关生物进化的叙述中不正确的是（ ） A．没有地理隔离也可能有生物进化 B．有生物进化才能形成生物多样性 C．种群的基因频率改变意味着生物发生进化 D．生物进化意味着肯定有新物种形成 答案：D。 解析：

生物进化的实质是种群基因频率的改变，与有没有地理隔离无关；在生物进化过程中，能够形成多种多样的生物种类，构成了生物的多样性；有基因频率改变就意味着有生物进化，有生殖隔离出现才能形成新物种。 例2、下列观点不符合现代生物进化理论的是（ ） A．环境变化可引起种群基因频率发生定向改变

B．马和驴可以交配并繁殖后代，因此马和驴之间不存在生殖隔离

C．种群中的个体一代一代地死亡，可使种群基因库在代代相传的过程中发生一些变化

D．野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们共同进化的结果 答案：B。 解析：

变化的环境，对种群的生物进行定向选择，使基因频率发生定向改变；马和驴的杂交后代骡子是不育的，因此马和驴之间存在生殖隔离；种群内个体的死亡，使种群相应的基因减少，基因库发生变化；野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们适应环境，共同进化的结果。

例3、下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a和a，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，a种群的部分群体越过障碍外迁与a同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是（ ）

1

2

1

2

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．a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

1

D．a1中的外迁群体与当时a种群的基因频率不同，则c和d是不同物种

2

答案：B。 解析：

判断是不是一个物种的标准是：两个种群间能否随机交配并产生可育的后代。基因频率不同只能说明生物发生了进化，不一定产生生殖隔离，形成新物

种。新物种的形成一般先经过长期地理隔离而后产生生殖隔离，但经过地理隔离不一定就产生生殖隔离。没有地理隔离时，由于c和d基因库的差别也可产生生殖隔离。

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