高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》二 隔离在物种形成中的作用优秀第2课时学案

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》二 隔离在物种形成中的作用优秀第2课时学案，共11页。


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。
2．隔离
(1)概念：不同群体间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
(2)常见类型
3.新物种的形成过程
eq \x(地理隔离)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①不同种群出现不同的突变和基因重组,②不同种群间不能发生基因交流))
↓
eq \x(自然选择)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①食物和栖息条件互不相同,②自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用有差别))
↓
eq \x(生殖隔离)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(种群的基因库形成明显的差异，并逐渐出现生殖隔离，从而形成不同的物种))
4．隔离在物种形成中的作用：隔离是物种形成的必要条件。
判断正误
(1)二倍体西瓜和四倍体西瓜通过杂交可产生三倍体西瓜，因此二倍体西瓜和四倍体西瓜是同一物种( )
(2)不同种群间的个体不能进行基因交流，说明种群间存在生殖隔离( )
(3)交配后能产生后代的一定是同一物种( )
(4)生物进化了一定会形成新物种( )
(5)种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因( )
(6)新物种的形成一定经过地理隔离( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
(6)×
解析 (1)二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交产生三倍体西瓜，三倍体西瓜不育，因此二倍体西瓜和四倍体西瓜是两个物种。
(2)地理隔离也会导致不同种群间的个体不能进行基因交流。
(3)交配后能产生可育后代的是同一物种。
(4)进化的实质是种群基因频率的改变，不一定会形成新物种。
(6)新物种的形成不一定经过地理隔离，如四倍体西瓜的形成。
任务：隔离在物种形成中的作用
结合教材“思考·讨论”，回答下列问题：
(1)南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，在不同岛屿上形成不同种群，在自然状态下，这些不同种群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)不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？为什么？
提示 不一样；因为突变是随机发生的，具有不定向性。
(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？
提示 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。
(4)研究表明，后来即使将不同岛屿上的地雀种群混合饲养，它们之间也不能繁殖，为什么？
提示 因为它们之间已存在生殖隔离，已进化为不同物种。
(5)通过地雀的形成过程，说明物种形成需要以下环节：
①突变和基因重组为生物的进化提供原材料。
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。生殖隔离的出现意味着新物种的产生。
(6)物种的形成必须经过地理隔离吗？能否在短时间内就形成生殖隔离？请举例说明。
提示 物种的形成不一定经过地理隔离；能在短时间内就形成生殖隔离，如用秋水仙素处理萌发的二倍体西瓜幼苗即可获得四倍体西瓜，四倍体西瓜是新物种，其形成过程未经过地理隔离。
1．物种和种群的比较
2.物种形成的三个环节
3．物种形成的三大模式
4．“新物种”必须具备两个条件
(1)与原物种间已形成生殖隔离(不能杂交或能杂交但后代不育)。
(2)物种必须是可育的。如三倍体无子西瓜、骡均不可称为“物种”，因为它们均是“不育”的，而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是“新物种”，因为它与二倍体西瓜杂交产生的子代(三倍体西瓜)不育，意味着二者之间已产生生殖隔离，故已成为另一类物种。
5．物种形成与生物进化的关系
1．下列有关物种的叙述，正确的是( )
①不同种群的生物肯定不属于同一个物种 ②物种是具有一定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隔离是形成新物种的必要条件 ④只要有地理隔离就能形成新物种
A．①②③ B．②③④
C．②③ D．①②③④
答案 C
解析 不同种群的生物可能属于同一个物种，如生活在两个池塘的鲤鱼，①错误；具有一定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是一个物种，②正确；隔离是形成新物种的必要条件，产生生殖隔离是形成新物种的标志，③正确；在物种形成过程中必须有生殖隔离，不一定有地理隔离，④错误。
2．(2023·江苏淮安高一统考)现代生物进化理论对加拉帕戈斯群岛上13种地雀形成过程的解释是( )
A．地理隔离→基因突变→自然选择→物种形成
B．地理隔离→自然选择→突变和基因重组→物种形成
C．地理隔离→自然选择→突变和基因重组→生殖隔离→物种形成
D．地理隔离→突变和基因重组→自然选择→生殖隔离→物种形成
答案 D
题组一 物种及隔离的概念
1．下列关于物种和种群的说法，错误的是( )
A．同一种群一般不存在地理隔离
B．同一物种可包括多个种群
C．同一物种不存在隔离
D．不同物种一定存在生殖隔离
答案 C
解析 同一物种不存在生殖隔离，但可能存在地理隔离，C错误。
2．(2023·广东珠海高一期末)狮与虎属于两个不同的物种，在自然状态下一般不能自由交配，即使交配成功，产生的后代——狮虎兽也是不可育的，这种现象在生物学上称为( )
A．地理隔离 B．生殖隔离
C．诱变育种 D．无性繁殖
答案 B
解析 生殖隔离是指不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代，由于狮与虎在自然状态下一般不能自由交配，即使交配成功，产生的后代狮虎兽也是不可育的，该现象称为生殖隔离。
3．下列现象属于生殖隔离的是( )
①动物因为求偶方式和繁殖期不同造成不能交配
②植物因开花季节和形态不同而不能杂交
③产生的杂种后代没有生育能力
A．①② B．①③ C．①②③ D．②③
答案 C
解析 生殖隔离是指不同物种间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育后代的现象。①②都属于种群间的个体不能自由交配的情形，③则属于不能产生可育后代的现象。它们都是生殖隔离的情况之一，C正确。
题组二 隔离在物种形成中的作用
4．生活在某大峡谷的松鼠被一条河流分隔成了两个种群，南北岸的松鼠经过大约一万年的演变，在形态和体色方面发生了明显的差异。下列叙述不符合“以自然选择学说为核心的现代生物进化理论”观点的是( )
A．突变和基因重组，为松鼠的进化提供原材料
B．两个种群形态和体色的差异，是种群基因频率定向改变的结果
C．河流的阻隔使南北岸松鼠的基因交流受阻，导致基因库差异加大
D．两岸食物和栖息条件的不同，导致两个种群基因突变的方向不同
答案 D
解析 基因突变是不定向的，两岸食物和栖息条件的不同，对不定向的基因突变起到了定向选择的作用，并不诱导突变的产生，D错误。
5．多年前，某地的鳉鱼通过纵横交错的小溪往返于湖泊a、b、c、d之间。之后气候干旱，小溪消失(如图所示)。现将a、b两湖的鳉鱼杂交，能产生后代，但后代高度不育。下列有关叙述正确的是( )
A．所有的变异都可为鳉鱼的进化提供可选择的原材料
B．现在a、b两湖的鳉鱼之间存在地理隔离，属于同一物种的两个种群
C．各湖泊的环境互不相同，自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用有差异
D．若c、d两个湖泊的环境始终相同，则两个湖泊中的鳉鱼产生的突变情况相同
答案 C
解析 可遗传变异可以为生物进化提供原材料，环境引起的不可遗传变异不可以为生物进化提供原材料，A错误；由题干信息可知，a、b两湖的鳉鱼杂交，能产生后代，但后代高度不育，因此a、b两湖的鳉鱼存在生殖隔离，为两个物种，B错误；突变具有不定向性，即使环境相同，不同种群的突变的情况也会有差异，D错误。
6．如图表示生物新物种形成的基本环节，下列对图示分析不正确的是( )
A．a表示基因突变和基因重组，为生物进化提供原材料
B．b表示生殖隔离，生殖隔离是新物种形成的标志
C．c表示新物种形成，与原物种不能进行基因交流
D．d表示地理隔离，新物种形成不一定需要地理隔离
答案 A
解析 a表示突变和基因重组，为生物进化提供原材料，A错误。
7．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．新物种的形成都必须要经过长期的地理隔离
B．花期不同阻止了基因交流，最终形成了生殖隔离
C．基因突变产生新的等位基因，导致种群基因频率定向改变
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
答案 B
解析 物种的形成不一定经过长期的地理隔离，如秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗形成四倍体西瓜，A错误；由于花期不同，不能相互授粉，不能进行基因交流，最终形成了生殖隔离，B正确；基因突变产生新的等位基因，基因突变具有不定向性，自然选择会导致基因频率的定向改变，从而引起生物进化，C错误；不同物种存在生殖隔离，即使把它们种植在相同环境中，也不会产生可育后代，D错误。
8．(2022·浙江1月选考，16)峡谷和高山的阻隔都可能导致新物种形成。两个种的羚松鼠分别生活在某大峡谷的两侧，它们的共同祖先生活在大峡谷形成之前；某高山两侧间存在有限的“通道”，陆地蜗牛和很多不能飞行的昆虫可能会在“通道”处形成新物种。下列分析不合理的是( )
A．大峡谷分隔形成的两个羚松鼠种群间难以进行基因交流
B．能轻易飞越大峡谷的鸟类物种一般不会在大峡谷两侧形成两个物种
C．高山两侧的陆地蜗牛利用“通道”进行充分的基因交流
D．某些不能飞行的昆虫在“通道”处形成的新物种与原物种存在生殖隔离
答案 C
解析 大峡谷分隔形成的地理隔离，使两个羚松鼠种群间难以进行基因交流，A正确；能轻易飞越大峡谷的鸟类物种能进行基因交流，一般不会在大峡谷两侧形成两个物种，B正确；由题意可知，某高山两侧间存在的“通道”是有限的，陆地蜗牛利用“通道”不能进行充分的基因交流，C错误；不同物种之间存在生殖隔离，在“通道”处形成的新物种与原物种存在生殖隔离，D正确。
9．(2021·湖南，8)金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是( )
A．金鱼与野生鲫鱼属于同一物种
B．人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态
C．鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变
D．人类的喜好影响了金鱼的进化方向
答案 B
解析 由题干中信息“自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代”可知，金鱼与野生鲫鱼属于同一物种，A正确；人工选择可以积累人类喜好的变异，淘汰人类不喜好的变异，只对金鱼的变异类型起选择作用，不能使金鱼发生变异，B错误；种群进化的实质是种群基因频率的改变，因此，鲫鱼进化成金鱼的过程中，存在基因频率的改变，C正确；人类的喜好可以通过人工选择来实现，使人类喜好的性状得以保留，因此，人工选择可以决定金鱼的进化方向，D正确。
10．(2022·湖南，12)稻蝗属的三个近缘物种①日本稻蝗、②中华稻蝗台湾亚种和③小翅稻蝗中，①与②、①与③的分布区域有重叠，②与③的分布区域不重叠。为探究它们之间的生殖隔离机制，进行了种间交配实验，结果如表所示。下列叙述错误的是( )
注：精子传送率是指受精囊中有精子的雌虫占确认交配雌虫的百分比。
A．实验结果表明近缘物种之间也可进行交配
B．生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关
C．隔离是物种形成的必要条件
D．②和③之间可进行基因交流
答案 D
解析 由表格中的交配率的结果可知，近缘物种之间也可进行交配，A正确；已知①与②、①与③的分布区域有重叠，②与③的分布区域不重叠，但从交配率和精子传送率来看，说明生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关，B正确；隔离包括地理隔离和生殖隔离，隔离是物种形成的必要条件，C正确；②和③的分布区域不重叠，故存在地理隔离；两者属于两个近缘物种，表中②与③交配，精子传送率达到100%，即使交配成功，由于两者属于不同物种，存在生殖隔离，故不能进行基因交流，D错误。
11．穿梭育种是将一个地区的品种与其他地区的品种进行杂交，然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定，最终选育出优良作物新品种的育种方法。目前穿梭育种已经在小麦、水稻和玉米等作物上取得了成功。下列叙述错误的是( )
A．穿梭育种的遗传学原理主要是基因重组
B．不同地区作物种群的基因库之间存在着差异
C．人工选择作用的本质是提高作物种群中隐性基因的基因频率
D．穿梭育种打破了地理隔离，实现了不同种群之间的基因交流
答案 C
解析 根据题干信息可知，穿梭育种利用的主要原理是基因重组，A正确；两个地区的环境不同，导致自然选择的方向不同，使不同地区作物种群的基因库存在差异，B正确；人工选择作用的本质是提高作物种群中优良基因的基因频率，有可能是显性基因的基因频率，C错误。
12．(2023·河北唐山高一联考)斑马体细胞的染色体数为22对，驴体细胞的染色体数为31对，斑马和驴的杂交后代兼具斑马和驴的特征，俗称“斑驴”。下列说法正确的是( )
A．斑驴体内没有可以联会的同源染色体
B．斑驴的出现说明斑马和驴不存在生殖隔离
C．斑驴不可育是由于种群数量少
D．斑驴的出现说明斑马和驴存在地理隔离
答案 A
解析 斑驴体内有一组斑马的染色体(22条)和一组驴的染色体(31条)，它们来自两个物种，不是同源染色体，在减数分裂过程中不能联会，因此斑驴是不可育的，A正确，B、C错误；斑驴的出现说明斑马和驴存在生殖隔离，D错误。
13．科学家在研究北美大陆两种不同种果蝇(物种1与物种2)的进化过程时发现：①在百万年之前，北美大陆只有一种果蝇，其基因型为aabbccDDeeff，随后不同区域的果蝇出现了不同的基因型(如图所示)；②当基因A与B同时出现在个体中时会发生胚胎早亡；同样，基因C与D或基因E与F同时出现也发生胚胎早亡。请回答下列问题：
(1)甲地所有的果蝇可被称为________________。
(2)北美大陆不同区域的果蝇在阶段Ⅰ出现了基因结构的差异，这种变化说明基因突变是______________________的。
(3)果蝇最多只能飞越邻近两地的距离。对历史阶段Ⅰ而言，甲地与乙地果蝇之间差异的最高级别属于__________(填“物种”“个体”或“基因”)之间的差异。判断的理由是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)北美大陆在阶段Ⅱ时，一些地区的果蝇类型消失，其消失的原因可能有________(填字母，多选)。
A．某些类型的果蝇不适应逐渐改变的环境
B．环境导致果蝇的基因发生定向突变
C．突变产生了新的致胚胎早亡的基因
D．某些类型的果蝇天敌大规模增加
答案 (1)一个果蝇种群 (2)不定向 (3)物种 甲、乙两地果蝇交配产生的后代不能存活(胚胎早亡)，说明存在生殖隔离 (4)ACD
解析 (1)生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群，故甲地所有的果蝇称为种群。(3)甲、乙两地果蝇之间存在生殖隔离，它们之间差异的最高级别属于物种之间的差异。(4)基因突变是不定向的，环境起选择作用。
14．(2023·江苏镇江高一期末)南美洲大陆上的地雀被迁徙到甲、乙两个海岛，经过长期演化最终形成了如图所示的五个不同的物种(A～E)，请回答下列问题：
(1)迁到乙海岛的B地雀没有进化为E地雀而进化成D地雀，原因是______________________
_______________________________________________________________________________。
(2)什么具体证据可以帮助你确定D和E不是同一个物种？______________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)地雀种群中存在控制羽毛颜色的一对等位基因(A－深色，a－浅色)。某一年B地雀种群中AA、Aa、aa的基因型频率分别为20%、50%、30%，环境变化后，生活于其中的地雀种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加了原来的20%，基因型为aa的个体数量减少20%，则一年后a的基因频率为________。一年后B地雀种群________(填“发生”或“没有发生”)进化。
答案 (1)由于乙海岛上的环境条件与甲海岛不同，自然选择所起的作用与甲海岛不同，乙海岛上B地雀种群的基因频率和基因库都发生了新的变化而进化成D地雀 (2)如果D和E不能交配，或交配后不能产生可育后代，说明它们不是同一个物种 (3)50% 发生
解析 (3)假定原来的地雀个体总共有100只，AA有20只，Aa有50只，aa有30只。生活于其中的地雀种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加了原来的20%，此时AA的个数为20×(1＋20%)＝24(只)，Aa的个数为50×(1＋20%)＝60(只)，aa的个数为30×(1－20%)＝24(只)，此时a的基因频率为(60＋24×2)÷[(24＋60＋24)×2]×100%＝50%，原来a的基因频率为aa＋1/2Aa＝30%＋1/2×50%＝55%，生物进化的实质是种群基因频率的定向改变，据此可知，种群基因频率发生了改变，所以该生物发生了进化。项目
类型
发生范围
结果
生殖隔离
不同物种间
①不能相互交配；
②即使交配成功，也不能产生可育后代
地理隔离
同种生物
使种群间不能发生基因交流
项目
种群
物种
概念
生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。种群是生物进化和繁殖的基本单位。同一种群内的个体之间可以进行基因交流
在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能够产生可育后代的一群生物个体
范围
较小范围内的同种生物的所有个体
由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判断标准
①种群必须具备“三同”，即同一时间、同一地点、同一物种；②同一物种的不同种群不存在生殖隔离，交配能够产生可育后代
①主要是具有一定的形态结构、生理功能和在自然条件下能自由交配并且产生可育后代(无生殖隔离)；②不同物种之间存在生殖隔离
联系
①一个物种可以包括许多种群；②同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同的亚种，进而可形成多个新物种
内容
物种形成
生物进化
标志
生殖隔离出现
种群基因频率改变
变化后生物与原生物的关系
属于不同物种
可能属于同一个物种
二者关系
生物进化的实质是种群基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，生物进化不一定导致新物种的形成
交配(♀×♂)
①×②
②×①
①×③
③×①
②×③
③×②
交配率(%)
0
8
16
2
46
18
精子传送率(%)
0
0
0
0
100
100