2021-2022年新教材高中生物第6章生物的進(jìn)化第34節(jié)第2課時(shí)隔離在物種形成中的作用協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成學(xué)案新人教版必修2

第2課時(shí)隔離在物種形成中的作用、協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接1．闡述變異、選擇和隔離可導(dǎo)致新物種的形成。2．概述現(xiàn)代生物進(jìn)化理論以自然選擇學(xué)說為核心，為地球上的生物進(jìn)化史提供了科學(xué)的解釋。1．生命觀念：運(yùn)用生物進(jìn)化觀念闡明隔離在物種形成中的作用；初步運(yùn)用進(jìn)化和功能觀，闡明協(xié)同進(jìn)化。2．科學(xué)思維：能夠從構(gòu)建模型的角度闡明物種概念的模型；運(yùn)用分類與比較觀念分析地理隔離和生殖隔離在物種形成中的作用；運(yùn)用歸納的方法，概括出生物多樣性形成的原因。3．社會(huì)責(zé)任：基于對(duì)隔離與物種形成的作用的理解，認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)與物種多樣性的作用。一、隔離在物種形成中的作用1．物種的概念：能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。2．隔離(1)概念：不同群體間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。(2)常見類型項(xiàng)目類型發(fā)生范圍結(jié)果生殖隔離不同物種間①不能相互交配②即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代地理隔離同種生物使種群間不能發(fā)生基因交流3.隔離在物種形成中的作用(1)新物種的形成過程eq\x(地理隔離)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①不同種群出現(xiàn)不同的突變和基因重組,②不同種群間不能發(fā)生基因交流))↓eq\x(自然選擇)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①食物和棲息條件互不相同,②自然選擇對(duì)不同種群基因頻率的改變,所起的作用有差別))↓eq\x(生殖隔離)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(種群的基因庫形成明顯的差異，并逐漸出現(xiàn),生殖隔離，從而形成不同的物種))(2)結(jié)論：隔離是物種形成的必要條件。二、協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成1．協(xié)同進(jìn)化(1)概念：指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。(2)實(shí)例①生物與生物之間的協(xié)同進(jìn)化a.eq\a\vs4\al()b.eq\a\vs4\al()②生物與無機(jī)環(huán)境之間的協(xié)同進(jìn)化(3)結(jié)果：通過漫長(zhǎng)的協(xié)同進(jìn)化過程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，豐富多彩的基因庫，而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。2．生物多樣性的形成(1)生物多樣性的含義(2)生物多樣性的形成過程(3)原因：協(xié)同進(jìn)化。(4)eq\a\vs4\al(進(jìn)化,歷程)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(結(jié)構(gòu)上：?jiǎn)渭?xì)胞→多細(xì)胞,呼吸方式：厭氧型→需氧型,生殖方式：無性生殖→有性生殖,生態(tài)系統(tǒng)：兩極生態(tài)系統(tǒng)→三極生態(tài)系統(tǒng),生活環(huán)境：水生→陸生))3．生物進(jìn)化理論在發(fā)展(1)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論對(duì)自然界的生命史作出了科學(xué)的解釋①適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。②種群是生物進(jìn)化的基本單位。③突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料，自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變，進(jìn)而通過隔離形成新的物種。④生物進(jìn)化的過程實(shí)際上是生物與生物、生物與無機(jī)環(huán)境協(xié)同進(jìn)化的過程。⑤生物多樣性是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。(2)生物進(jìn)化理論在發(fā)展①觀點(diǎn)1：大量的基因突變是中性的，決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇。②觀點(diǎn)2：基因突變并不都是中性的，有些基因突變反映在個(gè)體的性狀上，與環(huán)境相適應(yīng)的程度有差異，因此，不能否認(rèn)自然選擇的作用。③觀點(diǎn)3：物種形成并不都是漸變的過程，而是物種長(zhǎng)期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過程。④影響廣泛的觀點(diǎn)：以自然選擇學(xué)說為核心的進(jìn)化理論。判斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．種群基因頻率改變一定導(dǎo)致新物種的形成。()2．存在生殖隔離的兩種群，不一定存在地理隔離。()3．不同的生物之間的相互影響形成了生物的多樣性。()4．捕食者的存在有利于增加物種的多樣性。()5．生物通過有性生殖，實(shí)現(xiàn)了基因重組，增強(qiáng)了生物變異的多樣性。()6．生物登陸改變著陸地環(huán)境，陸地上復(fù)雜的環(huán)境又為生物進(jìn)化提供了更廣闊的舞臺(tái)。()提示：1．×基因頻率改變只能說明生物發(fā)生了進(jìn)化，但不一定突破物種的界限，即不一定形成新物種。2．√3．×生物多樣性的形成不僅包括不同生物之間的相互影響，還包括生物和無機(jī)環(huán)境之間的相互影響。4．√5.√6.√隔離在物種形成中的作用1．地理隔離和生殖隔離的比較(1)圖中A屬于地理隔離，一旦發(fā)生某種地質(zhì)變化，兩個(gè)分開的小種群重新相遇，可以再融合在一起。(2)圖中B屬于生殖隔離，一旦形成就保持物種間基因的不可交流性，從而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定。地理隔離是物種形成的量變階段，生殖隔離是物種形成的質(zhì)變階段。2．物種形成的兩種方式(1)漸變式此方式經(jīng)過長(zhǎng)期的地理隔離達(dá)到生殖隔離，形成新物種。(2)爆發(fā)式此方式通過異源多倍體的染色體變異方式形成新物種，一旦出現(xiàn)，在很短時(shí)間內(nèi)即可形成生殖隔離(基因頻率改變)。3．物種形成的三個(gè)環(huán)節(jié)(1)內(nèi)容①突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。②自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。③隔離導(dǎo)致物種形成。(2)關(guān)系圖1．如何判斷兩種動(dòng)物是否為同一物種？提示：兩種動(dòng)物雜交，若產(chǎn)生可育后代則為同一物種，否則不是。2．隔離與物種形成的關(guān)系如圖生殖隔離是否一定要經(jīng)過漫長(zhǎng)的地理隔離才會(huì)產(chǎn)生？為什么？提示：不一定。自然界中有些植物在外界因素(如低溫)的影響下，可能實(shí)現(xiàn)染色體的加倍，從二倍體變?yōu)樗谋扼w，而四倍體和二倍體之間存在生殖隔離，并且沒有經(jīng)過長(zhǎng)期的地理隔離。3．生物進(jìn)化了一定能產(chǎn)生新物種嗎？提示：不一定，必須出現(xiàn)生殖隔離。1．許多年前，某大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成甲、乙兩個(gè)種群，兩個(gè)種群所發(fā)生的變化如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)表示地理隔離，長(zhǎng)期的地理隔離可能導(dǎo)致生殖隔離B．b表示突變和基因重組，能為生物進(jìn)化提供原材料C．c可以定向改變種群的基因頻率，導(dǎo)致生物定向進(jìn)化D．漸變式和驟變式的物種形成方式，不一定都經(jīng)過dD[a表示地理隔離，長(zhǎng)期的地理隔離可能導(dǎo)致生殖隔離，A正確；b表示突變和基因重組，屬于可遺傳的變異，能為生物進(jìn)化提供原材料，B正確；c表示自然選擇，自然選擇可以定向改變種群的基因頻率，導(dǎo)致生物定向進(jìn)化，C正確；d表示生殖隔離，生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志，因此不論是漸變式還是驟變式的物種形成方式，都要經(jīng)過d，D錯(cuò)誤。]2．如圖是物種形成的一種模式。物種a因?yàn)榈乩碚系K分隔為兩個(gè)種群a1和a2，經(jīng)過漫長(zhǎng)的進(jìn)化，分別形成新物種b和c。在此過程中的某一時(shí)刻，a1種群的部分群體越過障礙外遷與a2同域分布，向d方向進(jìn)化。下列有關(guān)敘述正確的是()A．b和d存在地理隔離，所以一定存在生殖隔離B．c和d不存在地理隔離，卻可能存在生殖隔離C．a(chǎn)1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)留居群體的基因頻率相同，則b和d是同一物種D．a(chǎn)1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率不同，則c和d是不同物種B[a通過地理隔離形成兩個(gè)種群a1和a2，分別演化出b、d、c三個(gè)種群，雖然有地理隔離，但是不一定會(huì)產(chǎn)生生殖隔離，A錯(cuò)誤；由于d是由a1演變而來，所以c與d之間可能存在生殖隔離，B正確；基因頻率的改變不一定會(huì)導(dǎo)致生殖隔離產(chǎn)生新的物種，但是產(chǎn)生生殖隔離的種群，基因頻率一定會(huì)發(fā)生變化。a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)留居群體的基因頻率相同，但是b和d由于地理隔離存在，所以可能不是同一物種，C錯(cuò)誤；即使a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率不同，只要c和d不存在生殖隔離，仍是同一物種，D錯(cuò)誤。]協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成1．對(duì)協(xié)同進(jìn)化的理解(1)不同物種之間的影響既包括種間互助，也包括種間斗爭(zhēng)。任何一個(gè)物種都不是單獨(dú)進(jìn)化的。(2)無機(jī)環(huán)境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率，導(dǎo)致生物朝著一定方向進(jìn)化；生物的進(jìn)化反過來又會(huì)影響無機(jī)環(huán)境。(3)協(xié)同進(jìn)化是千姿百態(tài)的物種和多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)的形成原因。2．生物多樣性各層次間的關(guān)系基因多樣性是形成物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)，反過來物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性又影響基因多樣性。3．生物多樣性的進(jìn)化歷程(1)生物進(jìn)化的總趨勢(shì)①從結(jié)構(gòu)上看：簡(jiǎn)單→復(fù)雜(原核細(xì)胞→真核細(xì)胞，單細(xì)胞→多細(xì)胞等)。②從功能上看：低等→高等。③從生存環(huán)境上看：水生→陸生。(2)代謝的進(jìn)化(3)生殖方式無性生殖→有性生殖。(4)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩極生態(tài)系統(tǒng)(生產(chǎn)者、分解者)→三極生態(tài)系統(tǒng)(生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者)。1．物種之間的協(xié)同進(jìn)化都是通過物種之間的生存斗爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)的嗎？提示：不是。物種之間的協(xié)同進(jìn)化有通過種間互助實(shí)現(xiàn)的，如某種蘭花和專門給它傳粉的蛾；也有通過種間斗爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)的，如獵豹和斑馬。2．動(dòng)物與動(dòng)物之間存在著捕食與被捕食的關(guān)系。捕食者一般不會(huì)把所有的獵物都吃掉，這在生物進(jìn)化中被稱為“精明的捕食者”策略。該策略對(duì)人類利用生物資源有什么啟示？提示：地球上的生物資源是有限的，人類不應(yīng)該掠奪式地開發(fā)和利用生物資源，而應(yīng)該合理有度地開發(fā)和利用生物資源，做一個(gè)“精明的捕食者”。3．根據(jù)你的理解，分析三種生物多樣性之間的關(guān)系。提示：基因多樣性是形成物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)，反過來物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性又影響基因多樣性。1．某種蘭花有細(xì)長(zhǎng)的花矩(如圖)，花矩頂端貯存著花蜜，這種蘭花的傳粉需借助具有細(xì)長(zhǎng)口器的蛾在吸食花蜜的過程中完成。下列敘述正確的是()A．蛾口器的特征決定蘭花花矩變異的方向B．花矩變長(zhǎng)是蘭花新物種形成的必要條件C．蛾的口器與花矩的相互適應(yīng)是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果D．蛾的口器會(huì)因吸食花蜜而越變?cè)介L(zhǎng)C[蘭花花矩的變異是不定向的，蛾的口器和蘭花花矩起到相互選擇的作用。新物種形成的標(biāo)志是與原來的物種形成生殖隔離，隔離是新物種形成的必要條件。任何一個(gè)物種都不是單獨(dú)進(jìn)化的，生物與無機(jī)環(huán)境以及生物與生物之間都存在著進(jìn)化上的密切聯(lián)系。蛾的口器與花矩的相互適應(yīng)正是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。蛾的口器變長(zhǎng)是自然選擇的結(jié)果。]2．回答下列問題：(1)大自然中，獵物可通過快速奔跑來逃脫被捕食，而捕食者則通過更快速地奔跑來獲得捕食獵物的機(jī)會(huì)，獵物和捕食者的每一點(diǎn)進(jìn)步都會(huì)促進(jìn)對(duì)方發(fā)生改變，這種現(xiàn)象在生態(tài)學(xué)上稱為________。(2)根據(jù)生態(tài)學(xué)家斯坦利的“收割理論”，食性廣的捕食者的存在有利于增加物種多樣性，在這個(gè)過程中，捕食者使物種多樣性增加的方式是____________________________________________________________________________。[解析](1)協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。大自然中，獵物通過快速奔跑來逃脫被捕食，而捕食者通過更快速地奔跑來獲得捕食獵物的機(jī)會(huì)，在生態(tài)學(xué)上，此種現(xiàn)象稱為協(xié)同進(jìn)化。(2)捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種，這樣就會(huì)避免出現(xiàn)一種或少數(shù)幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的局面，為其他物種的生存提供機(jī)會(huì)，有利于增加物種的多樣性。[答案](1)協(xié)同進(jìn)化(2)捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種，為其他物種的生存提供機(jī)會(huì)如圖表示蒙古冰草和沙生冰草兩物種形成的進(jìn)化過程模型。通過分析某冰草原種群物種進(jìn)化的模型，并運(yùn)用分類與比較歸納出地理隔離和生殖隔離在物種形成中的作用。1．(1)自然狀態(tài)下，種群1和種群2之間能進(jìn)行基因交流嗎？為什么？(科學(xué)思維)提示：不能。存在生殖隔離，即圖中的a。(2)由冰草原種群進(jìn)化成蒙古冰草和沙生冰草兩個(gè)物種，這反映出物種形成的一般途徑是什么？(科學(xué)思維)提示：長(zhǎng)期的地理隔離產(chǎn)生生殖隔離。2．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種蜣螂不僅吃糞便，還取食千足蟲。與普通蜣螂相比，其部分結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化：頭部較窄而長(zhǎng)，便于進(jìn)食千足蟲內(nèi)臟，后腿較卷曲，便于捕獵千足蟲。(1)與普通蜣螂相比，該蜣螂發(fā)生了進(jìn)化，其實(shí)質(zhì)是什么？(生命觀念)提示：該蜣螂種群基因頻率發(fā)生了改變。(2)根據(jù)題目信息，能否判斷該蜣螂與普通蜣螂之間產(chǎn)生了生殖隔離？為什么？(科學(xué)思維)提示：不能。這種蜣螂與普通蜣螂之間在生活習(xí)性和形態(tài)結(jié)構(gòu)上有差異，但沒有研究它們之間能否自由交配或交配后代是否可育，所以無法判斷它們之間存在生殖隔離。[課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.物種是指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物。2.隔離是物種形成的必要條件。生殖隔離是物種形成的標(biāo)志。3.協(xié)同進(jìn)化導(dǎo)致生物多樣性的形成。協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展。4.生物多樣性主要包括遺傳多樣性(基因多樣性)、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個(gè)層次的內(nèi)容。1．下列有關(guān)種群和物種的敘述，正確的是()A．同一種群或物種的個(gè)體間可以相互交配并產(chǎn)生可育后代B．種群是生物進(jìn)化的基本單位，物種是繁殖的基本單位C．種群的基因頻率總是在不斷變化，物種的基因頻率往往保持不變D．種群基因庫的基因和物種基因庫的基因是一樣的A[同一種群的個(gè)體為同一物種，可以相互交配并產(chǎn)生可育后代，A正確；種群是生物進(jìn)化的基本單位，也是繁殖的基本單位，B錯(cuò)誤；種群的基因頻率并不是總在發(fā)生改變，物種的基因頻率也不一定不發(fā)生改變，C錯(cuò)誤；一個(gè)物種可以包含很多種群，一個(gè)種群只能是一個(gè)物種，因此物種基因庫一般大于種群基因庫，D錯(cuò)誤。]2．下列關(guān)于隔離的敘述，不正確的是()A．不同種群基因庫間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因B．對(duì)所有物種來說，地理隔離必然導(dǎo)致生殖隔離C．隔離阻止了自然條件下群體間的基因交流D．不同物種之間必然存在生殖隔離B[不同種群基因庫間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因，A項(xiàng)正確；絕大多數(shù)物種是經(jīng)長(zhǎng)期的地理隔離形成生殖隔離，但地理隔離不一定導(dǎo)致生殖隔離，B項(xiàng)錯(cuò)誤；無論地理隔離還是生殖隔離都能阻斷自然條件下群體間的基因交流，C項(xiàng)正確；物種形成的標(biāo)志是出現(xiàn)生殖隔離，故不同物種之間必然存在生殖隔離，D項(xiàng)正確。]3．地球上已有的生物中進(jìn)行有性生殖的種類占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。下列關(guān)于這一事實(shí)的敘述，錯(cuò)誤的是()A．有性生殖提高了物種的變異性B．有性生殖大大加快了生物進(jìn)化的步伐C．有性生殖在真核生物之前出現(xiàn)D．有性生殖實(shí)現(xiàn)了基因的重組，豐富了子代的遺傳信息C[真核生物出現(xiàn)之后，有性生殖作為一種新的繁殖方式出現(xiàn)，C錯(cuò)誤。]4．下列關(guān)于協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的敘述，錯(cuò)誤的是()A．不同物種之間可以相互選擇協(xié)同進(jìn)化B．捕食者的存在有利于增加物種的多樣性C．生物多樣性的形成就是新物種不斷產(chǎn)生的過程D．生態(tài)系統(tǒng)多樣性形成的原因可概括為協(xié)同進(jìn)化C[協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，故不同物種之間可以相互選擇協(xié)同進(jìn)化；捕食者的存在使食物鏈中的生物通過反饋進(jìn)行調(diào)節(jié)，有利于增加物種的多樣性；生物多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性；協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間的協(xié)同進(jìn)化，生態(tài)系統(tǒng)多樣性的形成是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。]5．加拉帕戈斯群島由許多互不相連、彼此獨(dú)立的小島組成。1835年，達(dá)爾