人教版 (2019)必修2《遗传与进化》二 隔离在物种形成中的作用学案设计

第2课时　隔离在物种形成中的作用

课堂互动探究案

课程标准

阐述突变和基因重组、自然选择及隔离可导致物种形成的机制

素养达成

1.运用生物进化观念阐明隔离在物种形成中的作用。（生命观念）

2．运用分类与比较的观念分析地理隔离与生殖隔离在物种形成中的作用。（科学思维）

3．能够运用模型构建并阐明物种概念的模型。（科学思维）

4．基于对隔离和物种形成作用的理解，认识环境保护与物种多样性的作用。（社会责任）。

设疑激趣

夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂

学习主题一　物种的概念

活动1　判断下列生物是否属于同一物种，并说明理由。

1．生活在同一区域的两个种群。

2．生活在不同区域的两个种群。

3．形态、结构一致的生物一定是同一物种吗？

4．能进行交配的生物是同一物种吗？

5.只要不同种群的基因库产生了明显差异，就一定产生新物种吗？

6．新物种形成的标志是什么？

活动2　阅读下列材料，思考回答问题：

三倍体牡蛎肉鲜味美，素有“海的玄米”之称。三倍体牡蛎培育的过程是：用适宜浓度的6－二甲氨基嘌呤诱导二倍体牡蛎处于减数分裂Ⅱ的次级卵母细胞，抑制第二极体的释放，然后让该细胞与二倍体牡蛎的精子结合。

1．三倍体牡蛎和二倍体牡蛎是两个物种吗？为什么？

2．在三倍体牡蛎培育过程中，主要利用了哪种可遗传的变异？

判断生物是否属于同一个物种的方法

（1）依据：生殖隔离。

（2）方法：若出现生殖隔离，即不能交配或交配后产生不可育的后代，则说明不是同一物种。

种群和物种的比较

1．（合格考）下列对种群和物种概念的理解，不正确的是（　　）

A.不同种群的生物可能属于同一个物种

B.一个物种只含有一个种群

C.同一物种具有相似的形态结构和生理功能

D.自然状态下，能通过有性生殖繁殖后代，且后代也有繁殖能力

2．（合格考）“虎狮兽”是由雄虎和母狮杂交产生的后代。下列对此现象的叙述正确的是（　　）

A.虎狮兽属于动物中的一个新物种

B.虎狮兽再与虎或狮杂交，均能生出杂种后代

C.雄虎与母狮能杂交且能产生后代，所以不属于生殖隔离

D.虎狮兽无繁殖能力

3．（等级考）物种是生物分类的基本单位，下列各项培育过程所产生的个体属于新物种的是（　　）

A.非洲黑皮肤人与亚洲黄皮肤人结婚生下的混血儿

B.马与驴交配产生的骡子

C.二倍体水稻的花药离体培养获得的单倍体水稻

D.二倍体西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜

学习主题二　隔离及其在物种形成中的作用

活动1　如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型，请据图分析并回答下列问题：

1．自然状态下，b、c之间能进行基因交流吗？为什么？

2．b、c进化的方向相同吗？为什么？

3．研究表明，某基因在b、d之间的频率有很大差别，是否说明二者已经不是同一物种了？

4．若长期进化后，b、c形成了两个物种，这反映出物种形成的一般途径是怎样的？

5．若在黄河南岸，由于某种原因，二倍体的c加倍成了四倍体的e，那么c、e之间存在生殖隔离吗？这说明什么？

活动2　根据教材P117“思考·讨论”，探究下列问题：

1．用流程图的形式总结物种形成的一般过程。

2．地理隔离和生殖隔离在对种群影响上的共同点是什么？生殖隔离产生的根本原因是什么？

3．经过漫长的地理隔离，是否一定会产生生殖隔离？

4．产生生殖隔离是否一定要经过漫长的地理隔离？

5．生物进化一定导致新物种的形成吗？

活动3　发现一种外形很像紫花苜蓿的植物，如何确定它和紫花苜蓿是不是同一物种？

名师提醒

（1）进化取决于种群基因频率是否发生改变。只要种群的基因频率发生改变，生物就一定发生了进化。

（2）物种形成取决于是否形成生殖隔离。

①进化是量变，进化不一定形成新物种。

②物种形成是质变，新物种形成则一定发生了进化。

归纳总结

（1）物种形成与生物进化的不同

（2）物种与种群和隔离的关系

1.物种形成的三种方式

（1）渐变式。

①模型：

②实例：加拉帕戈斯群岛上13种地雀经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，从而形成的新物种，这是物种形成的主要方式。

（2）爆发式。

①模型：

②实例：自然界多倍体植物是在短时间内通过染色体变异的方式形成新物种。

2．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隔离导致物种形成。

（2）关系图

3．地理隔离和生殖隔离的比较

（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。

1．（合格考）新物种形成的标志是（　　）

A．协同进化　　　　B．基因频率改变

C．生殖隔离    D．基因自由组合

2．（合格考）下列有关隔离的叙述，错误的是（　　）

A．隔离阻止了种群间的基因交流

B．物种的形成都必须经过长期的地理隔离

C．种群基因库发生改变是产生生殖隔离的根本原因

D．产生生殖隔离是新物种形成的标志

3．（等级考）大约一万年前，某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成甲、乙两个种群，两个种群所发生的变化如下图所示，下列叙述正确的是（　　）

A．地球上新物种的形成都必须先经历a过程，最终达到生殖隔离

B．b过程的实质是定向改变种群的基因频率，使生物能够定向进化

C．①～⑥只能表示新物种形成过程中，基因突变是不定向和随机的

D．品系1和品系2种群基因库出现了差异，立刻形成物种1和物种2

4．（等级考）如图甲、乙是不同的进化类型示意图，a、b、c、d表示不同物种。下列叙述不正确的是（　　）

A．可利用核酸分子杂交或分析生物体内的蛋白质种类等手段来判断物种间的亲缘关系

B．a、b虽然是由共同的原始祖先进化而来，但二者之间也存在生殖隔离

C．海豚和鲨鱼外表相似但亲缘关系较远，可用图乙表示

D．甲、乙两图不能说明自然选择在进化中的作用

5．（等级考）如图a、b、c表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。a地区物种甲某些个体迁移到b、c地区，经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述正确的是（　　）

A．上述过程说明地理隔离是新物种形成的标志

B．留居a地区甲种群的基因频率不再发生改变

C．乙、丙两个种群间能进行基因交流，它们的基因库相同

D．甲、乙两个种群间存在生殖隔离，它们的基因库组成可能部分相同

强化落实·学业达标——归纳·提升·素养

网络建构

主干落实

1.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。

2．生殖隔离是新物种形成的标志。

3．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，统称为隔离。

4．隔离是物种形成的必要条件。

5．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。

高效课堂·实践运用——巩固·达标·反馈

1.隔离在物种形成中的作用是（　　）

A．导致种群基因频率不断改变

B．阻止了种群间的基因交流

C．决定了生物进化的方向

D．导致不同种群出现不同的突变和基因重组

2．某二倍体植物花小而瓣多、花色红艳。异地引种近百年后，研究人员对两地的该植物种群进行研究，发现引种地出现了白花植株，且花大而花瓣多。为判断生活在原产地种群和引种地种群的植株是否还属于同一物种，下列做法不合理的是（　　）

A．将两种群的植株杂交，观察杂交子代有丝分裂时染色体的变化

B．将两种群的植株杂交，观察子代细胞减数分裂时染色体的联会

C．将两种群的植株杂交，检测二者间是否存在生殖隔离

D．提取两种群植株的DNA分子，进行DNA的测序

3．如图表示渐进式新物种形成的基本环节，下列对图示的相关分析，正确的是（　　）

A．图中①表示基因突变和基因重组，为进化提供了原材料

B．图中②表示地理隔离，地理隔离使种群间基因交流受阻

C．图中③表示生殖隔离，指两种生物不能交配且不能产生可育后代

D．种群基因频率的改变一定会导致新物种形成

4.

如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a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻，a1种群的部分个体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。下列有关叙述，正确的是（　　）

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．a1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

D．a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种

5．同种生物的不同种群，由于突变和选择因素不同，其基因组成可能会朝不同方向改变，导致新物种的形成，下列相关叙述正确的是（　　）

A．物种的形成可以不经过隔离

B．生物进化过程的实质在于有利变异的保存

C．基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向

D．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率

6．下列叙述与现代生物进化理论不相符的是（　　）

A．新物种的产生不一定是因为长期的地理隔离最终导致生殖隔离而造成的

B．生物体所发生的可遗传的变异可为进化提供原材料

C．喷洒农药可使害虫种群的抗药基因频率提高，从而使害虫的抗药性逐代增强

D．生殖隔离是形成新物种的标志，物种是生物进化和繁殖的基本单位

7．加拉帕戈斯群岛由许多互不相连、彼此独立的小岛组成。1835年，达尔文发现该群岛上有地雀13种，如图表示这13种地雀之间的进化关系。

（1）从图中可以看出，这些不同种的地雀都是由　　　　　　这一共同祖先进化而来的。

（2）每一种地雀都有其特定的觅食场所，这些场所分布在不同的小岛上。每一种地雀喙的大小、形状、尺寸等性状均存在差异，这是各小岛上不同的　　　　因素作用的结果。该因素在地雀的进化过程中起到了　　　　的作用。

（3）由于各小岛彼此独立，生活在这些小岛上的原始地雀之间存在着　　　　隔离。在长期的进化历程中，各个小岛上的地雀分别累积各自的有利变异，从而彼此之间逐渐形成　　　　隔离，最终形成了地雀新种。

（4）若某个小岛上的地雀均为莺雀，则该小岛上的全部莺雀个体称为　　　　。这是生物进化的　　　　。

（5）加拉帕戈斯群岛上的13种地雀体现了生物的　　　　多样性。

疑难解答·全程培优——释疑·解惑·教材

教材第115页►【探究·实践】

结果和结论：

1．有；无。

2．抑菌圈直径缩小，说明抗生素对细菌产生了选择作用。

讨论：

1．抑菌圈边缘的菌落上挑取的细菌具有一定的耐药性。

2．支持。因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。

3．提示：在本实验的培养条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的。有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。

4．提示：将自己实验获得的数据与其他同学的进行比较，根据实际情况来回答。

5．这些做法都会促进耐药菌的产生。举例略。

教材第117页►【思考·讨论】

1．由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。

2．一般来说不一样。因为突变是随机发生的。

3．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．不会。因为个体间有基因的交流。

教材第118页►【旁栏思考题】

最先在裸露的岩石上生长的往往是地衣，地衣的出现促进岩石的分解，形成土壤，为苔藓植物的生长创造条件。

教材第118页►【练习与应用】

一、概念检测

1．（1）√　（2）√

2．D　原产于美国的灰松鼠引入英国，结果在英国大量繁殖、泛滥成灾，可以说明两者的基因库向不同的方向改变。

二、拓展应用

1．不可育的。斑马和驴杂交的后代染色体组中不含同源染色体，在减数分裂过程中，不能产生正常配子，所以其后代是不可育的。

2．提示：从科学研究角度看，这样做可以帮助人们更多地了解生命的奥秘；从生命伦理角度看，狮虎杂交后代中容易出现免疫力低、夭折的个体，这些个体会承受一定的痛苦，因此这种做法不宜提倡；从生物学角度看，狮和虎的自然分布区不同，狮分布在草原上，虎分布在森林里，动物园饲养狮和虎时，应尽量提供符合它们天然分布区和习性特点的生活环境，将二者分区域饲养，以体现对自然和生命的尊重。

第2课时　隔离在物种形成中的作用

夯基提能·分层突破

学习主题一

【师问导学】

活动1

1．提示：不是。种群是指生活在一定区域的同种生物全部个体的集合，既然在同一区域是两个种群，说明它们属于两个物种。

2．提示：不一定。看两个种群能否相互交配并产生可育后代，若能，则属于同一物种，若不能，则属于不同物种。

3．提示：不一定。形态、结构一致的生物，有可能具有生殖隔离，如两个种群的生物形态、结构相同，但繁殖期不同，这两个种群的生物具有生殖隔离，是两个物种。

4．提示：不一定。即使能进行交配，也不一定能产生可育后代。

5．提示：不一定。不同种群的基因库产生了明显差异，此时不一定产生新物种，只有出现生殖隔离后才能形成新物种。

6．提示：出现生殖隔离。

活动2

1．提示：三倍体牡蛎是不育的，因此不是一个物种，二倍体牡蛎是可育的，是一个物种。

2．提示：染色体变异。

【过程评价】

1．解析：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，所以不同种群的生物可能属于同一物种，A、D正确；一个物种可能含有多个种群，B错误；同一物种的形态结构和生理功能表现相似，C正确。

答案：B

2．解析：雄虎和母狮是两个物种，存在生殖隔离，它们杂交产生的后代是不育的，A、B、C错误。因为虎狮兽细胞核中无同源染色体，减数分裂异常，因此虎狮兽无繁殖能力，D正确。

答案：D

3．解析：非洲黑皮肤人与亚洲黄皮肤人结婚生下的混血儿是可育的，与黑皮肤或黄皮肤的个体未产生生殖隔离，不属于新物种的形成，A错误；马与驴交配产生的骡子是不育的，所以骡子不是新物种，B错误；二倍体水稻的花药离体培养获得的单倍体水稻是高度不育的，不属于新物种，C错误；二倍体西瓜经秋水仙素处理成为的四倍体西瓜是可育的，且四倍体与二倍体杂交形成的三倍体是不育的，即二倍体和四倍体之间产生了生殖隔离，所以四倍体西瓜属于新物种，D正确。

答案：D

学习主题二

【师问导学】

活动1

1．提示：不能。存在地理隔离。

2．提示：不同。两地的环境条件不同，自然选择的方向也不同。

3．提示：不一定。是否是同一物种要看是否存在生殖隔离。

4．提示：长期的地理隔离导致生殖隔离。

5．提示：二倍体的c与四倍体的e杂交，其后代是三倍体，三倍体是不育的，所以二者存在生殖隔离。这说明不经过地理隔离也能产生生殖隔离。

活动2

1．提示：种群多个种群基因库出现差别产生生殖隔离―→新物种形成。

2．提示：共同点是都能阻断种群间的基因交流。产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的差异。

3．提示：不一定。如果两个种群的生活环境都不发生变化或变化微小，或发生相似的变化，则两个种群的进化方向相同，不产生生殖隔离。

4．提示：不一定。如植物中多倍体的形成，不经过地理隔离，就直接产生了生殖隔离。

5．提示：不一定。生物进化的实质是种群基因频率的变化，生殖隔离是新物种形成的必要条件，所以生物进化不一定导致新物种的形成。

活动3

提示：自然状态下，让该植物与紫花苜蓿杂交，观察是否能产生可育后代。

【过程评价】

1．解析：新物种形成的标志是生殖隔离，生殖隔离一旦形成就标志着新物种的产生；C符合题意，ABD不符合题意。故答案为C。

答案：C

2．解析：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叫做隔离，所以说隔离阻止了种群间的基因交流，A正确；大部分物种都是经过长期的地理隔离形成的，但并非所有物种都是由地理隔离形成的，例如帕米尔高原上的多倍体植物的形成，B错误；种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因，C正确；生殖隔离一旦形成，就成了不同的物种，所以产生生殖隔离是新物种形成的标志，D正确。

答案：B

3．解析：图中a过程表示地理隔离，物种的形成不一定都经过地理隔离，如多倍体的形成；b过程表示自然选择，其可定向改变种群的基因频率，导致生物发生进化；①～⑥表示可遗传的变异，可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异，三者均是不定向的；当品系1和品系2种群基因库出现了较大差异，即产生生殖隔离时才会导致新物种的形成。

答案：B

4．解析：据图可知，甲、乙两种进化方式分别属于趋异进化和趋同进化。因核酸、蛋白质等分子具有物种特异性，可利用核酸分子杂交或分析生物体内的蛋白质种类等手段来判断物种间的亲缘关系；a、b属于两个不同的物种，二者之间存在生殖隔离；海豚和鲨鱼属于两个不同的物种，亲缘关系较远，但外表相似，可用图乙表示；甲、乙两图中物种进化的方向不同，这是自然选择不同造成的，故甲、乙两图能说明自然选择在进化中的作用。

答案：D

5．解析：新物种形成的标志是出现生殖隔离；a地区的环境在变化，留居a地区的甲种群的基因频率可能会发生变化；乙、丙是两个物种，存在生殖隔离，这两个种群间不能进行基因交流，它们的基因库也有较大的差异；甲、乙是两个物种，存在生殖隔离，但是乙物种是从甲物种进化来的，二者的基因库组成可能部分相同。

答案：D

高效课堂·实践运用

1．解析：隔离阻止了种群间的基因交流，是物种形成的必要条件。

答案：B

2．解析：两种群的植株杂交，观察杂交子代有丝分裂时染色体的变化不能判断其是否是两个物种，应观察其后代是否可育，A错误；同一物种杂交子代中有成对的同源染色体，减数分裂时会发生联会，所以子代细胞减数分裂时染色体的联会可以判断其是否是两个物种，B正确；不同的物种之间存在生殖隔离，所以检测二者间是否存在生殖隔离可以判断其是否是两个物种，C正确；DNA分子具有物种特异性，所以提取两种群植株的DNA分子，进行DNA的测序是从分子水平上判断其是否是两个物种，D正确。

答案：A

3．解析：基因突变、基因重组和染色体变异为生物进化提供原材料，A错误；地理隔离使种群间基因交流受阻，当地理隔离导致种群基因库的差别较大时，就可能产生生殖隔离，进而形成新的物种，B正确；生殖隔离是指自然状态下，个体不能交配或者交配后不能产生可育的后代，C错误；种群基因频率的改变是生物进化的实质，不一定会导致新物种形成，D错误。

答案：B

4．解析：a通过地理隔离可形成两个种群a1和a2，又分别演化出b、c、d三个种群，b和d虽然有地理隔离，但是不一定会产生生殖隔离，A错误；c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离，B正确；基因频率的改变不一定会导致生殖隔离而产生新的物种，但是产生了生殖隔离的种群，其基因频率一定会发生变化，a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但是b和d由于存在地理隔离，种群的基因频率在各自的环境下，向不同的方向改变，可能形成不同的物种，C错误；即使a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，只要c和d不存在生殖隔离，它们仍是同一物种，D错误。

答案：B

5．解析：物种的形成可以不经过地理隔离，但必须要有生殖隔离；生物进化过程的实质是种群基因频率的改变；生物进化的方向由自然选择决定。

答案：D

6．解析：新物种的产生不一定是因为长期的地理隔离最终导致生殖隔离而造成的，如多倍体的形成，A不符合题意；变异包括可遗传的变异和不可遗传的变异，只有可遗传的变异才能为生物进化提供原材料，B不符合题意；喷洒农药选择了害虫种群中抗药性强的个体，使害虫种群的抗药基因频率提高，从而使害虫的抗药性逐代增强，C不符合题意；生殖隔离是新物种形成的标志，种群是生物进化和繁殖的基本单位，D符合题意。

答案：D

7．解析：(1)分析图示可知，这些不同种的地雀都是由共同祖先——南美洲地雀进化而来的。(2)喙是用来取食的，地雀喙存在差异，是各小岛上不同的食物因素作用的结果。食物因素在地雀的进化过程中起到了选择的作用。(3)由于小岛彼此独立，原始地雀之间存在地理隔离，在长期进化过程中由于各自有利变异的积累，不同地雀间产生了生殖隔离。(4)生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫作种群，种群是生物进化的基本单位。(5)该群岛上的13种地雀体现了生物的物种多样性。

答案：(1)南美洲地雀　(2)食物　选择

(3)地理　生殖

(4)种群　基本单位

(5)物种