資源簡介

第3節(jié) 種群基因組成的變化與物種的形成
二 隔離在物種形成中的作用
年級 高二年級 授課時間 1課時
課題 二 隔離在物種形成中的作用
教材分析 本節(jié)是高中生物學(xué)人教版必修二《遺傳與進(jìn)化》模塊中第六章第三節(jié)第2小節(jié)內(nèi)容。在第1小節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了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等進(jìn)化的知識，為本節(jié)課學(xué)習(xí)物種的概念以及隔離在物種形成中的作用奠定了基礎(chǔ)。本小節(jié)包括“物種的概念”和“隔離及其在物種形成中的作用”兩部分內(nèi)容。本節(jié)涉及分析物種的概念，進(jìn)化論中的物種主要依據(jù)的是遺傳學(xué)標(biāo)準(zhǔn)以能否自由交配為標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于隔離及其在物種形成中的作用，教材首先交待了隔離的概念，包括生殖隔離和地理隔離等。接著安排“思考·討論”活動，讓學(xué)生通過分析加拉帕戈斯群島上地雀的物種分化過程，來認(rèn)識隔離在物種形成中的作用。通過大量的實例讓學(xué)生理解物種形成的抽象過程。 通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)完整呈現(xiàn)了物種形成的三個環(huán)節(jié)：突變和基因重組、自然選擇、隔離。同時又為后面生物的多樣性的學(xué)習(xí)提供鋪墊，起到了承上啟下的作用。
教學(xué)目標(biāo) 1.舉例說明物種和隔離的概念。 2.理解地理隔離和生殖隔離。 3.分析隔離在物種形成過程中的作用。
教學(xué)重、難點(diǎn) 1.教學(xué)重點(diǎn) 隔離在生物進(jìn)化中的作用。 2.教學(xué)難點(diǎn) 隔離在物種形成中的作用。
教學(xué)過程
教學(xué)內(nèi)容 教師活動 學(xué)生活動
創(chuàng)設(shè)情境 引入新課 上節(jié)課學(xué)習(xí)的英國的曼徹斯特地區(qū)的一種樺尺蛾，在自然環(huán)境的選擇作用下，該種群的S (深色)基因的頻率逐漸上升，s (淺色)基因的頻率逐漸下降。樺尺蛾發(fā)生進(jìn)化了嗎？在樺尺蠖的進(jìn)化過程中，有沒有形成新的物種 為什么？ 樺尺蛾發(fā)生了進(jìn)化。在自然選擇的作用下,基因頻率發(fā)生定向改變。沒有形成新的物種。因為淺色個體和黑色個體生活在一起，仍能進(jìn)行交配和基因交流，因此沒有形成新物種。 什么是物種 物種是如何形成的？ 回顧舊知，由此引出對物種概念的探究。
物種及隔離的概念 創(chuàng)設(shè)情境，展示圖片，提出問題： 東北虎與東北虎是同一個物種嗎？東北虎與華南虎是同一個物種嗎？馬和牛是同一個物種嗎？馬和驢及交配產(chǎn)生后代騾子，馬和驢是同一個物種嗎？獅子與老虎交配產(chǎn)生了獅虎獸，獅子與老虎是同一個物種嗎？判斷的依據(jù)是什么？ 東北虎與東北虎是同一個物種。東北虎與華南虎是同一個物種。馬和牛不是同一個物種。馬和驢不是同一個物種。獅子與老虎是不同一個物種。依據(jù)是兩種生物不能交配，或交配后不能產(chǎn)生可育后代，說明它們不是同一個物種。 由此引出物種的概念： 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，稱為一個物種。 用實例深化學(xué)生對物種概念的理解，并引出對生殖隔離概念的探究。 只要不同種群的基因庫產(chǎn)生了明顯差異，就一定產(chǎn)生新物種嗎？ 不一定，不同種群的基因庫產(chǎn)生明顯差異，不一定出現(xiàn)新物種，只有出現(xiàn)生殖隔離后才能形成新物種。 不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功,也不能產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫作生殖隔離，即不同的物種之間不能發(fā)生基因交流。 請學(xué)生試從染色體組的角度分析,馬和驢之間不能發(fā)生基因交流的原因。 馬和驢的染色體組不同，它們產(chǎn)生的后代騾的細(xì)胞中沒有同源染色體，在減數(shù)分裂時出現(xiàn)聯(lián)會紊亂，不能形成可有配子。 引導(dǎo)學(xué)生分析馬和牛之間生殖隔離的類型，與馬和驢之間生殖隔離的類型有何差異。產(chǎn)生這種差異可能的原因是什么 思考討論問題，通過分析理解物種和隔離的概念。
隔離在物種形成中的作用 在自然狀態(tài)下，東北虎和華南虎屬于同一個物種，但是它們不能基因交流的原因是什么？ 在自然狀態(tài)下，東北虎和華南虎處于不同的地域，地理隔離使它們無法交配。 請學(xué)生舉出其他類似的例子。構(gòu)建地理隔離的概念。 分析教材第116頁圖6-11， 思考地理隔離和生殖隔離有沒有什么聯(lián)系。 兩個鼠種群經(jīng)過長期地理隔離后差異非常大，可能形成了生殖隔離。 經(jīng)過漫長的地理隔離，一定會形成生殖隔離嗎 不一定。如果兩個種群生活環(huán)境都不發(fā)生變化，或者變化很小，兩個種群的進(jìn)化方向相同，有可能不會產(chǎn)生生殖隔離。 學(xué)生閱讀教材中關(guān)于加拉帕戈斯群島上13種地雀形成過程的資料，討論問題。 設(shè)想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎 由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。 不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎 不一樣。因為突變是隨機(jī)發(fā)生的。 對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別 這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響 不同島嶼的地形和植被條件不一樣， 因此環(huán)境的作用會有差別，導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。 如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎 不會。因為個體間有基因的交流。 通過加拉帕戈斯群島上13種地雀形成過程，深入理解物種形成的基本環(huán)節(jié)，構(gòu)建隔離是物種形成的必要條件這一概念。 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：新物種形成一定要經(jīng)過地理隔離嗎 不一定。 不經(jīng)過地理隔離，也可以直接形成生殖隔離。 例如二倍體植株染色體加倍成了四倍體植株，二者雜交后代產(chǎn)生的三倍體植株是高度不育的，存在生殖隔離。 構(gòu)建物種形成的比較常見的兩種形成方式流程模型： 引導(dǎo)學(xué)生厘清新物種形成的三個環(huán)節(jié)及作用： 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， 隔離是新物種形成的必要條件。 強(qiáng)調(diào)生殖隔離是物種形成的標(biāo)志。 列表對比物種形成與生物進(jìn)化的關(guān)系： 探討有關(guān)問題，深入理解物種形成的基本環(huán)節(jié)，建構(gòu)隔離是物種形成的必要條件這一概念。
正誤判斷 典例分析 判斷正誤 1.二倍體西瓜和四倍體西瓜通過雜交可產(chǎn)生三倍體西瓜，因此二倍體西瓜和四倍體西瓜是同一物種(　　) 2.不同種群間的個體不能進(jìn)行基因交流，說明種群間存在生殖隔離(　　) 3.交配后能產(chǎn)生后代的一定是同一物種(　　) 4.生物進(jìn)化了一定會形成新物種(　　) 5.種群基因庫間的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因(　　) 6.新物種的形成一定經(jīng)過地理隔離(　　) 【答案】　　1.×　2.× 3.× 4.× 5.√ 6.× 典例分析 [典例1]下列關(guān)于物種和種群的敘述，錯誤的是(　) A.一個物種可以形成多個種群，一個種群中只能含有一個物種 B.若物種乙是由物種甲進(jìn)化來的，則物種乙和物種甲之間一定發(fā)生了生殖隔離 C.突變、基因重組和自然選擇均能定向改變種群的基因頻率 D.若種群1與種群2的基因頻率都發(fā)生了改變，則這兩個種群都在進(jìn)化 【答案】　C 【解析】　突變和基因重組為生物的進(jìn)化提供原材料，能決定進(jìn)化方向(定向改變種群基因頻率)的只有自然選擇，C錯誤。
核心歸納深化理解 引導(dǎo)學(xué)生易于混淆幾種概念進(jìn)行比較。 物種和種群的比較： 地理隔離和生殖隔離的比較： 圖中A屬于地理隔離，一旦發(fā)生某種地質(zhì)變化，兩個分開的小種群若重新相遇，可以再融合在一起。 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。 展示以下實例，學(xué)生思考討論，深化對概念的理解。 如圖是我國黃河兩岸某種生物a的演化過程模式圖，請據(jù)圖分析回答下列問題： (1)自然狀態(tài)下，b、c之間能進(jìn)行基因交流嗎？為什么？ 不能，因為存在地理隔離。 (2)b、c的進(jìn)化方向相同嗎？為什么？ 不同。因為b、c兩種群生活的環(huán)境不同，自然選擇的方向不同，基因頻率改變的方向就不同。 (3)研究表明，某基因的頻率在b、d之間有很大差別，是否說明二者不是同一物種？ 不能。某個基因頻率的差別不能說明二者不是同一物種，只有基因庫的差別大到可以形成生殖隔離才能說明二者不是同一物種了。 (4)黃河北岸的b物種遷到黃河南岸后，不與c物種進(jìn)化為同一物種，其原因可能是什么？ 二者間已形成生殖隔離。 (5)若在黃河南岸，由于某種原因，二倍體c的染色體加倍成了四倍體e，那么c和e還是同一物種嗎？為什么？ 二倍體c與四倍體e不是同一物種，因為二者雜交的后代為三倍體，高度不育，存在生殖隔離。 思考對比幾組概念，通過對實例的探討，深化對概念的理解。
學(xué)習(xí)小結(jié)
習(xí)題鞏固 1．下列有關(guān)物種的敘述，正確的是(　　) ①不同種群的生物肯定不屬于同一個物種　②物種是具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，能相互交配且產(chǎn)生可育后代的一群生物個體　③隔離是形成新物種的必要條件　④只要有地理隔離就能形成新物種 A．①②③ B．②③④ C．②③ D．①②③④ 【答案】　C 【解析】　不同種群的生物可能屬于同一個物種，如生活在兩個池塘的鯉魚，①錯誤；具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，能相互交配且產(chǎn)生可育后代的一群生物個體是一個物種，②正確；隔離是形成新物種的必要條件，產(chǎn)生生殖隔離是形成新物種的標(biāo)志，③正確；在物種形成過程中必須有生殖隔離，不一定有地理隔離，④錯誤。 2．現(xiàn)代生物進(jìn)化理論對加拉帕戈斯群島上13種地雀形成過程的解釋是(　　) A．地理隔離→基因突變→自然選擇→物種形成 B．地理隔離→自然選擇→突變和基因重組→物種形成 C．地理隔離→自然選擇→突變和基因重組→生殖隔離→物種形成 D．地理隔離→突變和基因重組→自然選擇→生殖隔離→物種形成 【答案】　D 【解析】　生活折加拉帕戈斯群島的不同島嶼的地雀種群間存在地理隔離，可遺傳變異的突變和基因重組為各地雀種群的進(jìn)化提供原材料，不同島嶼的環(huán)境有較大差別，對地雀原始祖先的選擇方向不同，導(dǎo)致各個地雀種群的進(jìn)化方向不同，不同地雀種群的基因頻率的變化不同;各地雀種群的基因庫的基因頻率發(fā)生定向改變，從而使各個地雀種群產(chǎn)生了生殖隔離，生殖隔離的形成標(biāo)志著新物種的形成。A. B. C不符合題意，D符合題意。故選D。
板書設(shè)計 二 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)生殖隔離 (2)地理隔離 3. 隔離在物種形成中的作用 (1)大多數(shù)物種的形成是經(jīng)過長期地理隔離導(dǎo)致生殖隔離形成 (2)生殖隔離的形成標(biāo)志著新物種的形成 4.物種形成的三個環(huán)節(jié)：突變和基因重組、自然選擇、隔離

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