生物高中必修2第七章第二节第二课时教学参考

隔离与物种的形成参考资料
1.物种的概念及鉴定标准
任何生物在分类学上都归属于一个物种。

物种是生物分类的基本单位，但是不能因此而理解为物种是人为制定的单位。

物种是客观存在的。

一般认为，物种是形态上类似的、彼此能够交配的、要求类似环境条件的生物个体的总和。

鉴定物种的标准包括形态学标准、遗传学标准、生态学标准和生物地理学标准等。

在分类学上主要以形态学标准为依据，通过比较形态上的相似程度来鉴定。

在遗传学和进化论中主要以能否自由交配为标准。

凡属于同一个种的个体，一般能自由交配，并能产生可育的后代。

此外，有时还以生态要求是否一致（生态学标准）、分布范围是否一致（生物地理学标准）作为鉴定的依据。

2.隔离的类型
隔离的种类很多，首先可以分为地理隔离和生殖隔离。

生殖隔离又可以分为以下两大类：如果发生在受精以前，就叫做受精前的生殖隔离；如果发生在受精以后，就叫做受精后的生殖隔离。

受精前的生殖隔离受精前的生殖隔离包括生态隔离、季节隔离、行为隔离、机械隔离、配子隔离等。

生态隔离是指同一物种的不同种群生活在同一区域内的不同生境内，而造成的不能交配。

例如，体虱和头虱由于寄生场所不同，已经形成了不同的适应性特征，虽然在某种条件下，它们也能够相互杂交，但后代中会出现不正常的个体。

这表明经过生态隔离，二者已经产生了一定程度的分化。

季节隔离是指因交配或开花时期发生在不同的季节而引起的隔离。

例如，大西洋鲱鱼形成了分布区域很广的几个种群，有些在春季产卵，有些则在秋季产卵，因此，这些种群之间不能杂交。

行为隔离指不同物种之间由于两性间求偶或交配等行为不同，而阻止了它们之间的相互交配。

例如，鸟类、蛙、昆虫等在求偶季节发出一定的鸣叫声，同种的雌性动物会应声前来，而异种的雌性动物则无反应。

关于行为隔离，有人曾做过这样一个实验：将10只雄果蝇和10只雌果蝇放在一起培养若干天，如果雌、雄果蝇是同一物种，大部分雌蝇就会受精；如果是不同物种，则只有极少数受精。

在求偶过程中，导致同一物种雌、雄果蝇相互识别的刺激，既有化学的、视觉的，也有听觉和触（触须）觉的。

这在哺乳动物等也是一样的。

机械隔离也称形态隔离，是指不同种群的生物因生殖器官的大小和形状不同，而使交配无法进行。

例如，一些植物因花的形态不同，而造成它们之间不能受粉。

配子隔离是指个体之间可以交配或受粉，但是不能发生受精作用。

例如，有些动物虽然交配成功，但精子在异种雌性动物的生殖道内会失去功能。

在植物中，一种植物的花粉在另一种植物的柱头上不能萌发，或萌发后花粉管生长缓慢等，结果也不能受精。

受精后的生殖隔离受精后的生殖隔离包括杂种不活、杂种不育、杂种败育等。

杂种不活是指不同种生物间交配、受精后，形成的杂种胚胎不能正常发育，或杂种后代出生后，能够生活一段时间，但在生育年龄以前就会死去。

例如，山羊和绵羊的杂种，胚胎早期生长正常，但多数在出生前就会死去。

杂种不育是指交配后能够产生正常、成熟的杂种后代，但杂种后代却不能生育。

造成杂
种不育的原因很多，有的是性腺发育不全，有的则是因为生殖细胞不能进行减数分裂等。

例如，马和驴杂交，产生的骡能够正常发育，但骡不能生育。

这是因为马的染色体数目是64，驴的是62，那么，骡的染色体数目就是63。

这样，骡的原始生殖细胞在进行减数分裂时，由于染色体不能正常配对，就不能形成成熟的配子。

杂种败育是指形成的杂种后代不育或生活力下降。

例如，树棉和草棉之间能够杂交，并且形成健壮、可育的F1，但F2则十分少见。

这是因为F2的种子通常不能萌发，或萌发后长出的幼苗很瘦弱，不久就会死亡。

这就是说，F2在自然选择过程中被淘汰了。

以上这些生殖隔离机制在两个物种之间不一定同时发生，但是，物种间经常会同时出现两种或两种以上的生殖隔离，如既有生态隔离，又有行为隔离。

3.加拉帕戈斯群岛上地雀的物种分化过程
加拉帕戈斯群岛位于南美洲西海岸外的太平洋上，距南美洲海岸约1 000 km，在厄瓜多尔远海，由13个大岛和6个小岛组成。

这些岛屿均源于火山爆发，形成于大约300万～500万年前的地质年代，不同岛屿之间隔水相望，有的相距一百多公里之遥。

各岛生境有明显不同，有的小岛上布满荆棘丛生的灌丛，有的大岛的高海拔地带生长着茂密的森林。

这些岛最初形成时，没有任何生物栖息，后来出现的生物都是借助海水或大风从大陆迁移过来的。

迁来的生物中就有地雀。

当时地雀只有一种。

这些地雀散布在群岛的各种生境中，并且出现各种变异。

由于各种生境的环境不同，经过长期的自然选择和隔离，出现了物种分化，形成13种地雀。

例如，栖息在地面上的种类，一般以植物的种子为食，不同种类的地雀喙的大小不同，适于吃不同大小的种子；栖息在树上的种类适于吃昆虫、植物的芽和果实（详见表15）。

4.生物为什么以物种的形式存在？
物种之间在形态上有明显的差异，在生殖上有隔离现象。

生物为什么以物种的形式存在呢？这可以从以下几个方面来考虑。

（1）物种的分化是生物对环境异质性的应答。

生物所处的环境在时间和空间上都是变化多样的，这就是环境的异质性。

环境的异质性对生物起着不同的选择作用，导致生物适应性的差异。

能飞的鸟跑不快，擅跑的鸟不善飞。

生物圈在进化过程中歧异度的增长意味着生境的扩大。

（2）物种间的不连续性抵消了有性生殖带来的遗传不稳定性。

有性生殖实现基因重组，导致变异量增大，同时也带来不利的影响，个体基因组成不能稳定地遗传给后代。

没有种间的生殖隔离，就不能通过进化获得新的适应特征，而且会使已经获得的适应性因杂交而丢失。

（3）物种的更替使生物与环境之间实现对立统一。

物种具有遗传上的稳定性，而环境是不断变化的。

物种的更替体现了生物与环境之间既协调又冲突的复杂关系，物种的绝灭和新种的形成意味着新的生态关系的建立，表明生物与环境之间从不平衡又达到新的平衡。

（4）物种是生态系统中的功能单位。

不同的物种在生态系统中占据不同的空间和资源，处于食物链的不同环节，因此，物种是生态系统中物质与能量转移和转换的环节，是维持生态系统中能流、物流和信息流的关键。