2016-2017版高中生物 4.2.1-2 生物多样性简介 生物多样性的形成学案 中图版必修2

第一节生物多样性简介 第二节生物多样性的形成目标导航1.结合实例，简述生物多样性的概念以及生物多样性三个层次之间的关系。2.结合实例和探究活动，理解生物多样性与生物进化的关系。一、生物多样性1.生物多样性的概念生物多样性反映了地球上的植物、动物、菌类等在内的一切生命各不相同的特征及其生存环境，他们相互间存在着错综复杂的关系，包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。2.遗传多样性(1)概念：物种内不同种群和个体间的遗传变异总和，又称为基因多样性。(2)层次：3个(3)规律：一个物种的遗传多样性越丰富，对环境的适应性越广，同时反映了物种的进化潜力。3.物种多样性(1)概念：是物种水平的生物多样性，是用一个区域的物种种类的丰富程度和分布特征来衡量的。(2)内容：物种多样性的现状、物种多样性的形成、演化及维护机制。(3)研究规律：一般说，一个物种的种群越大，它的遗传多样性就越大，但可使一个地区的物种多样性减少。(4)意义：物种多样性是生物多样性最直观、最基本的表现。(5)濒危原因：人口的压力，栖息地的破坏，环境的污染。4.生态系统多样性(1)概念：是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化，以及生态系统内生境差异和生态过程的多样性。(2)生境的含义及意义生境主要指无机环境，如地貌、气候、土壤和水文等。生境多样性是生物群落多样性甚至整个生物多样性的基本条件。5.生物多样性三个层次的关系从某种意义上看，一个物种有其独特的遗传多样性。一般说一个物种的种群越大，它的遗传多样性就越丰富。遗传多样性导致了物种多样性，物种多样性与多种多样的生境构成了生态系统多样性。二、生物多样性的形成1.生物多样性的形成物种是生物存在的基本方式，物种的形成是新基因库产生和发展的基础，生物多样性的形成集中反映在物种形成上。2.物种形成的方式(1)渐变式物种形成一个物种的种群生存条件发生变化，它的命运决定于它的遗传多样性。遗传多样性越丰富，进化的可能性越大。这种进化要经过长期的地理隔离和演化而达到生殖隔离，形成新物种。(2)爆发式物种形成由于个体的染色体结构变异、染色体加倍以及远源杂交，再经自然选择而成为新的物种。3.生物多样性的形成原因(1)生物的生活受到无机环境和其他生物的影响，并与其他生物保持相互协调、相互选择、协同进化。(2)一个物种是在另一个物种基础上形成的，是继承的发展，一个物种形成了，又为下一个物种的发展奠定了基础。因此，所有生物起源于共同的原始祖先。(3)物种的形成过程就是生物多样性的增加过程，随着物种多样性的增加，生物的分布范围增大，分布的生境类型增多，形成了生态系统的多样性。(4)遗传多样性导致了物种多样性。生态系统多样性为物种多样性的形成和发展提供了基础。遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性的维持，使得生态和进化过程也将继续。判断正误：(1)物种的形成可以不经过隔离。()(2)隔离产生后，自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用是有差别的。()(3)生物多样性包括基因多样性、种群多样性和生态系统多样性。()(4)一个物种的遗传多样性越丰富，对环境的适应性就越强，越有可能保存下来或形成新物种。()(5)植物和动物以及它们拥有的全部基因构成了生物多样性。()(6)生物多样性的丰富程度与自然选择无关。()(7)过度的人为干扰会导致生物多样性降低。()(8)种群在生态系统中所占据的位置变化可以提高物种的多样性。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)一、生物多样性的内涵及各层次之间的关系1.生物多样性的内涵2.三个层次间的联系3.成因：生物与环境共同进化的结果。生物多样性就是指生物数量多、种类多，对吗？答案生物多样性不是指生物数量多，也不仅仅指生物种类多，而是包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。1.以下不属于生物遗传多样性内容的是()A.DNA分子、蛋白质分子的多样性B.物种种类的多样性C.基因重组、基因突变和染色体变异D.同种生物表现型丰富多彩问题导析(1)遗传多样性主要是指DNA分子多样性，它是由构成基因的脱氧核苷酸排列顺序的多样性决定的。(2)基因通过转录和翻译决定了蛋白质分子的多样性，进而反映出生物表现型的多样性。(3)物种种类的多样性是物种多样性的内涵。答案B一题多变马和鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是()A.DNA分子中碱基排列顺序不同B.生活环境不同C.DNA分子中碱基配对方式不同D.着丝粒数目不同答案A二、生物多样性的形成1.遗传多样性的形成基因的多样性是由构成基因的脱氧核糖核苷酸排列顺序决定的。基因多样性的产生与变异有关，其中基因突变能产生新的基因，再通过基因重组，使后代产生众多的基因型，这就形成了遗传多样性。2.物种多样性和生态系统多样性是漫长的进化历程地球上生物生存的环境是多种多样的，在不同的环境中自然选择的方向是不同的，不同的选择方向形成不同的生物类型，最后形成不同的物种。不同的物种，其基因库中的基因组成也是不同的。随着物种多样性的增加，生物的分布范围增大、分布的生境类型增多，形成了生态系统多样性。3.生物多样性关系图解及分析(1)遗传多样性是物种多样性的基础，遗传多样性在一定条件下能够导致物种多样性的发生。(2)环境(包括非生物环境和生物环境)条件变化和隔离都能够在遗传多样性的基础上促进物种形成。(3)生殖隔离可以由环境变化积累引起，也可以由地理隔离导致，还可以通过杂交和染色体变异的方式实现。(4)物种多样性与环境相互作用形成了生态系统多样性；生态系统多样性和物种多样性又丰富了遗传多样性。(5)遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性共同维持生物进化；生物进化进一步发展了生物多样性。4.物种形成的两种方式(1)渐变式(2)爆发式如：以染色体数目变化的方式形成新物种，一旦出现很快达到生殖隔离(以植物为例)物种形成与生物进化的关系如何？答案内容物种形成生物进化标志生殖隔离出现基因频率改变变化后生物与原生物关系属于不同物种可能属于一个物种二者联系生物进化的实质是基因频率改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致新物种形成新物种的形成是生物长期进化的结果2.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种群的部分群体越过障碍外迁与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是不同物种问题导析(1)明确：区分物种的关键是看是否存在生殖隔离，存在地理隔离的不同种群，可能属于不同物种，也可能属于同一物种。b和d存在地理隔离，不一定达到生殖隔离；由于a1和a2的地理隔离，d和c有可能存在生殖隔离。(2)理解：种群基因频率的改变是生物进化的实质，而不是形成新物种的标志。a1中外迁群体与当时留居群体的基因频率不一定相同；a1中外迁群体与当地a2种群的基因频率不一定相同，但如果只发生地理隔离，而没有发生生殖隔离，则c和d可能是一个物种。 答案B一题多变(1)a物种进化为新物种b和c的内因是什么？答案突变和基因重组(或遗传变异)。(2)若b物种迁入到c物种生活的区域，足够长的时间后一定会进化为新物种吗？答案不一定，也可能因为不适应环境而被淘汰。1.生物多样性包括()遗传多样性物种多样性生态系统多样性变异多样性群落多样性A. B. C. D.答案A解析生物多样性包括地球上的一切生物，这些生物所拥有的基因及它们所处的多种多样的生态系统。因而生物多样性应包含遗传多样性、物种多样性及生态系统多样性。题中应包含在遗传多样性中，应包含在生态系统多样性中。2.下列有关生物进化的描述错误的是()A.基因突变的方向和环境之间没有明确的因果关系B.自然选择的实质是选择种群的有利基因，不决定新基因的产生C.隔离是新物种形成的必要条件，隔离包括地理隔离和生殖隔离D.共同进化指生物与无机环境之间的进化，不包括生物多样性的形成答案D3.科学家对化石研究表明：有许多物种只存活了短暂的一段时间就灭绝了，对生存短暂的原因最合理的解释是()A.繁殖能力弱，使其生存机会减少B.体内结构简单，难以生存下去C.缺少产生变异的条件D.缺少适应环境的可遗传的有利变异答案D解析由题干所述的这些物种在地球上只存活了短暂的时间，从进化的角度来看，不是因为繁殖能力弱，假设只因繁殖能力弱而后代适应环境的有利变异多，也不会短暂生存，这类生物只能是由于缺乏适应环境的有利变异，而不能适应变化了的环境而灭绝的。4.下列有关多倍体植物的形成，下列说法正确的是()A.经过长期的地理隔离，进而形成生殖隔离B.没经过隔离，就形成新物种C.多倍体的形成没经过地理隔离，只有生殖隔离D.多倍体物种的形成不属于生物进化答案C解析多倍体植物的形成属于爆发式物种形成，没有经过地理隔离而直接达到生殖隔离。5.达尔文在南美加拉帕戈斯群岛的不同岛屿上发现分别生活着15种陆上龟类，它们的形态各异，食性和栖息场所也各不相同。但是，经过研究发现它们都保留着南美西海岸大陆龟类痕，是由大陆龟进化而来的。请用现代综合进化论分析说明大陆龟的进化过程及其原因。(1)在大陆龟的后代中具有_变异，为大陆龟进化提供了_。(2)刚开始进化时，不同岛屿之间的龟类因为有_隔离而不能进行_。(3)不同岛屿上的地理环境条件不同，使得不同岛屿上的龟的_向不同方向发生定向改变，当这种变化达到一定程度就会发生_，导致众多新物种形成。答案(1)多种可遗传的原材料(2)地理基因交流(3)基因频率生殖隔离解析由于大陆龟后代中存有很多可遗传的变异，这些变异为大陆龟进化提供了原材料。由于不同岛屿之间的地理隔离，使龟类不能进行基因交流，又由于不同岛屿上地理环境条件不同，使得不同岛屿上的龟基因频率发生不同方向改变，最后产生生殖隔离。基础巩固1.下列关于物种多样性的叙述，不正确的是()A.可用物种种类丰富程度、分布特征来衡量B.是生物多样性最直观的表现C.一个物种种群越大，其遗传多样性越大D.一个物种种群增加不会影响其他物种的多样性答案D解析物种多样性是用一个区域的物种种类的丰富程度和分布特征来衡量的。一般说，一个物种的种群越大，它的遗传多样性就越大，但是，一些物种种群的增加，可能导致其他物种种群的衰退，从而使一个地区的物种多样性减少。2.下列有关环境与生物进化关系的说明，正确的是()A.环境在进化中的作用表现在对变异的定向选择和积累B.环境决定生物的进化C.环境是生物进化的根本原因D.环境的变化对生物的进化没有影响答案A解析达尔文的自然选择学说认为，生物的变异是不定向的，而环境对变异的选择是定向的，并且总是选择与环境相适应的变异个体，从而决定生物进化的方向。3.在同一环境条件下生存的基本相同的两个物种，当环境条件发生变化时，一个物种绝灭了，另一个物种进化为一个新的物种，导致这种差异出现的最可能原因是()A.个体的大小 B.遗传的多样性C.迁移的能力 D.种群的大小答案B解析遗传的多样性可使同一物种形成很多表现型的个体，这样就为自然选择提供了更多的选择材料，当环境条件发生变化时，有些适应环境的变异类型保留下来逐渐形成一个新物种。遗传多样性少的物种往往被淘汰。4.对于一个被地理隔离的小种群来说，当种群数量进一步减少时，潜在的最危险的结果是()A.丧失遗传的多样性B.有害基因的频率将增大C.进一步导致生殖隔离D.个体间的种内斗争加剧答案A解析这个小种群个体数量减少，生活条件更加充裕，所以种内斗争不会加剧。这种变化对生殖隔离和有害基因频率的变化也不会有直接的影响。而种群数量减少，如果遇到突发情况，则很容易灭绝，从而丧失遗传的多样性。5.下列有关生物多样性的叙述中，正确的是()A.保护生物的多样性就是在基因、物种和群落三个层次上采取保护措施B.生物多样性是培育生物新品种不可缺少的基因库C.昆虫多数以植物为食，它们的存在对植物的多样性是一种威胁D.为了增加当地物种的多样性，可以大量引进外来物种答案B6.下列不属于生殖隔离的是()A.鸟类和青蛙B.马和驴杂交的后代不育C.东北虎和华南虎D.山羊和绵羊杂交后杂种不活答案C解析所谓生殖隔离，是指种群间的个体不能自由交配，或者交配后不能生出可育后代的现象。鸟类和青蛙分属于不同的物种，不能进行基因交流(即交配)。马和驴可以产生杂交后代骡，但骡不育。山羊和绵羊杂交后代在胚胎时就致死，不能得到后代。只有东北虎和华南虎仍属于同一物种，还未形成生殖隔离。巩固提升 7.某种兰花有细长的花矩(如图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是()A.蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向B.花矩变长是兰花新种形成的必要条件C.口器与花矩的相互适应是共同进化的结果D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长答案C解析A项，兰花花矩的变异是多方向的，蛾的口器对兰花花矩仅起到选择作用。B项，新物种形成的标志是与原来的物种形成生殖隔离，隔离是新物种形成的必要条件。C项，任何一个物种都不是单独进化的，生物与无机环境以及生物与生物之间都存在着进化上的密切联系，蛾的口器与花矩的相互适应正是共同进化的结果。D项，蛾的口器与花矩进行着相互选择，花矩变长对蛾的口器具有选择作用，使蛾种群中口器较长的个体容易生存下来，经过多代选择，蛾的口器会越变越长。因此，蛾的口器不会因吸食花蜜而越变越长。8.如图为现代生物进化理论的概念图，下列说法正确的是()A.是生物的突变和重组B.是自然选择C.是达尔文自然选择学说D.是物种多样性答案C解析生物进化的实质是基因频率的改变，突变、重组和自然选择导致了基因频率的改变，现代生物进化理论的核心是达尔文自然选择学说，生物的多样性包含三个层次：基因的多样性、物种的多样性和生态系统的多样性。因此代表的含义叙述错误。9.下列有关物种与生物进化的叙述中，正确的是()A.物种的形成过程就是生物多样性的增加过程B.物种之间的协同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的C.一个区域的物种数量增加将会导致该区域生态系统的稳定性增强D.二倍体植物用秋水仙素处理形成四倍体，二者之间不存在生殖隔离答案A解析新物种的形成增加了生物的种类，也就是增加了生物的多样性。生物的协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。物种数量增加不一定使生态系统稳定性增加，比如外来物种入侵。人工诱导产生的四倍体与原二倍体物种杂交产生的三倍体是不育的，两者之间存在着生殖隔离。10.为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降，兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出()A.病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用B.毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系C.中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致D.蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用答案C解析A项，病毒感染对兔种群的抗性进行选择，抗性较强的个体保留下来，抗性弱的个体被淘汰；B项，若病毒毒性过强，兔被感染后会死亡，种群数量急剧减少，则病毒也失去了宿主，不利于维持病毒与兔的寄生关系；C项，兔病毒对兔具有选择作用，抗病毒能力强的兔数量增多，低毒性病毒被兔体内的免疫物质杀死，中毒性病毒比例升高，因此中毒性病毒比例升高是兔抗性增强的结果；D项，兔病毒主要由蚊子传播，故蚊子在兔和病毒的共同进化中发挥了作用。11.根据以下资料回答下面的问题。近年来在3 000 m深的深海热泉孔周围，发现了以前没有记载的生物。这就说明，生物界还有待人们的继续发现，有人估计现存生物的实际种类应当在450万种左右。(1)从分子水平看，生物的性状具有多样性的直接原因是_，根本原因是_。(2)从遗传水平看，生物新性状的出现主要是_的结果，而进行有性生殖的生物，后代的不同表现型主要是_的结果。(3)从进化角度看，生物物种的多样性主要是由于_。(4)我国的四川、甘肃等地，在海拔2 0004 000 m的高山中生活着珍稀动物大熊猫，据统计目前野生大熊猫仅存800只左右。从生物多样性的角度看，如果大熊猫灭绝，就意味着该物种所拥有的全部_从地球上永远消失，从长远发展来看，必定会对生态系统的稳定性造成影响。有的学者提出，通过克隆技术大量繁殖大熊猫，然后再将它们送回野生环境中以增加其种群数目。从遗传多样性的角度分析，这样做的最大弊端是_。答案(1)蛋白质的多样性遗传物质(DNA)的多样性(2)基因突变基因重组(3)环境的多样性及突变和基因重组、自然选择及隔离的综合作用(4)基因造成种群基因库中基因多样性的破坏解析生物具有多样性，可以从分子水平、进化、生态等不同层次和角度进行研究。从分子水平看，蛋白质是一切生命活动的体现者，蛋白质分子的多样性直接影响生物性状表现的多样性，而蛋白质的合成受基因控制，特定的基因控制特定蛋白质的合成，所以遗传物质的多样性是生物多样性的根本原因。从生物变异的角度看，新性状的出现主要是由于基因突变的结果，基因突变是生物变异的根本来源；进行有性生殖的生物，后代的不同性状主要是由于控制不同性状的基因重新组合，即基因重组形成的；从生物与环境的关系看，不同环境条件下，适应于不同的环境进行自然选择也是生物多样性形成的重要原因。对那些繁殖能力很差的动物，仅靠保护很难使它们的数量增多，只能采取克隆、细胞培养等先进技术手段，使其数量逐渐增多。12.图1显示了某种甲虫的两个种群基因库的动态变化过程。种群中每只甲虫都有相应的基因型，A和a这对等位基因没有显隐性关系，共同决定甲虫的体色，甲虫体色的基因型和表现型如图2所示。请据图回答：(1)在种群中出现了基因型为AA的甲虫，A基因最可能的来源是_。AA个体的出现将会使种群的_发生改变，导致生物进化。(2)由图1可知，种群1和种群2(选填“是”或“不是”)_同一物种。(3)根据图1两个种群中不同体色的甲虫分布比例，可以初步推测种群2中基因型_的个体更能适应环境，基因A和a在该种群中出现的比例发生变化是_的结果。(4)图2中的甲虫具有多种体色体现了生物的_多样性。答案(1)基因突变基因频率(2)是(3)aa自然选择(4)基因解析(1)新基因的产生最可能的来源是基因突变；新基因的出现将使种群的基因频率发生改变，导致生物进化。(2)种群1和种群2之间发生基因交流，没有形成生殖隔离，是同一物种。(3)从图1中可以看出，种群2中灰色个体生存的数目多，说明aa的个体更能适应环境，基因频率的变化是自然选择的结果。(4)甲虫体色的多样性体现了生物的基因多样性。走进高考13.(2013上海卷，18改编)据研究，从来源于不同区域的12头大熊猫体内提取36种蛋白质进行对比，发现其中只有一种蛋白质具有多态性(多态性是形态多样性和选择多样性的简称)。这说明()A.大熊猫的物种多样性较低B.大熊猫的遗传多样性较低C.大熊猫的蛋白质功能比较单一D.大熊猫的蛋白质表达水平较低答案B14.(2015江苏卷，14改编)下列关于生物多样性的叙述，正确的是()A.生态系统多样性是物种多样性的保证B.应该杀灭所有对人类有害的动物C.大量引进国外物种是增加当地生物多样性的重要措施D.混合树种的天然林比单一树种的人工林更容易被病虫害毁灭答案A解析A项对，物种多样性有赖于生态系统多样性；B项错，杀灭所有对人类有害的动物会降低生物多样性；C项错，大量引进外来物种，很可能引起生态危机，而破坏生物多样性；D项错，混合树种的天然林可以吸引更多的捕食性鸟类和其他天敌物种，不易遭受病虫害毁灭。13