高中生物第二节生物科学的学习过程第1课时示范教案 苏教版

用心 爱心 专心1 第二节第二节 生物科学的学习过程生物科学的学习过程 在学习了 身边的生物科学 的基础上 我们开始学习本章的第二节 本节内容主要 分为 科学家不断思考 进化理论的创立和完善 像科学家一样的思考 科学思维 两部分 1 关于 科学家不断思考 进化理论的创立和完善 部分 教材主要讲述了科学家 拉马克 达尔文 木村资生的进化理论 通过进化理论的创立和不断完善的科学发展史 生动地说明了科学理论是一个逐步建立 完善的过程 生物进化理论是生物学学科体系的 轴心 有关进化的思想 事实 原理和规律 始终贯穿于生物学科的教学之中 近年来 随着分子生物学的理论和技术的发展 许多学者也相继提出了一些新的进化观点 在生物 进化研究领域中 最有争议的热点问题集中在两个方面 一是生物进化的机制 二是生物 进化的方式 渐变还是突变 本节均有所涉及 在介绍不同进化理论时教师可让学生分析拉马克理论的缺陷 拉马克理论对达尔文自 然选择学说的启示 以及木村资生等科学家的 中性突变进化 理论对自然选择学说作出 的进一步完善 教师在教学中不要过分局限于教科书 根据本节的学习目标 可灵活补充 学生感兴趣 较熟悉的生物科学研究的史实来拓展学生的视野 尽量通过科学史实的描述 让学生对科学研究的基本过程有一个感性的 深刻的认识 促进学生科学探究思维的发展 但在教学中要尽量避免堆砌史实 第二节 生物科学的学习过程 2 像科学家一样的思考 科学思维 部分 文本主 要描述了科学思维的一般过程 观察 推理 分类 建立模型 交流 通过这部 分内容的学习 学生不仅能认识到科学成果产生 形成和发展的历史进程 还能进一步了 解生物学家的研究方法 受到科学态度和科学方法的熏陶和教育 教师要从中努力挖掘蕴 涵其中的科学研究的基本过程 使学生深刻领悟科学研究中科学思维的重要意义 体验观 察 推理 分类 建立模型 交流等过程在科学研究中的重要价值 教材设计的主要目的 是让学习者体验科学思维的过程与方法 初步形成批判性思维 实事求是的科学态度与不 断探索 勇于创新的科学精神 本节共设置了 2 个 积极思维 1 个 边做边学 1 个 继续探究 1 个 评价指 南 教师可根据各种活动特点 合理运用教学策略 组织学生开展活动 另外 本章有 1 个重要的图群 脊椎动物起源与进化的简要示意图 函数图 1 张 以氨基酸的置换率计 算蛋白质的进化速率 教师可根据图的特点合理展示图片 图文结合 帮助学生理解相关 知识 教学重点 1 通过对 进化理论的创立和完善 的历程的了解来建构科学研究的基本过 程 2 尝试像科学家一样的思考 教学难点 本节的难点是尝试像科学家一样的思考 学生不仅需要知道学习生物科学的 正确方法 同时还要会用这些方法来思考生物学问题 教具准备 教师通过网络等途径收集的一组有关 进化理论的创立和完善 的图片 文 字信息 有条件的学校可以将相关信息做成多媒体网页 并与相关网站做成链接 课时安排 2 课时 用心 爱心 专心2 1 举例说出一个科学研究的故事 2 概述科学思维的一般过程 3 通过 收集材料分析说明采用植物 动物和微生物材料时应注意的问题 的探究活 动 初步形成观察 推理 分类 构建模型 交流的一般科学思维方式 4 通过对 科学家不断思考 进化理论的创立和完善 的学习 感受科学思维的品 质与方法 5 参与 收集材料分析说明采用植物 动物和微生物材料时应注意的问题 的课题研 究 初步形成课题研究意识 信息的收集与甄别的能力 批判性学习的能力 交流与交往 的能力 6 认同生物科学是一个发展的过程 理解科学思维是认识生命世界 学习生物科学的 重要方法 7 认同科学思维是一种优秀品质 感受科学家献身科学的崇高精神 持之以恒 实事 求是的科学态度 不迷信权威 坚持追求科学真理的人格魅力 8 懂得利用所学的生物学知识 帮助自己进行各种抉择 并对今后的职业选择和学习 方向有更多的思考 从而过上一种健康 积极并且负责任的生活 9 树立科学 社会 技术相统一的思想 STS 10 通过小组学习过程中的合作与交往培养学生生的协作意识与交往的态度 第一课时第一课时 科学家不断思考 进化理论的创立和完善科学家不断思考 进化理论的创立和完善 导导入入新新课课 课件展示 1 一组蝴蝶的图片 枯叶蝶栖息在树枝上 形似一片枯叶 而另一只色彩鲜艳的蝴蝶 则在花丛中飞舞 2 一组鸽子的图片 肉鸽体型较大 产肉率高 信鸽体形健壮 飞行 定向能力 强 3 一组哺乳动物的信息 鲸体型巨大 生活在海洋中 蝙蝠善于空中飞翔 猕猴善于 攀缘 人适宜于直立行走 但是 它们有一个共同的特征 都是胎生 哺乳 4 鸟类 蝙蝠与蜻蜓都可以在空中飞行 但是鸟类飞翔的器官是翼 蜻蜓飞行的器官 是翅 蝙蝠飞行的器官是翼手 师 师 通过对这些资料的分析 你能得出怎样的结论 学生活动 学生活动 通过对上述信息的观察 作出相关的推理 并尝试对信息进行分类 从而 提出个人结论 并在小组内交流 小组代表发言 第一组 我们认为 生物都能够适应一定的环境 第二组 我们认为 不同的鸽子种类应该来自于一个共同的祖先 第三组 我们认为 不同的哺乳动物对不同的环境的适应方式不同 但是 它们都适 应了各自的环境 而且 现有的证据可以表明 哺乳动物具有共同的起源 第四组 我们认为 在相同的环境压力下 不同的生物可能会朝向同一个方向进化 用心 爱心 专心3 师 师 各种各样的生物究竟是如何形成的 学生活动 学生活动 小组讨论 提出个人见解 组内交流 师 师 这个问题主要涉及了进化论方面的知识 对于 生命是如何发生 起源的 生物 是如何进化的 这些谜团 一直以来都困扰着我们 也是人们渴求了解的知识 人类探索 生命起源和生物进化的过程 也是科学家科学思维的过程 推推进进新新课课 板板 书 书 一 科学家不断思考 进化理论的创立和完善 师 师 关于生命起源 主要的学说有哪些呢 生生 神创论 自然发生说 化学起源和生物进化学说以及宇生论 师 师 目前 我们是否能够确定地球上生命起源的真实过程呢 生生 我们不能完全确定究竟哪种学说真实反映了地球上生命来源的真实过程 师 师 那么 你是否知道 目前被大多数人接受的关于生命起源的学说是哪一种 生生 是化学起源和生物进化学说 师 师 那么 你是否了解科学家创立 完善进化理论的过程呢 师 师 1 进化理论是生物科学的核心理论之一 是生物学一切分支学科的基础 又是它 们研究成果的总结和概括 2 对生物进化的原因 方式 步骤等方面的深层探索 已成为自然科学的前沿研究领 域 3 近年来 随着分子生物学的飞速发展 先进的生物技术对构成生物体大分子的结构 与功能进行了精确定位和量化分析 初步揭示了蛋白质与核酸之间的相互作用 相互制约 等复杂的关系和发展演化趋势 对探索生命现象的本质和系统演化机制有着重要的指导意 义 因此在生物进化理论上开拓新的研究领域可促使进化理论进一步得到完善 4 在进化理论的创立与完善过程中 拉马克 达尔文 木村资生等一批伟大的科学家 作出了卓越的贡献 在他们的背后 是更多的知名的与不知名的科学工作者 他们为推动 对于生命起源与进化的研究而作出的默默的奉献是无法估量的 师 师 下面 我们一起来回顾进化理论的创立与完善的过程 分析关于不同生生物进化理 论的要点以及理论间的差异 寻找支持其理论的相关证据 分享科学探索过程给我们带来 的美的享受 通过 用事实说话 的方式来实证科学 板板 书 书 一 拉马克和进化理论 案例一 拉马克和进化理论 用进废退 获得性性状遗传 学生活动 学生活动 学生阅读文本 P6 拉马克和进化理论 的相关内容后 在一个小组内交流 自己的观点 选出一个组员扮演主持人角色 其他组员按照学术观点分成二组 一方赞同 用进废退 获得性性状遗传 称之为甲方 甲方 另一方否定 用进废退 获得性性状遗传 用心 爱心 专心4 称之为乙方 乙方 甲方 甲方 拉马克认为生物具有变异的特性 主张生物是进化的 环境变化是物种变化的 原因 环境起了变化 生物也随着发生变化 有的器官由于使用而发达 不用则退化 这 样变化了的性状 获得性 能够遗传下去 他提出器官的 用进废退 和 获得性遗传 理 论 乙方 乙方 我们赞同物种是进化的观点 但是我们不能苟同 用进废退 和 获得性遗传 的论点 甲方 甲方 我们可以通过以下证据来论证我们的论点 1 食蚁兽的舌头之所以细长 是因 为经常舔食蚂蚁的结果 2 又如 鼹鼠长期生活在地下 眼睛长期不使用就退化了 3 鹅 天鹅一类动物颈长 腿短 是由于它们为了要从河底取食 但又无力使腿部变长 只 得不断伸长颈部 年长月久 便出现这样的类型 乙方 乙方 我们无法重现食蚁兽 鼹鼠等动物的进化历程 但是 我们现有的许多实验都 不支持 用进废退 和 获得性遗传 的理论 甲方 甲方 请说出你们的证据以论证你们的观点 乙方 乙方 科学家曾经做过一个 老鼠断尾实验 就是将一只老鼠的尾切断 让其繁殖下 一代 再切断子代的尾 就这样连续 25 代实验 但是发现第 26 代鼠依旧是正常的尾 而 非无尾或短尾 甲方 甲方 我们承认 用进废退 和 获得性遗传 的理论可能存在缺陷的或者说是不完 善的地方 乙方 乙方 师 师 1 双方的观点都有一定的道理 这场科学的争论很有意义 2 首先 我们一致认为拉马克 用进废退 和 获得性遗传 的理论在人们信奉 神 创论 的时代是有积极意义的 他的理论开辟了进化理论的先河 3 但是 我们的确发现拉马克的理论存在着很大的缺陷 我们知道 生生物的一切性状 都与蛋白质有关 而蛋白质并不能在亲代和子代间传递遗传信息 只有 DNA 中的碱基顺序 发生生了变化 才能引起遗传性状的改变 食蚁兽的舌头细长了 不能影响生生殖细胞 所以 获得性通常是不能够遗传的 4 当然 现代遗传学家并不排除环境的作用会给简单的有机体带来某些可遗传的变异 的可能性 5 同时 他的学说过分强调动物的主观愿望对于生生物进化的作用 这一点通常不能被 相关科学证据所证实 6 所以 现在的社会公众和绝大多数的学者大多不接受拉马克的 用进废退 和 获 得性遗传 的理论 师 师 那么 让我们一起来探索进化论的完善过程 案例二 达尔文和进化理论 课件展示 1 查尔斯 达尔文的图片 物种起源 图片 2 物种起源 绪论摘录 当我以博物学者的身份参加贝格尔号皇家军舰航游世界 时 我曾在南美洲看到有关生物的地理分布以及现存生物和古代生物的地质关系的某些事 实 这些事实深深地打动了我 正如本书以后各章所要论述的那样 这些事实似乎对于物 种起源提出了一些说明 这个问题曾被我们最伟大的哲学家之一称为神秘的物种起源问 题的曙光 3 达尔文在其巨著 物种起源 中 从分类学 形态学 胚胎学 生物地理学 古生 物学等方面 列举许多事实 证明不同生物之间具有一定的亲缘关系 古代生物和现代生 用心 爱心 专心5 物之间有着共同的祖先 学生活动 学生活动 学生阅读文本 P6 达尔文和进化理论 的相关内容 并与 拉马克和进化 理论 进行对比分析 在一个小组内交流自己的观点 师 师 达尔文的 自然选择 学说的中心内容是什么 主要内容是什么 生生 在达尔文学说的体系中 中心内容是自然选择学说 其内容主要是 生物的变异 是不定向的 而自然选择是定向的 只有最能适应环境的类型才能生存下去 并且能够产 生后代 而那些与环境不相适应的类型就被淘汰 即 遗传变异 过度繁殖 生存斗争 和 自然选择 适者生存 课件展示 一组长颈鹿的图片 文字与视频 以介绍长颈鹿的形态特征 师 师 我们能否以 自然选择 学说解释长颈鹿物种的形成过程 学生活动 学生活动 结合文本 P6 达尔文和进化理论 的相关内容的阅读 自主提出个人见解 并交流 生长颈鹿的祖先的后代 颈部有的长一点 有的短一点 颈长一些的个体 能够吃到 充足的树叶 因而发育良好 能够产生后代 而颈短一些的个体 因吃不到充足的食物而 被淘汰 在后代中 由于变异的缘故 有的个体颈更长一些 有的跟前代一样长 有的则 更短些 能获得充足食物而且能够生殖后代的 只有颈部更长一些的个体 其他个体就都 被淘汰了 这样一代一代地选择下去 经过漫长的年代 在自然界就创造出现代的长颈鹿 来 师 师 那么 从科学思维角度出发 我们需要经历观察生生物学现象 展开合理推理 进 行合理分类 建立修正模型 交流分享经验等过程 那么 你是否能以 自然选择 学说 解释生物进化的过程来领悟上述科学思维过程呢 学生活动 学生活动 自主思考观察生物学现象 展开合理推理 进行合理分类 建立修正模型 交流分享经验等过程 进行小组讨论 生生 达尔文的 自然选择 学说的解释模型可以是 师 师 达尔文在生物科学的探索中 取得了巨大的发现 请问 其成功除了个人天赋外 还有哪些原因 生甲 生甲 天道酬勤 生乙 生乙 勤于观察 生丙 生丙 善于思考 有科学的思维方式 生丁 生丁 科学的思维方式与科学的态度 师 师 1 达尔文学说是有史以来比较完整的进化理论 他的自然选择学说论据丰富充分 对人们的思想 对自然科学都产生了深远的影响 具有划时代的意义 2 经典达尔文学说和现代综合达尔文主义都认为 自然选择是生物进化的主要机制之 一 它们认为生物进化主要包括三个步骤 即种群内的突变和重组提供了进化的原始材料 用心 爱心 专心6 自然选择确定了进化的方向 隔离导致物种的形成 而进化的实质是以上三步所导致的基 因频率的改变 3 但是 从新达尔文主义的观点来看 还存在着一些问题 达尔文对变异 特别是遗传的变异非常重视 他认为只有遗传的变异才能作为进化 的材料 但对于遗传变异的机理 没有做出本质的回答 例如 安康羊是一种短腿的绵羊 是从长腿的绵羊中突变产生出来的 他认为某些变 异是自然而然地发生的 原因还不知道 安康羊的产生就属此类 达尔文认为原因不明所 发生的变异 在进化上的意义不大 现在知道 原因不明的变异归根到底就是由突变所引 起的变异 跟不定变异 亦即遗传的变异 实际上是一致的 选择学说仍存在着一些重要问题有待解决 首先 对于新基因的产生不能做出合理 的解释 因为突变只能从一个等位基因变成另外一个等位基因 重组更不能使基因的数量 增加 而生物宏观进化的微观基础主要体现在基因数量和调控机制的复杂化 即从细菌的 几十个基因到高等生物的数万个基因的形成原理 其次 有关进化的速率问题无法解释 例如 选择学说用重组来说明进化过程中丰 富的原始材料 而重组只有在有性生殖时才会出现 依此类推 生物世代的长短应与进化 速率有关 世代短的重组次数多 进化速率快 而世代较长的进化慢 但实际上 草履虫 一代为数小时 果蝇一代约三个星期 人类的一个世代要 30 年左右 而人类的分类地位明 显要比草履虫和昆虫高 因此逻辑推测与实际情况之间差别相当大 拉马克学说和经典的达尔文学说 都主张渐变式进化观点 并被后人作为一种生物 系统的演化模式看待 但是许多证据都证明生物进化的模式可能是聚变进化模式 案例三 木村资生和进化理论 师 师 达尔文创立了 自然选择 学说后 随着分子生物学的发展 分子进化的研究也 得到了迅猛发展 师 师 为何会提出 分子进化 学说 生 生 生物进化是以大分子为基础的 只有从分子水平上研究生物进化 才能触及生物 进化的本质 课件展示 1 分子进化一般涉及两方面内容 一是重建物种或基因的进化历程 即重建分子系统 发育树 二是研究生物大分子 如 DNA 和蛋白质 的进化机制 2 利用不同的分子技术 如序列分析 电泳分析和 DNA 杂交 对蛋白质和核酸分析的 主要发现有 对于特定的蛋白质或基因 只要功能不变 每年每位点的进化速率 用氨基 酸或核苷酸替换率表示 为一常数 分析的基本思路是 测定特定蛋白质 或核酸 不同物种 自趋异以来的氨基酸差异数 d 根据古生物学等可知道不同物种开始趋异的时间 t 研究发 现 d 和 t 存在显著的直线回归关系 进而可求得特定蛋白或基因的进化速率 3 进化速率依蛋白质或基因的类型而定 但对同类分子而言 进化速率是恒定的 常 数 不随物种而异 按照自然选择理论 进化速率 K 与有效群体大小 Ne 选择系数 S 和突变率 有关 即 K 4NeS 不可能为常数 氨基酸或核苷酸替换率高 依分子资 料 在多肽中每一百个氨基酸发生 1 个替换约需 28 106年 哺乳动物基因组约有 4 109 对碱基 则每基因组每年的核苷酸替换数为 1 28 106 100 4 109 3 0 5 若哺 乳动物每 4 年 1 代 则每代发生 2 个核苷酸替换 若按霍尔登的自然选择理论计算 发生 1 个氨基酸替换约需 300 代 与实际的相差 100 多倍 自然选择理论不能解释如此高的替 换率 师 师 20 世纪 60 年代 随着分子生生物学的进一步发展 日本科学家木村资生生提出了 中性突变进化理论 简称 中性学说 用心 爱心 专心7 课件展示 木村资生生的图片及其介绍 中性学说 师 师 中性学说 的主要观点是什么 生 生 1 生物进化的主导因素不是自然选择 而是中性突变的随机固定 2 分子水平的进化速率依蛋白质或基因的类型而定 但对同类分子而言 进化速率是 恒定的 常数 不随物种而异 3 分子水平上的进化是由选择中性或接近中性突变基因的随机固定而实现的 只有当 分子进化导致形态和生理上发生差异后 自然选择才发生作用 师 师 分子进化的标准速率是多少 生 生 109 师 师 1 在中性突变条件下 突变基因对个体适合度无影响 则任一突变基因在群体中 的固定概率为 1 2Ne 因此 突变基因编码多肽时 每年每氨基酸平均替换率 即进化 速率 K 2Ne 1 2Ne 常数 2 在分子水平上的中性突变是显而易见的 如同义突变并不影响编码氨基酸的性质 从而不会影响个体适合度 同义突变约占密码子的 1 4 又如非功能性 DNA 序列 内含子等 中 发生突变 也不会影响基因的最终产物 从而也不影响个体适合度 在人基因组中这种非 功能序列占 35 3 中性基因在群体中的固定主要是由随机遗传漂变引起的 试验结果中的高替换率 是因为中性基因不会被自然选择淘汰 而是经随机遗传漂变被固定保留下来了 功能上次 要的基因比功能上重要的基因的进化速率快 4 按自然选择理论 进化快的应是那些行使重要功能 有利突变能得到累积而产生适 应性进化的部分 理论解释与实际结果矛盾 依中性学说 功能上次要的基因能耐受较大 的变化而不影响个体适合度 功能上重要的基因则相反 所以前者比后者的进化速率快 是在预料之中 5 新基因主要是通过基因重复和不等交换产生的 通过序列分析发现 许多基因具有 重复序列和多基因家族 从而导致中性学说论者得出上述新基因产生的论点 该学说认为 现有的功能基因对生物必不可少 新基因的产生不能靠原有基因的突变 自然选择学说认为 新基因是现有基因突变的结果 而是靠基因重复 一个维持个体生存 一个成为中性的 就能累积突变 将来进化成适应新环境的具有新功能的基因 或成为遗传上非活化序列保 存在基因组中 6 中性学说强调了中性突变和随机遗传漂变在分子进化中的作用 所以又叫中性突变 随机遗传漂变学说 7 最后应指出 自然选择学说和中性学说都认为 大多数突变是有害的 会很快从群 体中消除 对生物进化没有什么影响 师 师 为什么说这一进化理论揭示了分子水平的进化规律 而且和达尔文的进化理论相 互补充 学生活动 学生活动 讨论 比较 中性学说 自然选择 的异同 回答上述问题 课课堂堂小小结结 生达尔文学说 中性学说在生物进化问题上的研究层次上存在的差异 前者从个体和 群体的层次出发 后者则从分子水平的层次出发 如果从整体上分析 两者并不存在完全 否定的逻辑关系 因为 分子水平上的进化是由选择中性或接近中性突变基因的随机固定 而实现的 只有当分子进化导致形态和生理上发生差异后 自然选择才发生作用 所以 用心 爱心 专心8 中性学说与达尔文的进化理论存在着相互补充的关系 第二节 生物科学的学习过程 一 科学家不断思考 进化理论的创立和完善 一 拉马克和进化理论 二 达尔文和进化理论 三 木村资生和进化理论 1 自然选择的基本类型 根据种群内基因频率改变的情况 可以把自然选择分为稳定性选择 单向性选择和分 裂性选择三种类型 1 稳定性选择 就是把种群中趋于极端的变异个体淘汰 而保留那些中间型的个体 使生物的性状更趋于稳定 这种类型的选择大多出现在环境相对稳定的种群中 选择的结 果是性状的变异范围不断缩小 种群的基因型组成更加趋于纯合 例如 在美国的一次大 风暴后 有人搜集了 136 只受伤的麻雀 把它们饲养起来 结果活下来 72 只 死去 64 只 在死去的个体中 大部分是个体比较大 变异类型比较特殊的 而在存活的麻雀中 各种 性状大都与平均值相近 这表明离开常态型的变异个体容易被淘汰 2 单向性选择 是在种群中保留趋向于某一极端的变异个体 而淘汰另一极端的个体 从而使种群中某些基因频率逐代增加 而它的等位基因频率逐代减少 整个种群的基因频 率朝着某一个方向变化 这种选择的结果也会使变异的范围逐渐缩小 种群的基因型组成 趋于纯合 单向性选择多见于环境条件逐渐发生变化的种群中 例如 桦尺蛾的黑化现象 就是这种选择的结果 3 分裂性选择 就是把种群中的极端变异个体按不同方向保留下来 而中间常态型大 为减少 这种类型的选择也是在环境发生变化的情况下进行的 当原来的生存环境分隔为 若干个小生境 或者当种群向不同的地区扩展时 都会发生分裂性选择 以一对等位基因 来说 AA 和 aa 可能分别适应于不同的小生境 而 Aa 的表现型可能对这两种小生境都不适 应 这样 在这两种小生境中 交配繁殖可能都发生在基因型为 AA 或 aa 的个体之间 而 具有杂合基因型 Aa 的个体在这两个种群中会逐代减少并且趋于消失 克格伦岛上的昆虫 只有残翅 无翅 和翅特别发达两种类型 而具有一般飞行能力的昆虫则逐渐被淘汰 可以 说就是分裂性选择的结果 2 隔离的种类 1 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 受精前的生殖隔离包括生态隔离 季节隔离 行为隔离 机械隔离 配 子隔离等 2 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 3 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 用心 爱心 专心9 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 4 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 这在哺乳动物中也是 一样的 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 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 氧化性大气出现的意义 自养型生物产生的氧 使大气的组成发生了变化 由还原性大气转变成了氧化性大气 氧气性大气的出现 又导致了臭氧层的形成和有氧呼吸的产生 这在生物进化史上具有十 分重要的意义 1 臭氧层的形成 臭氧分子由 3 个氧原子组成 在紫外线 雷电的作用下 空气中的 氧就会形成臭氧 在生命起源的早期 紫外线是无机小分子形成有机小分子的主要能源 但在生物大分子产生之后 由于紫外线能够促使生物大分子的分解 而成为破坏因素 臭 氧层的出现 阻止了紫外线对地面的直接辐射