高中生物 物种的形成步骤及其方式.docx
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高中生物物种的形成步骤及其方式
物种的形成步骤及其方式
选择进化的关键阶段是形成新物种,即物种形成(Speciation)。
物种起源是生物学的一个中心问题,目前广为学者们所接受的是地理物种形成说(Geographical theory of speciation)。
1. 物种形成的步骤
地理隔离(Geographical isolation):
通常是由于地理屏障形起的,将两个种群彼此隔离,阻碍了种群间个体交换,从而使基因交流受阻。
独立进化(Independent evolution):
两个地理上和生殖上隔离的种群各自独立地进化,适应于各自的特殊环境。
生殖隔离(Reproductive isolation)机制的建立:
若地理隔离屏障消失,两个种群的个体可再次相遇和接触,但由于建立了生殖隔离机制,基因交流已不可能,因而成为两个种,物种形成过程完成。
2. 生殖隔离形成的因素
(1)合子前隔离(Prezygotic mechanisms):
发生在合子形成之前,阻碍受精(Fertilization)和形成合子(Zygote)。
栖息地隔离(Habitat isolation):
两个种群虽分布于同一地理区域,但各有自己的栖息地。
时间隔离(Time isolation):
两个种群虽有共同的分布区,但性成熟时间不同,如成熟于不同季节。
行为隔离(Behavior isolation):
交配前的行为不同,使彼此不能相容和交配。
生殖器官隔离(Organs of generation isolation):
动物的生殖器官不同,植物的花不同,均可阻止两个种群间的交叉受精。
(2)合子后隔离(Postzygotic isolation):
发生在合子形成以后,虽然两性配子可受精并形成合子,但合子无生活能力,或只能发育为不育的杂种。
杂种的生活能力极弱,或完全不能生活。
发育过程中的杂种不育,如性腺发育异常,减数分裂中断或破坏。
F2代受损。
F1代虽然能正常生活和生育,但F2代具有很多生活能力弱和不育的个体。
该现象称为杂种破落(Hybrid decline)。
如树棉(Gossypium arboreum)与草棉(Gossypium herbaceum)之间的F1杂种是健壮而可孕的,但其F2太弱,以致不能生存。
3. 物种形成的方式
(1)异域性物种形成(Allopatric speciation):
通过大范围的地理分割,分开的两个种群各自演化,形成生殖隔离机制,如猫科、犬科等大型食肉兽,鸟类等,其分布范围很大,食性不专,一般采取K-对策繁殖,通常要经历很长时间才形成两个物种。
通过种群中少数个体从原种群分离出去,到达他地并经地理隔离和独立演化而成新种。
与母群隔离的种群通常规模不大,是处于半孤立状态的边缘小群。
这种新种形成方式多见于啮齿类、灵长类、昆虫等属于r-繁殖对策的种类。
(2)邻域性物种形成(Parapatric speciation):
出现在地理分布区相邻的两个种群间的物种形成。
在一个分布区很广的物种,由于边缘栖息地环境上的区别,使种群内的次群分化、独立,虽然没有出现地理隔离屏障(以此与异域形成Ⅱ型相区别),也能成为基因流动的障碍,在自然选择的作用下,逐渐形成生殖隔离机制而形成新种。
邻域形成多见于活动性少的生物,如植物、鼹鼠、无翅昆虫等。
邻域形成显然不如异域形成普遍。
(3)同域性物种形成(Sympatric speciation):
在母种群分布区内部,由于生态位的分离,逐渐建立若干子群,子群间由于逐步建立的生殖隔离,形成基因库的分离而形成新种
在自然界中同域性物种形成的可能性很少,一般认为寄生生物中最有可能出现同域性物种形成。
因为寄生物常具有宿主的特异性,又多在宿主体内交配,故较易形成与母群的生殖隔离。
一个不容争辩的同域性物种生成的例子是植物通过多倍体(Polyploitly)发生的。
多倍体是整个染色体组的自发复制,致使个体中原来染色体数成倍增加。
多倍体在植物中很常见,通常形成更大、生命力更强的形态。
多倍体在动物中通常不能存活,尽管有一些两栖类是多倍体。
多倍体植物与原来种群在性上不再兼容,但能建立一个占据不同生境的独特种群。
大米草(Spartina towunsendii)是来源于S. anglica的多倍体。
它比原来植物生命力更强,在英国占据了大面积沙丘地域。