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【转载】隔离并不是物种形成的必要条件  

2013-06-24 19:23:24|  分类: 2生物进化 |  标签: |举报 |字号 订阅

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来源:《中学生物教学》2013年4期  作者:庞四喜

摘  要:普通高中生物教科书必修2(人教版  2007 年1月第2版)121页第一段最后有这样的介绍:“隔离是物种形成的必要条件”,这句话对吗?本文借用数学上的逻辑用语,结合物种的概念、形成方式等进行综合分析,最后得出结论,并给出修改意见。

关键词:常用的逻辑用语  隔离  物种的形成  修改意见

在教学中师生应学会合理运用教材,尊重教材的引领地位, 但不要对它顶礼膜拜。教科书只是一个文本,不是教材的全部,我们要把课本内容作为学习生物的素材。按照新课程标准以及国家教材多样化政策的推行要求,在一个省内不同地区可以使用不同出版社出版的教材。目前高中生物新教材主要有以下几个版本:人教版、山东版、江苏版、河北版以及北师大版等。不同版本的教科书,各具特色、各有千秋,每套教材都倾注了编者大量的心血和汗水,所谓智者千虑必有一失,每本教材或多或少存在一些不完善的地方,这就要求我们要对使用的教材进行加工,要对教材中的不合理之处进行及时修正。

“成功的课堂,就是教师带领着学生,富有智慧地读透教材、补充教材与批判教材,而不是对着教材顶礼膜拜。[1]”

普通高中生物教科书必修2(人教版2007 年1月第2版)121页上第一段最后有这样的介绍:“隔离是物种形成的必要条件”,这句话对吗?

在回答这个问题之前,我们先来熟悉一些相关的数学常用逻辑用语。在高中数学课本选修1-1(苏教版2008年6月第二版)第7页上介绍了充分条件、必要条件和充要条件等内容。

1.常用的逻辑用语

由p经过推理可以得出q,即如果p成立,那么q一定成立,此时可记作pq,读作p推出q。

由p经过推理得不出q,即如果p成立,推不出q成立,此时可记作“pq”,读作p不能推出q。

数学上的命题按条件和结论的充分性和必要性可分为以下几类:

如果,那么称p是q的充分条件,同时称q是p的必要条件。

如果,那么称p是q的充分必要条件,简称p是q的充要条件,记作:

即若,则p是q的充分不必要条件;

,则p是q的必要不充分条件;

,则p是q的既不充分也不必要条件.

假设“隔离是物种形成的必要条件”这句话正确,根据以上内容可知:“如果,那么称p是q的充分条件,同时称q是p的必要条件”。在这里q就代表隔离,p就代表物种形成,即:物种形成隔离,也就是说:物种形成可推出隔离,即物种形成一定经过隔离,果真如此吗?这里的隔离指的是地理隔离?还是生殖隔离?

2.隔离

隔离一般分为地理隔离和生殖隔离。

在自然界,同一物种的个体并不都是生活在一起的。由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍,每一个物种总是分成一个一个或大或小的群体,这些群体就是不同的种群,比如同一种陆生螺类生活于好几个山谷,由于高山的阻隔,该螺类种群相互间不能发生基因交流。像这样同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生基因交流的现象,叫做地理隔离。地理隔离是十分普遍的,因此在进化上起着重要的作用。

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产生可育后代的现象。这种隔离主要是由于遗传组成上的差异而造成的。生殖隔离分为受精前隔离和受精后隔离。生物因求偶方式、繁殖期、开花季节、花的形态等不同而不能受精属于受精前生殖隔离。若隔离发生在受精以后,就称为受精后生殖隔离,其中包括胚胎发育早期死亡、杂种不活、杂种不育等。

3.物种的形成

生物分类的等级单位:界、门、纲、目、科、属、种。种或物种是分类的最基本的单元。在遗传学和进化论的研究中,把能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。物种在自然界占据一定的生态位,并和其他物种之间存在生殖隔离。

物种形成的形式是多种多样的,从形成过程或数量上看,有继承式与分化式物种形成;从地区性上看,有异域式、同域式、邻域式物种形成;从形成速度上看,有渐变式与骤变式物种形成。

异域式物种形成:异域式物种形成又称地理隔离式物种形成。一个物种的多个种群生活在不同的空间范围内,由于地理隔离使这些种群之间的基因交流出现障碍,导致特定的种群积累着不同的遗传变异并逐渐形成各自特有的基因库,最终与原种群产生生殖隔离,形成新的物种。同域式物种形成:在两个物种形成过程中,初始群体的地理分布区相重叠,没有地理上的隔离,即形成新种的个体与原种其他个体分布在同一地域。生活在同一区域内的物种,由于资源的限制和种群内部的激烈竞争,导致生态位出现分化。占据不同生态位的群体出现基因交流障碍,通过生殖隔离而形成新的物种。邻域式物种形成:有些物种的分布区很广但扩散能力较差,在其分布区的边缘地带的一些种群,由于栖息地环境的差别而形成基因交流的阻碍,逐渐建立起自己独特的基因库,并形成生殖隔离,最终形成了新的物种。 

渐变式物种形成:通过长期的地理隔离逐渐产生生殖隔离,从而导致新物种的形成,这是物种形成的常见方式,其演化的过程是极其缓慢的。加拉帕戈斯群岛的地雀是说明通过地理隔离形成生殖隔离、形成新物种的极好实例。

爆发式物种形成:这一种方式主要见之于植物界。通过染色体变异直接导致生殖隔离的产生,不需要经过地理隔离,就能产生新的物种。爆发式物种的形成主要是由远缘杂种通过染色体加倍后形成新种,它们一经出现便可以很快达到生殖隔离。所以,没有地理隔离,也能产生新物种,如植物中多倍体的形成。

4.修改意见

综上所述,假如“隔离是物种形成的必要条件”这句话正确,就可得到:物种形成隔离,即:物种形成可推出隔离,也就是说物种形成一定要经过隔离。这里的隔离是指地理隔离?还是生殖隔离?如果指的是地理隔离,显然不合适,因为物种形成不一定要经过地理隔离,如:同域式物种形成、爆发式物种形成等。如果是生殖隔离就更不合适了,要产生新物种,一定要有生殖隔离,即:物种形成生殖隔离;而生殖隔离的产生,标志着新物种的形成,即:生殖隔离物种形成,以上内容如果转化为数学语言可用“物种形成生殖隔离”来表示,这就表明:生殖隔离是形成新物种的充要条件。所以,课本上“隔离是物种形成的必要条件”这句话是错误的。

为了使教科书的内容更加科学合理,建议将普通高中生物教科书必修2(人教版2007 年1月第2版)121页上的“隔离是物种形成的必要条件”这句话改为:“生殖隔离是形成新物种的充要条件”,或直接把这句话删去。

教科书只是一个文本,在平时的教学中要在吃透课标的基础上,对教科书上的内容要进行适当删减、补充或修正,以提高教学有效性,绝不能让课本束缚了我们的手脚。

参考文献

[1]周彬.《课堂密码》.上海:华东师范大学出版社,2009,80

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