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第3节 种群基因组成的变化与物种的形成-2022版生物必修第二册人教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
基础过关练
题组一 辨析种群、种群基因库、基因频率等相关概念
1.(2021广东佛山南海高一月考)下列关于种群的叙述中,错误的是 ( 深度解析 )
A.种群是生物进化和繁殖的基本单位
B.一个池塘中的全部鱼是一个种群
C.一个种群中的全部基因构成该种群的基因库
D.种群内的个体会死亡,但基因库可在代代相传的过程中得到保持和发展
2.人工养殖了一群鸡,下列措施不会造成该鸡群基因库发生变化的是 ( 易错 )
A.淘汰鸡群中体质较弱的个体
B.从外地引进新的品种加入鸡群
C.将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养
D.让该鸡群中的雌、雄个体自由交配繁殖后代
3.(2021湖南长沙南雅中学高一月考)下列关于基因频率、基因型频率的叙述正确的是 ( )
A.种群基因型频率的改变一定会引起基因频率的改变
B.在一个种群中,控制一对相对性状的各种基因频率之和为1
C.基因型Aa的个体自交后代所形成的种群中,A基因的频率大于a基因的频率
D.因色盲患者中男性数量多于女性,所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体
题组二 掌握种群基因频率的计算方法
4.(2021河北唐山十一中高一月考)已知人的褐眼(A)对蓝眼(a)是显性。在一个有30 000人的群体中,蓝眼的有3 600人,褐眼的有26 400人(其中纯合子有12 000人)。那么,在这个人群中A、a的基因频率分别是 ( )
A.64%和36% B.36%和64%
C.50%和50% D.82%和18%
5.一个随机交配的足够大的种群中,某一相对性状(由基因A、a控制)中显性性状的基因型的频率是0.36,则 ( )
A.该种群繁殖一代后杂合子(Aa)的基因型频率是0.32
B.显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
C.若该种群基因库中的基因频率发生变化,说明一定发生了基因突变
D.若该种群中A基因的频率为0.4,则表现为A基因所控制的性状的个体在种群中占40%
题组三 分析影响种群基因频率变化的因素
6.(2021安徽铜陵一中高二期末)下列关于自然选择的叙述,错误的是 ( )
A.自然选择作用于表型,决定生物进化的方向
B.自然选择获得的性状都可以通过遗传进行积累
C.无论是自然选择还是人工选择,都能使种群基因频率发生定向改变
D.无论是有利突变还是有害突变都能成为生物进化的原材料
7.杂交实验表明,桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制,黑色(S)对浅色(s)是显性。在19世纪中叶以前,桦尺蛾种群中S基因频率很低(在5%以下),到了20世纪则上升到95%以上。试分析产生这一变化的原因。
(1)19世纪中叶以前,在桦尺蛾的栖息地——曼彻斯特地区,树干上长满了地衣。在此环境条件下,对于桦尺蛾的两种体色,有利的性状是 。
(2)随着英国工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生存,树皮暴露,并被煤烟熏成黑褐色。在此环境条件下,种群S基因频率升高的原因是 。
(3)上述事例说明,种群中产生的变异是不定向的,经过长期的 ,其中有利的变异则逐渐积累,从而使种群的 发生定向改变,导致生物朝着一定方向缓慢地进化。因此生物进化的方向是由 决定的。
8.(2020山西应县一中高二期中)检测细菌对各种抗生素的药敏程度的实验方法为将含有不同浓度抗生素的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面,抗生素向周围扩散,如果抗生素抑制细菌生长,则在滤纸片周围会出现抑菌圈(图中里面的圈),结果如图1所示。
图1
(1)衡量本实验结果的指标是 。
(2)图1中最有效的是 培养基中的抗生素。
(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理,并测定细菌数量变化,如图2所示:
图2
①向培养基中加抗生素的时刻为 时。
②细菌种群的进化是定向的,而变异是 ,细菌的抗药性一般产生于环境变化之 (填“前”“中”或“后”),抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是 。
③尽管细菌种群中有抗药性基因存在,但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染,原因在于细菌种群中 。
能力提升练
题组一 计算种群的基因频率和基因型频率
1.(2021安徽安庆怀宁中学高二月考,)囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性,若毛色与环境差异大则易被天敌捕食。调查不同区域囊鼠深色表型概率,检测并计算基因频率,结果如图。
下列叙述错误的是 ( )
A.深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响
B.与浅色岩P区相比,深色熔岩床区囊鼠的杂合子频率低
C.浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd
D.与浅色岩Q区相比,浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高
2.(2021天津高三二模,)在科学分类中,大熊猫属于哺乳动物纲、食肉动物目。大熊猫的祖先是名副其实的肉食动物,经过进化目前其99%的食物都来源于竹子。某大熊猫种群数量较大,雌雄数量相等,可自由交配,若该种群中B的基因频率为80%,b的基因频率为20%。下列叙述正确的是 ( )
A.由“以肉为食”进化为“以竹子为食”的实质是种群基因型频率的改变
B.若该对等位基因位于X染色体上,则b的基因频率在雌、雄群体中不同
C.若某个体在发育过程中B基因突变成B1基因,该基因不一定遗传给后代
D.若该对等位基因位于常染色体上,则显性个体中纯合子约占64%
题组二 归纳种群基因频率的改变与生物进化
3.(2021山东滨州高一期末,)下列关于种群基因频率的平衡和变化的叙述,正确的是 ( )
A.基因突变都是有害的,突变基因会被淘汰而不会扩增
B.种群之间的双向迁移,会引起种群间遗传差异的增加
C.种群的不同个体之间存活率和繁殖率出现差异,自然选择就发生作用
D.一个数量较大的种群中,偶然事件引起的种群基因频率变化更显著
4.(2021山东泰安高三全真模拟,)褐家鼠种群中的一种突变体对华法林(一种鼠药)不敏感而具有抗药性,但其维生素K合成能力下降。某地区施用华法林后抗药性个体比例显著上升,停施后比例下降。相关叙述正确的是 ( )
A.褐家鼠种群的进化都是由突变引起的
B.施用华法林后褐家鼠种群中抗药性个体数量显著增加
C.华法林通过作用于个体而影响种群抗性基因频率
D.停施华法林后抗药性个体比例下降,说明抗药性突变是有害的
5.(不定项)(2021湖北高三第三次大联考,)如图表示加拉帕戈斯群岛上某种地雀在1975~1978年间种群平均喙长的变化和该地区种子(该种地雀的主要食物)平均硬度的变化。研究表明,喙长的地雀能吃硬和不硬的种子,喙短的地雀仅能吃不硬的种子。下列相关说法,不正确的是 ( )
A.地雀平均喙长的变化过程中,基因频率未发生改变
B.1976年中期至1977年间,由于经常啄食硬度较大的种子,地雀喙长度增加
C.地雀的平均喙长增加是种子硬度对其进行选择的结果
D.根据调查结果,可以预测1979年时地雀的平均喙长会迅速变短
6.(2020湖北荆门高一期末联考,)许多生物特别是动物,在不同生活季节中,数量有很大差异:春季繁殖,夏季数量增加到最多,到了冬季,由于寒冷、缺少食物等而大量死亡。第二年春季,又由残存的少量个体繁殖增多。因此形成一个如瓶颈样的模式(如图所示,●为抗药性个体),其中瓶颈部分即为动物数量减少的时期。
据图回答:
(1)在图中所示的三年间,该生物种群是否发生了进化?为什么? 。
(2)在使用杀虫剂防治害虫时,敏感性个体大多被杀死了,保留下来的大都是抗药性个体,这是由于 的选择作用,其实质是增加了 的频率。而在自然越冬无杀虫剂作用时,敏感性个体反而被选择,导致下一代害虫中敏感性基因频率升高,出现这种现象是由于 。
第2课时 隔离在物种形成中的作用
基础过关练
题组 掌握隔离与物种的概念及隔离在物种形成中的作用
1.下列关于种群与物种的叙述正确的是 ( )
①隔离是新物种形成的必要条件 ②物种是生活在一定自然区域内的同种生物个体的总和 ③一个种群的所有个体的全部基因构成一个基因库
A.①③ B.①② C.②③ D.①②③
2.(2021安徽六安新安中学高一月考)有关物种的叙述,正确的是 ( 易错 )
A.地理隔离是新物种形成的必要条件
B.能在自然状态下相互交配的一群生物
C.在物种形成的过程中,地理隔离和生殖隔离不一定是同时出现的
D.一个物种就是一个种群
3.(2020湖北武汉高一期末)明朝张谦德的《朱砂鱼谱》记载:“蓄类贵广而选择贵精,须每年夏间市取数千头,分数十缸饲养,逐日去其不佳者,百存一二并作两三缸蓄之,加意爱养自然奇品悉备”。其中“逐日去其不佳者”和“分数十缸饲养”的作用分别是 ( )
A.自然选择,地理隔离 B.人工选择,生殖隔离
C.自然选择,生殖隔离 D.人工选择,地理隔离
4.(2021山东滨州高一期末联考改编)如图a、b、c表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。a地区物种甲某些个体迁移到b、c地区,经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述正确的是 ( )
A.上述过程说明地理隔离是新物种形成的标志
B.留居a地区的甲种群的基因频率不再发生改变
C.乙、丙两个种群间不能进行基因交流,它们的基因库存在较大差异
D.甲、乙两个种群间存在生殖隔离,它们的基因库组成完全不同
5.(2021河北衡水武强中学高三月考)如图表示生物新物种形成的基本环节,对图示分析不正确的是 ( )
A.a表示基因突变和基因重组,为生物进化提供原材料
B.b表示生殖隔离,生殖隔离是新物种形成的标志
C.c表示新物种形成,与原物种不能进行基因交流
D.d表示地理隔离,新物种形成不一定需要地理隔离
6.(2020安徽涡阳一中高二月考)关于新物种形成的基本环节,下列叙述正确的是 ( )
A.种群基因型频率的改变是产生生殖隔离的前提条件
B.同一物种不同种群基因频率的改变能导致种群基因库的差别变大,但物种不进化
C.地理隔离能使种群基因库产生差别,必然导致生殖隔离
D.自然选择过程中,直接受选择的是表型,进而导致基因频率的改变
7.(2021黑龙江绥化二中高一期末)根据隔离发生在受精前或受精后,可将隔离分成受精前的生殖隔离与受精后的生殖隔离。下列关于隔离的叙述,不正确的是( )
A.不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象叫作隔离
B.两座孤岛上的同种动物不能交配的现象属于地理隔离
C.老虎和狮子产生的虎狮兽不可育,属于受精后的生殖隔离
D.物种形成过程需要经过受精前的生殖隔离和受精后的生殖隔离
8.(2021安徽淮南高二期末改编)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,它们所处的环境条件不同,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种群的部分个体越过障碍外迁,与a2同域分布,向d方向进化。据此回答下列问题:
(1)在遗传学和生物进化论研究中,物种是指能够在自然状态下相互交配并产生 的一群生物。物种a的两个种群a1和a2由于地理上的障碍而不能发生基因交流,这种现象叫作 。
(2)由于a1和a2发生的突变和 可能不同,食物和栖息条件互不相同,通过 保留下来的基因也不相同,久而久之,a1和a2的 就会形成明显的差异,从而进化出b和c两个物种。
(3)c和d虽然生活在同一区域,但已经不能相互交配,这说明它们之间存在 。
答案全解全析
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
基础过关练
1.B
2.D
3.B
4.A
5.A
6.B
1.B 种群是生物进化和繁殖的基本单位,A正确;一个池塘中的全部鱼属于多种生物,不属于一个种群,B错误;一个种群中的全部基因构成该种群的基因库,C正确;种群内的个体会死亡,但基因库却可在代代相传的过程中得到保持和发展,D正确。
方法技巧
理解种群概念的两个“两”。
(1)两个要素:“同种”和“全部”。
(2)两个条件:“时间”和“空间”,即种群具有一定的时空限制,脱离一定的空间和时间的种群是不存在的。
2.D 淘汰鸡群中体质较弱的个体、从外地引进新的品种加入鸡群,都会因鸡群的个体数发生改变而导致该鸡群基因库发生变化,A、B错误;将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养,因环境的选择作用,也会导致该鸡群基因库发生变化,C错误;让该鸡群中的雌、雄个体自由交配繁殖后代,不会造成该鸡群基因库发生变化,D正确。
易错警示
不清楚基因库的概念出错
一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库,每个个体所含有的基因只是种群基因库中的一部分。
3.B 种群基因型频率的改变不一定会引起基因频率的改变,A错误;在一个种群中,控制一对相对性状的各种基因频率之和为1,基因型频率之和也等于1,B正确;基因型Aa的个体自交后代中A基因的频率等于a基因的频率,C错误;红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,男性个体出现色盲基因即表现为患病,故男性患者多于女性患者,但男、女性群体中色盲基因频率相等,D错误。
4.A 因人的体细胞中基因成对存在,30 000人中共有基因30 000×2=60 000(个),蓝眼(aa)的有3 600人,含a基因7 200个,褐眼(A_)的有26 400人,纯合子(AA)有12 000人,含A基因24 000个,杂合子(Aa)有14 400人,含28 800个基因,其中A基因14 400个,a基因14 400个。则A的基因频率=24 000+14 40060 000×100%=64%,a的基因频率=7 200+14 40060 000×100%=36%。
5.A 根据题意可知,aa的基因型频率为1-0.36=0.64,则a基因的频率为0.8,A的基因频率为0.2,该种群繁殖一代后杂合子(Aa)的基因型频率是2×0.2×0.8=0.32,A正确;显性基因的基因频率小于隐性基因的基因频率,B错误;种群的基因频率发生变化说明生物发生了进化,但不一定是基因突变导致的,C错误;若A的基因频率变为0.4,则a的基因频率为0.6,表现为A基因所控制的性状的个体(AA、Aa)在种群中所占的比例为0.4×0.4+2×0.4×0.6=0.64,即64%,D错误。
6.B 自然选择直接作用于个体的表型,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,A正确;自然选择获得的性状,若为可遗传变异的范畴,则可以通过遗传进行积累,反之则不一定,B错误;无论是自然选择还是人工选择作用,都能使种群基因频率发生定向改变,从而决定生物进化的方向,C正确;突变的有害还是有利往往取决于其生存的环境,有害变异在环境改变时也可以成为有利变异,同样能成为生物进化的原材料,D正确。
7.答案 (1)浅色 (2)栖息地变成黑褐色,不利于浅色个体生存而利于黑色个体生存 (3)自然选择 基因频率 自然选择
解析 (1)19世纪中叶以前,桦尺蛾的栖息地(树干)上长满了地衣,在此环境下,桦尺蛾体色浅的更易适应环境,故浅色为有利性状。(2)随着英国工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生长,树皮暴露,并被煤烟熏成黑褐色,在此种栖息地变成黑褐色的环境条件下,桦尺蛾体色深的比浅色更适应环境,故种群S基因频率的变化趋势是增加(或上升)。(3)题述事例说明,种群中产生的变异是不定向的,经过长期的自然选择,其中不适应环境的不利变异被不断淘汰,适应所处环境的有利变异则逐渐积累,从而使种群的基因频率发生定向改变,导致生物朝着一定方向缓慢地进化。因此可看出生物进化的方向是由自然选择决定的。
8.答案 (1)抑菌圈的大小 (2)B (3)①b ②不定向的 前 选择 ③有抗药性基因的个体占极少数
解析 (1)抗生素如果抑制细菌生长,在滤纸片周围会出现抑菌圈,抑菌圈越大说明抗生素杀菌能力越强。(2)因抑菌圈越大,抗生素杀菌能力越强,所以题图1中最有效的是B培养基中的抗生素。(3)①据曲线图2分析,a~b段没有抗生素,细菌数量逐渐增多,b时加入抗生素,细菌数量快速减少。②细菌种群的进化是定向的,而变异是不定向的,细菌的抗药性一般在使用抗生素之前就已经存在,抗生素对细菌种群起到选择的作用,有抗药性的个体生存下来,无抗药性的个体被杀死。③在细菌种群中,含有抗药性基因的个体是变异个体,只占少数,可使用抗生素杀死大部分无抗药性的个体,故仍然能使用抗生素治疗由细菌引起的感染。
能力提升练
1.B
2.C
3.C
4.C
5.ABD
1.B 在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化,深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择的影响,A项正确;在浅色岩P区,D基因的频率为0.1,则d基因的频率为0.9,深色表型频率为0.18,则浅色表型频率为0.82,设杂合子频率为x,那么12x+0.82=0.9,可算出x=0.16,同理,在深色熔岩床区,D基因的频率为0.7,则d基因的频率为0.3,深色表型频率为0.95,则浅色表型频率为0.05,可算出杂合子频率为0.5,B项错误;已知浅色岩Q区D基因的频率为0.3,若该区深色囊鼠的基因型均为DD,则D基因的频率为0.5,大于0.3,若该区深色囊鼠的基因型均为Dd,则D基因的频率为0.25,不足0.3,故浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd,C项正确;浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率为0.82,浅色岩Q区囊鼠的隐性纯合子频率为1-0.5=0.5,即与浅色岩Q区相比,浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高,D项正确。
2.C 生物进化的实质是种群基因频率的改变,A错误;若该对等位基因位于X染色体上,则b的基因频率在雌、雄群体中相同,均为20%,B错误;若某大熊猫在个体发育过程中B基因突变成B1基因,该基因突变若发生在体细胞中则不遗传给后代,若发生在生殖细胞中则遗传给后代,C正确;若该对等位基因位于常染色体上,且B的基因频率为80%,b的基因频率为20%,则自由交配的后代中,BB=80%×80%=64%,Bb=2×80%×20%=32%,bb=20%×20%=4%,则显性个体中出现杂合子概率为32%÷(64%+32%)=1/3,纯合子的概率为2/3,D错误。
3.C 基因突变具有多害少利性,突变基因可随细胞分裂而扩增,A错误;种群之间的双向迁移,会使种群间遗传差异减小,B错误;在自然种群中,若不同性状个体间存活率和繁殖率出现了差异,自然选择就发生作用,导致基因频率定向变化,C正确;一个数量较大的种群中,偶然事件引起的种群基因频率变化不明显,D错误。
4.C 突变和基因重组为生物进化提供原材料,A错误;药物作用于种群,数量都应该减少,只是后代该抗药性的基因频率增加,B错误;药物直接作用于个体的表型进而影响种群抗性基因的频率,C正确;在施用华法林条件下,抗药性的突变对鼠的生存有利,但停止施用后,抗药性个体比例下降,说明突变是否有利是相对的,取决于环境条件,D错误。
5.ABD 地雀平均喙长的变化说明基因频率发生了改变,A错误;地雀平均喙长增加是种子平均硬度对其进行定向选择的结果,B错误,C正确;在1978年时种子虽然硬度很低,但因喙长的地雀能吃硬和不硬的种子,故此时低硬度的种子对喙长的地雀无选择淘汰作用,因此喙长相关基因频率不会明显变化,预测1979年时地雀的平均喙长不会明显变化,D错误。
6.答案 (1)该种群进化了,因为该种群的基因频率在不断改变 (2)杀虫剂 抗药性基因 变异的有利与有害往往取决于环境的变化,在冬天敏感性个体适应力强于抗药性个体
解析 (1)生物进化的实质在于种群基因频率的不断变化,由于图中所示的三年间种群中抗药性基因频率发生了改变,因此该种群进化了。(2)由于杀虫剂对害虫的选择作用,具抗药性的个体大都被保留下来,抗药性基因的频率逐渐增大;但是到了越冬时期,由于敏感性个体的生活适应力一般都强于抗药性个体,因而越冬后存活的个体多数为敏感性个体。
第2课时 隔离在物种形成中的作用
基础过关练
1.A
2.C
3.D
4.C
5.A
6.D
7.D
1.A 隔离是新物种形成的必要条件,出现生殖隔离是新物种形成的标志,①正确;种群是生活在一定自然区域内的同种生物个体的总和,②错误;一个种群的所有个体的全部基因构成一个基因库,③正确。故选A。
2.C 隔离是新物种形成的必要条件,A错误;能在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物为一个物种,B错误;在物种形成的过程中,地理隔离和生殖隔离不一定同时出现,C正确;一个物种可包括许多个种群,D错误。
易错警示
种群和物种之间的关系
(1)同一种群的个体一定属于同一物种,同一物种的个体可能分布于不同的区域,从而形成不同的种群。
(2)不同种群的个体可能属于同一物种,不同物种的个体一定属于不同的种群。
3.D 根据题干信息“逐日去其不佳者”是人为选择去除生长状态不好的个体,属于人工选择;“分数十缸饲养”是指利用地理上的障碍使个体间无法相遇而不能交配,属于地理隔离。
4.C 新物种形成的标志是生殖隔离的形成,A错误;在a地区的自然选择下,留居a地区的甲种群的基因频率可能会发生变化,B错误;乙、丙是两个不同的物种,彼此间存在生殖隔离,这两个种群间不能进行基因交流,它们的基因库存在较大的差异,C正确;甲和乙虽然是两个不同的物种,彼此间存在生殖隔离,但是乙物种是由甲物种进化而来的,故二者的基因库组成可能有部分相同,D错误。
5.A a表示突变和基因重组,是生物进化的原材料,A错误;b表示生殖隔离,是新物种形成的标志,B正确;c表示新物种形成,因与原物种存在生殖隔离而不能与原物种进行基因交流,C正确;d表示地理隔离,物种形成的常见方式是经过长期的地理隔离并逐步形成生殖隔离,但有的物种如多倍体的形成不经过地理隔离,D正确。
6.D 当种群基因频率发生的改变积累到一定的程度的时候,会引起基因库的差别,最终导致生殖隔离,所以,种群基因频率的改变是产生生殖隔离的前提条件,而不是基因型频率的改变,A错误;同一物种不同种群基因频率的改变导致生物进化,但并不一定产生新物种,B错误;地理隔离可能导致新物种的形成,即产生生殖隔离,但新物种的形成不一定都要经过地理隔离,即地理隔离不是生殖隔离产生的必要条件,C错误;自然选择过程中,直接受到选择的是表型,进而导致基因频率的改变,D正确。
7.D 不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象叫作隔离,A正确;两座孤岛上的同种动物不能交配的现象属于地理隔离,B正确;若隔离发生在受精以后,称为受精后的生殖隔离,老虎和狮子产生的虎狮兽不可育,属于受精后的生殖隔离,C正确;物种形成过程需要经过受精前的生殖隔离或者受精后的生殖隔离,D错误。
8.答案 (1)可育后代 地理隔离 (2)基因重组 自然选择 基因库 (3)生殖隔离
解析 (1)物种是指能够在自然状态下相互交配并产生可育后代的一群生物。同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群,使种群间不能发生基因交流的现象叫作地理隔离。(2)由于种群a1和a2发生的突变和基因重组可能不同,食物和栖息条件互不相同,通过自然选择保留下来的基因也不相同,久而久之,a1和a2的基因库就会形成明显的差异,从而进化出b和c两个物种。(3)c和d虽然生活在同一区域,但已经不能相互交配,这说明它们之间存在生殖隔离,是两个不同的物种。
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
基础过关练
题组一 辨析种群、种群基因库、基因频率等相关概念
1.(2021广东佛山南海高一月考)下列关于种群的叙述中,错误的是 ( 深度解析 )
A.种群是生物进化和繁殖的基本单位
B.一个池塘中的全部鱼是一个种群
C.一个种群中的全部基因构成该种群的基因库
D.种群内的个体会死亡,但基因库可在代代相传的过程中得到保持和发展
2.人工养殖了一群鸡,下列措施不会造成该鸡群基因库发生变化的是 ( 易错 )
A.淘汰鸡群中体质较弱的个体
B.从外地引进新的品种加入鸡群
C.将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养
D.让该鸡群中的雌、雄个体自由交配繁殖后代
3.(2021湖南长沙南雅中学高一月考)下列关于基因频率、基因型频率的叙述正确的是 ( )
A.种群基因型频率的改变一定会引起基因频率的改变
B.在一个种群中,控制一对相对性状的各种基因频率之和为1
C.基因型Aa的个体自交后代所形成的种群中,A基因的频率大于a基因的频率
D.因色盲患者中男性数量多于女性,所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体
题组二 掌握种群基因频率的计算方法
4.(2021河北唐山十一中高一月考)已知人的褐眼(A)对蓝眼(a)是显性。在一个有30 000人的群体中,蓝眼的有3 600人,褐眼的有26 400人(其中纯合子有12 000人)。那么,在这个人群中A、a的基因频率分别是 ( )
A.64%和36% B.36%和64%
C.50%和50% D.82%和18%
5.一个随机交配的足够大的种群中,某一相对性状(由基因A、a控制)中显性性状的基因型的频率是0.36,则 ( )
A.该种群繁殖一代后杂合子(Aa)的基因型频率是0.32
B.显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
C.若该种群基因库中的基因频率发生变化,说明一定发生了基因突变
D.若该种群中A基因的频率为0.4,则表现为A基因所控制的性状的个体在种群中占40%
题组三 分析影响种群基因频率变化的因素
6.(2021安徽铜陵一中高二期末)下列关于自然选择的叙述,错误的是 ( )
A.自然选择作用于表型,决定生物进化的方向
B.自然选择获得的性状都可以通过遗传进行积累
C.无论是自然选择还是人工选择,都能使种群基因频率发生定向改变
D.无论是有利突变还是有害突变都能成为生物进化的原材料
7.杂交实验表明,桦尺蛾体色受一对等位基因S和s控制,黑色(S)对浅色(s)是显性。在19世纪中叶以前,桦尺蛾种群中S基因频率很低(在5%以下),到了20世纪则上升到95%以上。试分析产生这一变化的原因。
(1)19世纪中叶以前,在桦尺蛾的栖息地——曼彻斯特地区,树干上长满了地衣。在此环境条件下,对于桦尺蛾的两种体色,有利的性状是 。
(2)随着英国工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生存,树皮暴露,并被煤烟熏成黑褐色。在此环境条件下,种群S基因频率升高的原因是 。
(3)上述事例说明,种群中产生的变异是不定向的,经过长期的 ,其中有利的变异则逐渐积累,从而使种群的 发生定向改变,导致生物朝着一定方向缓慢地进化。因此生物进化的方向是由 决定的。
8.(2020山西应县一中高二期中)检测细菌对各种抗生素的药敏程度的实验方法为将含有不同浓度抗生素的滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基表面,抗生素向周围扩散,如果抗生素抑制细菌生长,则在滤纸片周围会出现抑菌圈(图中里面的圈),结果如图1所示。
图1
(1)衡量本实验结果的指标是 。
(2)图1中最有效的是 培养基中的抗生素。
(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理,并测定细菌数量变化,如图2所示:
图2
①向培养基中加抗生素的时刻为 时。
②细菌种群的进化是定向的,而变异是 ,细菌的抗药性一般产生于环境变化之 (填“前”“中”或“后”),抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是 。
③尽管细菌种群中有抗药性基因存在,但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染,原因在于细菌种群中 。
能力提升练
题组一 计算种群的基因频率和基因型频率
1.(2021安徽安庆怀宁中学高二月考,)囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性,若毛色与环境差异大则易被天敌捕食。调查不同区域囊鼠深色表型概率,检测并计算基因频率,结果如图。
下列叙述错误的是 ( )
A.深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响
B.与浅色岩P区相比,深色熔岩床区囊鼠的杂合子频率低
C.浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd
D.与浅色岩Q区相比,浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高
2.(2021天津高三二模,)在科学分类中,大熊猫属于哺乳动物纲、食肉动物目。大熊猫的祖先是名副其实的肉食动物,经过进化目前其99%的食物都来源于竹子。某大熊猫种群数量较大,雌雄数量相等,可自由交配,若该种群中B的基因频率为80%,b的基因频率为20%。下列叙述正确的是 ( )
A.由“以肉为食”进化为“以竹子为食”的实质是种群基因型频率的改变
B.若该对等位基因位于X染色体上,则b的基因频率在雌、雄群体中不同
C.若某个体在发育过程中B基因突变成B1基因,该基因不一定遗传给后代
D.若该对等位基因位于常染色体上,则显性个体中纯合子约占64%
题组二 归纳种群基因频率的改变与生物进化
3.(2021山东滨州高一期末,)下列关于种群基因频率的平衡和变化的叙述,正确的是 ( )
A.基因突变都是有害的,突变基因会被淘汰而不会扩增
B.种群之间的双向迁移,会引起种群间遗传差异的增加
C.种群的不同个体之间存活率和繁殖率出现差异,自然选择就发生作用
D.一个数量较大的种群中,偶然事件引起的种群基因频率变化更显著
4.(2021山东泰安高三全真模拟,)褐家鼠种群中的一种突变体对华法林(一种鼠药)不敏感而具有抗药性,但其维生素K合成能力下降。某地区施用华法林后抗药性个体比例显著上升,停施后比例下降。相关叙述正确的是 ( )
A.褐家鼠种群的进化都是由突变引起的
B.施用华法林后褐家鼠种群中抗药性个体数量显著增加
C.华法林通过作用于个体而影响种群抗性基因频率
D.停施华法林后抗药性个体比例下降,说明抗药性突变是有害的
5.(不定项)(2021湖北高三第三次大联考,)如图表示加拉帕戈斯群岛上某种地雀在1975~1978年间种群平均喙长的变化和该地区种子(该种地雀的主要食物)平均硬度的变化。研究表明,喙长的地雀能吃硬和不硬的种子,喙短的地雀仅能吃不硬的种子。下列相关说法,不正确的是 ( )
A.地雀平均喙长的变化过程中,基因频率未发生改变
B.1976年中期至1977年间,由于经常啄食硬度较大的种子,地雀喙长度增加
C.地雀的平均喙长增加是种子硬度对其进行选择的结果
D.根据调查结果,可以预测1979年时地雀的平均喙长会迅速变短
6.(2020湖北荆门高一期末联考,)许多生物特别是动物,在不同生活季节中,数量有很大差异:春季繁殖,夏季数量增加到最多,到了冬季,由于寒冷、缺少食物等而大量死亡。第二年春季,又由残存的少量个体繁殖增多。因此形成一个如瓶颈样的模式(如图所示,●为抗药性个体),其中瓶颈部分即为动物数量减少的时期。
据图回答:
(1)在图中所示的三年间,该生物种群是否发生了进化?为什么? 。
(2)在使用杀虫剂防治害虫时,敏感性个体大多被杀死了,保留下来的大都是抗药性个体,这是由于 的选择作用,其实质是增加了 的频率。而在自然越冬无杀虫剂作用时,敏感性个体反而被选择,导致下一代害虫中敏感性基因频率升高,出现这种现象是由于 。
第2课时 隔离在物种形成中的作用
基础过关练
题组 掌握隔离与物种的概念及隔离在物种形成中的作用
1.下列关于种群与物种的叙述正确的是 ( )
①隔离是新物种形成的必要条件 ②物种是生活在一定自然区域内的同种生物个体的总和 ③一个种群的所有个体的全部基因构成一个基因库
A.①③ B.①② C.②③ D.①②③
2.(2021安徽六安新安中学高一月考)有关物种的叙述,正确的是 ( 易错 )
A.地理隔离是新物种形成的必要条件
B.能在自然状态下相互交配的一群生物
C.在物种形成的过程中,地理隔离和生殖隔离不一定是同时出现的
D.一个物种就是一个种群
3.(2020湖北武汉高一期末)明朝张谦德的《朱砂鱼谱》记载:“蓄类贵广而选择贵精,须每年夏间市取数千头,分数十缸饲养,逐日去其不佳者,百存一二并作两三缸蓄之,加意爱养自然奇品悉备”。其中“逐日去其不佳者”和“分数十缸饲养”的作用分别是 ( )
A.自然选择,地理隔离 B.人工选择,生殖隔离
C.自然选择,生殖隔离 D.人工选择,地理隔离
4.(2021山东滨州高一期末联考改编)如图a、b、c表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。a地区物种甲某些个体迁移到b、c地区,经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述正确的是 ( )
A.上述过程说明地理隔离是新物种形成的标志
B.留居a地区的甲种群的基因频率不再发生改变
C.乙、丙两个种群间不能进行基因交流,它们的基因库存在较大差异
D.甲、乙两个种群间存在生殖隔离,它们的基因库组成完全不同
5.(2021河北衡水武强中学高三月考)如图表示生物新物种形成的基本环节,对图示分析不正确的是 ( )
A.a表示基因突变和基因重组,为生物进化提供原材料
B.b表示生殖隔离,生殖隔离是新物种形成的标志
C.c表示新物种形成,与原物种不能进行基因交流
D.d表示地理隔离,新物种形成不一定需要地理隔离
6.(2020安徽涡阳一中高二月考)关于新物种形成的基本环节,下列叙述正确的是 ( )
A.种群基因型频率的改变是产生生殖隔离的前提条件
B.同一物种不同种群基因频率的改变能导致种群基因库的差别变大,但物种不进化
C.地理隔离能使种群基因库产生差别,必然导致生殖隔离
D.自然选择过程中,直接受选择的是表型,进而导致基因频率的改变
7.(2021黑龙江绥化二中高一期末)根据隔离发生在受精前或受精后,可将隔离分成受精前的生殖隔离与受精后的生殖隔离。下列关于隔离的叙述,不正确的是( )
A.不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象叫作隔离
B.两座孤岛上的同种动物不能交配的现象属于地理隔离
C.老虎和狮子产生的虎狮兽不可育,属于受精后的生殖隔离
D.物种形成过程需要经过受精前的生殖隔离和受精后的生殖隔离
8.(2021安徽淮南高二期末改编)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,它们所处的环境条件不同,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种群的部分个体越过障碍外迁,与a2同域分布,向d方向进化。据此回答下列问题:
(1)在遗传学和生物进化论研究中,物种是指能够在自然状态下相互交配并产生 的一群生物。物种a的两个种群a1和a2由于地理上的障碍而不能发生基因交流,这种现象叫作 。
(2)由于a1和a2发生的突变和 可能不同,食物和栖息条件互不相同,通过 保留下来的基因也不相同,久而久之,a1和a2的 就会形成明显的差异,从而进化出b和c两个物种。
(3)c和d虽然生活在同一区域,但已经不能相互交配,这说明它们之间存在 。
答案全解全析
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
第1课时 种群基因组成的变化
基础过关练
1.B
2.D
3.B
4.A
5.A
6.B
1.B 种群是生物进化和繁殖的基本单位,A正确;一个池塘中的全部鱼属于多种生物,不属于一个种群,B错误;一个种群中的全部基因构成该种群的基因库,C正确;种群内的个体会死亡,但基因库却可在代代相传的过程中得到保持和发展,D正确。
方法技巧
理解种群概念的两个“两”。
(1)两个要素:“同种”和“全部”。
(2)两个条件:“时间”和“空间”,即种群具有一定的时空限制,脱离一定的空间和时间的种群是不存在的。
2.D 淘汰鸡群中体质较弱的个体、从外地引进新的品种加入鸡群,都会因鸡群的个体数发生改变而导致该鸡群基因库发生变化,A、B错误;将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养,因环境的选择作用,也会导致该鸡群基因库发生变化,C错误;让该鸡群中的雌、雄个体自由交配繁殖后代,不会造成该鸡群基因库发生变化,D正确。
易错警示
不清楚基因库的概念出错
一个种群中全部个体所含有的全部基因,叫作这个种群的基因库,每个个体所含有的基因只是种群基因库中的一部分。
3.B 种群基因型频率的改变不一定会引起基因频率的改变,A错误;在一个种群中,控制一对相对性状的各种基因频率之和为1,基因型频率之和也等于1,B正确;基因型Aa的个体自交后代中A基因的频率等于a基因的频率,C错误;红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,男性个体出现色盲基因即表现为患病,故男性患者多于女性患者,但男、女性群体中色盲基因频率相等,D错误。
4.A 因人的体细胞中基因成对存在,30 000人中共有基因30 000×2=60 000(个),蓝眼(aa)的有3 600人,含a基因7 200个,褐眼(A_)的有26 400人,纯合子(AA)有12 000人,含A基因24 000个,杂合子(Aa)有14 400人,含28 800个基因,其中A基因14 400个,a基因14 400个。则A的基因频率=24 000+14 40060 000×100%=64%,a的基因频率=7 200+14 40060 000×100%=36%。
5.A 根据题意可知,aa的基因型频率为1-0.36=0.64,则a基因的频率为0.8,A的基因频率为0.2,该种群繁殖一代后杂合子(Aa)的基因型频率是2×0.2×0.8=0.32,A正确;显性基因的基因频率小于隐性基因的基因频率,B错误;种群的基因频率发生变化说明生物发生了进化,但不一定是基因突变导致的,C错误;若A的基因频率变为0.4,则a的基因频率为0.6,表现为A基因所控制的性状的个体(AA、Aa)在种群中所占的比例为0.4×0.4+2×0.4×0.6=0.64,即64%,D错误。
6.B 自然选择直接作用于个体的表型,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,A正确;自然选择获得的性状,若为可遗传变异的范畴,则可以通过遗传进行积累,反之则不一定,B错误;无论是自然选择还是人工选择作用,都能使种群基因频率发生定向改变,从而决定生物进化的方向,C正确;突变的有害还是有利往往取决于其生存的环境,有害变异在环境改变时也可以成为有利变异,同样能成为生物进化的原材料,D正确。
7.答案 (1)浅色 (2)栖息地变成黑褐色,不利于浅色个体生存而利于黑色个体生存 (3)自然选择 基因频率 自然选择
解析 (1)19世纪中叶以前,桦尺蛾的栖息地(树干)上长满了地衣,在此环境下,桦尺蛾体色浅的更易适应环境,故浅色为有利性状。(2)随着英国工业的发展,工厂排出的煤烟使地衣不能生长,树皮暴露,并被煤烟熏成黑褐色,在此种栖息地变成黑褐色的环境条件下,桦尺蛾体色深的比浅色更适应环境,故种群S基因频率的变化趋势是增加(或上升)。(3)题述事例说明,种群中产生的变异是不定向的,经过长期的自然选择,其中不适应环境的不利变异被不断淘汰,适应所处环境的有利变异则逐渐积累,从而使种群的基因频率发生定向改变,导致生物朝着一定方向缓慢地进化。因此可看出生物进化的方向是由自然选择决定的。
8.答案 (1)抑菌圈的大小 (2)B (3)①b ②不定向的 前 选择 ③有抗药性基因的个体占极少数
解析 (1)抗生素如果抑制细菌生长,在滤纸片周围会出现抑菌圈,抑菌圈越大说明抗生素杀菌能力越强。(2)因抑菌圈越大,抗生素杀菌能力越强,所以题图1中最有效的是B培养基中的抗生素。(3)①据曲线图2分析,a~b段没有抗生素,细菌数量逐渐增多,b时加入抗生素,细菌数量快速减少。②细菌种群的进化是定向的,而变异是不定向的,细菌的抗药性一般在使用抗生素之前就已经存在,抗生素对细菌种群起到选择的作用,有抗药性的个体生存下来,无抗药性的个体被杀死。③在细菌种群中,含有抗药性基因的个体是变异个体,只占少数,可使用抗生素杀死大部分无抗药性的个体,故仍然能使用抗生素治疗由细菌引起的感染。
能力提升练
1.B
2.C
3.C
4.C
5.ABD
1.B 在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化,深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择的影响,A项正确;在浅色岩P区,D基因的频率为0.1,则d基因的频率为0.9,深色表型频率为0.18,则浅色表型频率为0.82,设杂合子频率为x,那么12x+0.82=0.9,可算出x=0.16,同理,在深色熔岩床区,D基因的频率为0.7,则d基因的频率为0.3,深色表型频率为0.95,则浅色表型频率为0.05,可算出杂合子频率为0.5,B项错误;已知浅色岩Q区D基因的频率为0.3,若该区深色囊鼠的基因型均为DD,则D基因的频率为0.5,大于0.3,若该区深色囊鼠的基因型均为Dd,则D基因的频率为0.25,不足0.3,故浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd,C项正确;浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率为0.82,浅色岩Q区囊鼠的隐性纯合子频率为1-0.5=0.5,即与浅色岩Q区相比,浅色岩P区囊鼠的隐性纯合子频率高,D项正确。
2.C 生物进化的实质是种群基因频率的改变,A错误;若该对等位基因位于X染色体上,则b的基因频率在雌、雄群体中相同,均为20%,B错误;若某大熊猫在个体发育过程中B基因突变成B1基因,该基因突变若发生在体细胞中则不遗传给后代,若发生在生殖细胞中则遗传给后代,C正确;若该对等位基因位于常染色体上,且B的基因频率为80%,b的基因频率为20%,则自由交配的后代中,BB=80%×80%=64%,Bb=2×80%×20%=32%,bb=20%×20%=4%,则显性个体中出现杂合子概率为32%÷(64%+32%)=1/3,纯合子的概率为2/3,D错误。
3.C 基因突变具有多害少利性,突变基因可随细胞分裂而扩增,A错误;种群之间的双向迁移,会使种群间遗传差异减小,B错误;在自然种群中,若不同性状个体间存活率和繁殖率出现了差异,自然选择就发生作用,导致基因频率定向变化,C正确;一个数量较大的种群中,偶然事件引起的种群基因频率变化不明显,D错误。
4.C 突变和基因重组为生物进化提供原材料,A错误;药物作用于种群,数量都应该减少,只是后代该抗药性的基因频率增加,B错误;药物直接作用于个体的表型进而影响种群抗性基因的频率,C正确;在施用华法林条件下,抗药性的突变对鼠的生存有利,但停止施用后,抗药性个体比例下降,说明突变是否有利是相对的,取决于环境条件,D错误。
5.ABD 地雀平均喙长的变化说明基因频率发生了改变,A错误;地雀平均喙长增加是种子平均硬度对其进行定向选择的结果,B错误,C正确;在1978年时种子虽然硬度很低,但因喙长的地雀能吃硬和不硬的种子,故此时低硬度的种子对喙长的地雀无选择淘汰作用,因此喙长相关基因频率不会明显变化,预测1979年时地雀的平均喙长不会明显变化,D错误。
6.答案 (1)该种群进化了,因为该种群的基因频率在不断改变 (2)杀虫剂 抗药性基因 变异的有利与有害往往取决于环境的变化,在冬天敏感性个体适应力强于抗药性个体
解析 (1)生物进化的实质在于种群基因频率的不断变化,由于图中所示的三年间种群中抗药性基因频率发生了改变,因此该种群进化了。(2)由于杀虫剂对害虫的选择作用,具抗药性的个体大都被保留下来,抗药性基因的频率逐渐增大;但是到了越冬时期,由于敏感性个体的生活适应力一般都强于抗药性个体,因而越冬后存活的个体多数为敏感性个体。
第2课时 隔离在物种形成中的作用
基础过关练
1.A
2.C
3.D
4.C
5.A
6.D
7.D
1.A 隔离是新物种形成的必要条件,出现生殖隔离是新物种形成的标志,①正确;种群是生活在一定自然区域内的同种生物个体的总和,②错误;一个种群的所有个体的全部基因构成一个基因库,③正确。故选A。
2.C 隔离是新物种形成的必要条件,A错误;能在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物为一个物种,B错误;在物种形成的过程中,地理隔离和生殖隔离不一定同时出现,C正确;一个物种可包括许多个种群,D错误。
易错警示
种群和物种之间的关系
(1)同一种群的个体一定属于同一物种,同一物种的个体可能分布于不同的区域,从而形成不同的种群。
(2)不同种群的个体可能属于同一物种,不同物种的个体一定属于不同的种群。
3.D 根据题干信息“逐日去其不佳者”是人为选择去除生长状态不好的个体,属于人工选择;“分数十缸饲养”是指利用地理上的障碍使个体间无法相遇而不能交配,属于地理隔离。
4.C 新物种形成的标志是生殖隔离的形成,A错误;在a地区的自然选择下,留居a地区的甲种群的基因频率可能会发生变化,B错误;乙、丙是两个不同的物种,彼此间存在生殖隔离,这两个种群间不能进行基因交流,它们的基因库存在较大的差异,C正确;甲和乙虽然是两个不同的物种,彼此间存在生殖隔离,但是乙物种是由甲物种进化而来的,故二者的基因库组成可能有部分相同,D错误。
5.A a表示突变和基因重组,是生物进化的原材料,A错误;b表示生殖隔离,是新物种形成的标志,B正确;c表示新物种形成,因与原物种存在生殖隔离而不能与原物种进行基因交流,C正确;d表示地理隔离,物种形成的常见方式是经过长期的地理隔离并逐步形成生殖隔离,但有的物种如多倍体的形成不经过地理隔离,D正确。
6.D 当种群基因频率发生的改变积累到一定的程度的时候,会引起基因库的差别,最终导致生殖隔离,所以,种群基因频率的改变是产生生殖隔离的前提条件,而不是基因型频率的改变,A错误;同一物种不同种群基因频率的改变导致生物进化,但并不一定产生新物种,B错误;地理隔离可能导致新物种的形成,即产生生殖隔离,但新物种的形成不一定都要经过地理隔离,即地理隔离不是生殖隔离产生的必要条件,C错误;自然选择过程中,直接受到选择的是表型,进而导致基因频率的改变,D正确。
7.D 不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象叫作隔离,A正确;两座孤岛上的同种动物不能交配的现象属于地理隔离,B正确;若隔离发生在受精以后,称为受精后的生殖隔离,老虎和狮子产生的虎狮兽不可育,属于受精后的生殖隔离,C正确;物种形成过程需要经过受精前的生殖隔离或者受精后的生殖隔离,D错误。
8.答案 (1)可育后代 地理隔离 (2)基因重组 自然选择 基因库 (3)生殖隔离
解析 (1)物种是指能够在自然状态下相互交配并产生可育后代的一群生物。同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群,使种群间不能发生基因交流的现象叫作地理隔离。(2)由于种群a1和a2发生的突变和基因重组可能不同,食物和栖息条件互不相同,通过自然选择保留下来的基因也不相同,久而久之,a1和a2的基因库就会形成明显的差异,从而进化出b和c两个物种。(3)c和d虽然生活在同一区域,但已经不能相互交配,这说明它们之间存在生殖隔离,是两个不同的物种。
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