备课素材：不同种地雀形成过程2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

不同种地雀形成过程 一百多年以前，达尔文乘坐贝格尔号船来到南太平洋加拉帕戈斯群岛考察。考察时那里的物种激发了他的灵感，最终使他创立了进化论，后人也将该群岛的一些独特鸟类命名为达尔文雀。 那么，不同种地雀形成过程是怎样的？说明了什么？ 1835年9月16日，年仅26岁的达尔文乘坐英国皇家贝格尔号军舰，抵达南美岛屿加拉帕戈斯。船队原本打算只在这座不期而遇的岛屿做短暂休息，补充给养之后，继续踏上全球航线的征途。但是当船队踏上这座神奇的岛屿之后，达尔文对这里各种各样奇异的物种发生了浓厚的兴趣，在这里的研究和观察，最终促成了自然选择理论的形成。 加拉帕戈斯群岛隶属于厄瓜多尔，也叫科隆群岛，位于南美大陆以西1000多公里的太平洋上，由13个大小不一的主要岛和19个岩礁组成，总面积超过7500平方公里。加拉帕戈斯群岛被称为“生物进化活博物馆”，由于封闭的环境，使得这里的动植物资源和种类与世界上其他地方迥异，根据统计，加拉帕戈斯群岛上80%的鸟类、97%的爬行动物和哺乳动物、30%以上的植物都是当地稀有的，在世界其他地方罕见。 1.达尔文的研究成果 1835年9月16日，达尔文乘坐的贝格尔号军舰抵达当地后，达尔文在此进行了长达1个多月的考察。通过比对当地的物种和南美毗邻地区的物种，达尔文发现了关于动植物资源和环境之间的秘密，最终得出了著名的“自然选择”理论。1859年，达尔文的名著《物种起源》发表，发售当天，2000册图书就被抢购一空。《物种起源》的发表，标志着达尔文生物进化论的最终形成，它对后世的哲学、生物学乃至社会学等发生了极其深远的影响。今天，自然选择和生物进化论，已经成为现代科学的基础。 达尔文在《物种起源》中说：“在那遥远的加拉帕戈斯群岛上，一群小小鸟儿的可爱大嘴上，却藏着自然的奥秘。它如此引人入胜，又让人赞叹生命的奇妙。这是一个永恒的事业。”。 其实，一开始达尔文对这些小鸟不太重视。在5周的停留时间里，他和同伴游历了伊莎贝拉岛、圣萨尔瓦多岛、圣克里斯托巴尔岛和圣玛丽亚岛，其间共采集了近70号达尔文雀标本。他采集的这些标本随后被送到了鸟类学家约翰·古尔德（John Gould）手中。鸟类专家古尔德很快便得出结论，加拉帕戈斯群岛采集到的雀类标本实际上分属13个新种，尽管喙的形状差别很大，但这些鸟彼此之间具有很近的亲缘关系。最终他只在《贝格尔号环球旅行记》（The Voyage of the Beagle）当中描述了这些鸟及它们大小差异悬殊的喙（因此，我没有在《物种起源》中找到相关的描述）。 实际上，确定地雀属这些鸟儿“达尔文”之名的，是另外一个鸟类学家——大卫·拉克（David Lack）。拉克在加拉帕戈斯群岛呆了5个月之久，研究不同种达尔文雀的繁殖和觅食行为；后来又跑遍了世界上各地的博物馆和大学，找到了6千多个达尔文雀的标本，测量它们的喙和身形。 1947年，拉克的书《达尔文雀》面世。这本书清晰地解释了当时已知的14个种（这也是某些资料认为是14种的缘由），是怎么演化出形式各异的喙的。以地雀为例，在同时有大、中、小地雀的岛上，3种鸟喙的大小都不重叠，对应着取食大小不同的种子。而只有中地雀和小地雀的岛上，它们喙的大小，却介于两种的正常值之间，这是因为这些地方只有一种食种子的地雀，在缺乏竞争者时，物种会拓展实际的生态位。从拉克之后，“地理隔离”和“生态位分化”成为了演化的常识。 这些鸟的祖先是同一生活在地面上的小鸟，属于雀科，以吃种子为生。在各个岛屿上，雀类已经适应不同的饮食：种子、昆虫、鲜花、海鸟的血和植物叶子。在加拉帕戈斯群岛长期的生态环境变化中，形成了14个物种：3种生活在地面上，以种子为食；3种生活在仙人掌上，吃种子；1种生活在树上，吃种子和7种生活在树木上，以昆虫为食。 2.最新研究成果 1972年，普林斯顿大学的生物学家格兰特夫妇重返加拉帕戈斯群岛。在其中的达芙尼岛上，格兰特夫妇和他们的学生对达尔文雀作了长期细致的观察。这样他们就能对自然选择的效果加以量化。 达芙尼岛上主要有两种达尔文雀：中喙地雀和仙人掌雀。中喙地雀的喙较钝，它们啄开常绿植物的小种子或蒺藜种子并以此为食。仙人掌雀的喙更尖，它们食用仙人掌的果实并为仙人掌授粉。 正如达尔文在进化论中所预计的，气候变化引起食物供应的变化，由于自然选择作用，食物供应的变化使达尔文雀的喙的大小和形状也产生了变化。 1977年的拉尼娜现象使小种子消失殆尽，大部分中喙地雀饿死了，但是喙较大的中喙地雀却依靠蒺藜种子生存了下来。中喙地雀的喙因此平均增大了4％。而1983年的厄尔尼诺现象又使小种子变得丰富起来，这样喙较小的中喙地雀反而更占优势。结果喙又平均缩小了2.5％。 自然选择也影响到了仙人掌雀。1983年的厄尔尼诺现象影响了仙人掌雀的食物来源，那些喙稍钝的仙人掌雀可以食