实验07 探究自然选择对种群基因频率变化的影响（教学课件）生物人教版必修2

实验07 探究自然选择对种群基因频率变化的影响 人教版2019必修2 实验专攻 生物进化的基本单位是种群，而种群基因频率的定向改变是生物进化的实质。自然选择作为进化的核心驱动力，直接决定着生物进化的方向。本实验通过模拟环境对不同性状个体的选择作用，定量分析种群基因频率的变化规律，将抽象的进化理论转化为可计算、可验证的探究过程。让我们在数据统计与逻辑推理中，亲身感受自然选择如何塑造种群的基因组成，深刻理解现代生物进化理论的核心内涵，开启探究生物进化本质的科学之旅。 实验启程 实验专攻 实验目标 一、生命观念 通过探究自然选择对种群基因频率变化的影响，理解种群是生物进化的基本单位，明确自然选择是影响种群基因频率变化的重要因素，建立“进化与适应”的生命观念，认同生物进化的实质是种群基因频率的定向改变，理解自然选择与生物适应的关系。 二、科学思维 运用模拟实验、统计、分析、推理等科学方法，模拟自然选择过程，计算种群基因频率和基因型频率，分析自然选择对基因频率的影响，推理生物进化的方向，区分基因频率与基因型频率的差异，形成基于实验证据的逻辑推理能力和数据处理能力。 三、科学探究 通过设计和实施模拟实验，掌握模拟探究类实验的基本方法和流程，提升实验设计、模拟操作、数据统计与分析、现象归纳的能力，理解实验设计的随机性原则、平行重复原则和对照原则。 四、社会责任 结合实验结果，理解自然选择在生物进化中的作用，认识生物进化的客观性和必然性，联系人类活动对生物进化的影响（如环境污染、人工选择），树立“保护生物多样性、尊重生物进化规律”的社会责任意识，倡导人与自然和谐共生。 3 探究实验的基本思路 实验背景 提出问题 作出假设 探究思路 制订方案 分析结果，得出结论 实验专攻 探究实验 1.实验背景 2.提出问题 3.作出假设 实验专攻 探究实验 ONE 1.实验背景 英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蛾的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色（s）是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蛾几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率上升到95%以上。 19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了浅色的地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。 6 探究实验 ONE 2.提出问题 桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？ 7 探究实验 ONE 3.作出假设 树皮黑褐色的环境下，黑色体色的桦尺蛾个体数量逐年增加，控制黑色的S基因频率逐年上升，而浅色体色的桦尺蛾由于不适应树皮黑褐色的环境，易被天敌发现，浅色体色的桦尺蛾个体数量逐年减少，控制浅色的s基因频率逐年下降(减少)。 8 探讨思路 制订方案 探究实验 实验专攻 探讨思路 ONE 你可以用创设数字化问题情境的方法来探究。以下问题情境供参考。 创设情境示例（其中数字是假设的）： 1870 年，桦尺蛾种群的基因型频率为 SS 10%，Ss 20%，ss 70%，S 基因的频率为20%。 在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加 10%。 第 2~10 年间，该 种 群 每 年 的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？ 10 制订方案 ONE 1．创设数字化的问题情境。 2．计算，将计算结果填入表中（如下表所示）。 11 制订方案 ONE 3．根据计算结果，对环境的选择作用的大小进行适当调整，比如，把浅色个体每年减少的数量百分比定高些，重新计算种群基因型频率和基因频率的变化，与步骤2中所得的数据进行比较。 12 分析结果， 得出结论 探究实验 实验专攻 分析结果，得出结论 ONE 黑褐色环境，不利于浅色桦尺蛾的生存，有利于黑色桦尺蛾的生存，环境的选择作用使s基因频率越来越低，S基因的频率越来越高。 14 分析结果，得出结论 ONE 讨论 1．树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？ 树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率，这是因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率 15 分析结果，得出结论 ONE 讨论 2．在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？ 直接受选择的是表型(体色)，而不是基因型。基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。 16 课堂小结 实验收获 实验专攻 实验收获 本实验核心是通过模拟自然选择过程，探究环境因素对种群基因频率的影响，验证“种群基因频率定向改变是生物进化实质、自然选择决定进化方向”的核心理论。实验中，我们模拟不同环境条件，统计种群中不同基因型个体的存活、繁殖情况，计算各世代基因频率，分析自然选择对基因频率的定向作用。 本次实验让我们掌握了种群基因频率的计算方法，深化了对现代生物进化理论的理解，体会到自然选择在生物进化中的核心作用。同时也认识到，生物进化是一个长期、定向的过程，种群基因频率的细微变化，最终会推动生物的适应性进化，为后续学习生物进化的其他相关知识奠定了实践基础。 YOUR LOGO 课堂练习 实验闯关 实验专攻 实验闯关 1.下列关于基因频率与生物进化关系的叙述，正确的是(　　) A．种群基因频率的改变不一定引起生物的进化 B．生物进化的实质是种群基因频率的改变 C．自然选择是影响基因频率的唯一因素 D．生物性状的改变一定引起生物的进化 B 实验闯关 2．桦尺蛾的体色受一对等位基因控制，其中黑色(S)对浅色(s)为显性。将某桦尺蛾种群分成两组，分别迁移到A、B两个区域，A地是煤炭工业重镇，B地是闭塞的山区，数年后抽样调查，结果如表所示。下列有关叙述错误的是(　　) A. A地S的基因频率为89%，B地S的基因频率为6% B．A地的大部分s基因突变为S基因，故S的基因频率升高 C．从上述材料得知生物进化的方向是由自然选择决定的 D．生物进化的实质就是种群基因频率的变化 B 区域 SS(%) Ss(%) ss(%) A 80 18 2 B 2 8 90 实验闯关 3. 在19世纪中叶以前,英国曼彻斯特地区的桦尺蛾几乎都是浅色型(ss)的,随着工业的发展,工厂排出的煤烟逐渐将树皮熏成黑褐色,到了20世纪中叶,黑色型(S_)的桦尺蛾成了常见类型。下列与此相关的叙述正确的是(　　) A.自然选择的方向发生了改变,所以自然选择是不定向的 B.桦尺蛾种群进化过程中直接受选择的是个体的表型 C.该地区桦尺蛾种群进化过程中Ss的基因型频率不会改变 D.长时间的环境污染导致s基因突变成S基因的频率增加 B 人教版2019 必修2 实验专攻 感谢观看 $