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摘要:人教版物种的定义是: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(species),简称“种”。如果按照这一标准来判断生物是不是同一物种时,往往会出现模棱两可,似是而非的情况。因此,根据教师与学生在教与学的过程中遇到的一些问题,本文对“物种”这个概念作一个简略的概述并对常见的问题作出一些解释。
关键词:物种 概念 高中教学
一、物种概念简介
物种是生物界分類的基本单元, 也是遗传与进化的基本单位,但是物种在生物学中也是争议很大的一个概念。
(一)实质论学派物种概念 Linnaeus(1751)提出:现在的物种数,和初创时的物种数是一样多。VonBaer(1828)将物种定义为:共同后代维系在一起的个体的集合体。以上观点有以下4个特点:①物种由那些具有相同实质的相似个体组成②物种之间有间断③物种在时间长河中保持稳定④物种的变异是极其有限的。
(二)Darwin的物种观点 物种是可变的,可以从一个物种变成另一新种,或者从一个物种分化成几个其它物种。
(三)生物学物种概念 物种是一群可以交配并繁衍后代的个体,但与其它生物不能交配(或交配后产生的杂种不能再繁衍),即不同物种的生物之间存在生殖隔离。生物学物种概念是以种群之间的生殖隔离为基础的,但其致命的缺陷是不能解决所有无性生殖生物的物种划分,其中包括绝大多数细菌、原生动物、真菌、孤雌生殖的生物以及失去有性繁殖能力的植物。
(四)进化物种概念 SimPson(1961)认为生物学物种只能说明已有物种分类问题,对于已经死亡和消失的生物则无能为力。鉴于上述原因,他提出物种应当作为种群进化的线系来定义。这种进化物种定义可以避免生物学物种概念的不足,它可以同时适用于有性繁殖和无性繁殖、化石的和现生的生物类型。
(五)陈世骧(1987)提出:物种是生命系统线上的基本间断,是由居群(种群)所组成的生殖单元,和其它单元存在生殖隔离,在自然界占有一定的生态位,在宗谱线上代表一定的分支。
二、教学中与物种有关问题的思考
(一)杂交过程中的物种问题
教材中提到马与驴杂交产生骡。马具有32对染色体,而驴是31对。马和驴的亲缘关系比较近,其配子不仅可以彼此结合,而且还可以发育成个体,但其子代细胞中的染色体数目为32+31,无论怎样总有一条染色体是“孤单”的,减数分裂时因不能正常联会而没法形成正常的配子,因此骡子是高度不育的,所以马和驴属于不同的物种,而骡只是马和驴杂交的一个中间产物而已,骡子本身就更谈不上一个物种了。有学生在学习过程问到:如果将骡子染色体进行加倍变成64+62,那不就可以进行正常的减数分裂了吗?只可惜,目前还没见到过类似的报道。
采用多倍体育种方法,用秋水仙素(一种植物碱)处理二倍体西瓜(2N=22)幼苗或种子,阻碍纺锤丝的生成使已经复制的染色体不能移向两极,并且阻碍初生壁形成,结果就形成了染色体组加倍的四倍体西瓜(4N=44)。然后与二倍体西瓜植株杂交,得到三倍体种子(3N=33)。三倍体的种子发育成的三倍体植株在减数分裂过程中,由于同源染色体联会紊乱,几乎不能形成正常的生殖细胞。再用普通二倍体西瓜的成熟花粉刺激三倍体植株雌花的子房,因其胚珠不能发育成种子,因而形成三倍体无籽西瓜。由于三倍体西瓜(3N=33)很难形成种子,属于高度不育,因此二倍体西瓜(2N=22)和四倍体西瓜(4N=44)是两个不同的物种。这也说明新物种的产生不一定要经过长时间由量变到质变的进化积累过程。在教学过程中,有同学问到:假如用秋水仙素处理植物A(4N=44),经染色体加倍得到植物B(8N=88),再用A与B杂交得到C(6N=22+44),由于C可以进行正常的减数分裂产生可育的配子,那么A与B是不是同一个物种呢?根据生物学物种概念的定义,物种是以种群之间的生殖隔离为基础,它强调种内个体生殖遗传上的连续性和相通性。在这个特殊的例子中,由ABC构成的一个种群中,虽然C是可育的,但如果继续让A与C杂交或让B与C杂交,其后代分别为5N=55和7N=77,依然是高度不育,所以虽然C是可育的,但A与B仍然是两个不同的物种。综合以上例子,我们似乎可以得出以下结论,染色体组成不同的两个生物属于不同的物种。
(二)无性繁殖过程中的物种问题
毫无疑问,无性繁殖的生物肯定有物种之分。过去,人们通常认为这类生物的物种是从形态上来区分,但如果两种生物形态相似,那就无法区分了。因此,有学者提出,无性繁殖生物的种可以从生态方面来划分。因为所有的物种都占据特有的生态位(ecologloalniche),对无性繁殖的生物而言,一般是将占据同一生态位或者是在生态系统中起相同作用的个体或克隆划为同一种。按此推断,日常食用的香蕉(3N=33)虽是分株营养繁殖(无性繁殖),但它在自然界中占据着一定的生态位并且可持续繁衍下去,因此也可以看作是一个物种。
(三)种群与物种的问题
教学过程中,有学生问到:一个种群就是一个物种?种群(population)指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。比如,一个池塘里的所有草鱼,一座森林里的所有圆柏。当同属一个物种的群体因种种原因而分布在不同的区域时,就形成了多个种群,但在产生生殖隔离之前,这些不同的种群仍然属于同一个物种。由此可知,一个物种可以形成多个种群,不同的种群可以是同一个物种。所以,“一个种群就是一个物种”这样的表述是不正确的。
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