Hướng dẫn giải bài tập SGK Cơ bản và Nâng cao Sinh học 12 chương 1 Bằng chứng và cơ chế tiến hoá Bài 29: Quá trình hình thành loài
Bài tập 1 trang 128 SGK Sinh học 12 Giải thích vai trò của cách li địa lí trong quá trình hình thành loài mới.
Cách li địa lí là một trong những yếu tố quan trọng trong quá trình hình thành loài mới. Cơ chế này diễn ra khi các quần thể của một loài bị tách biệt bởi những rào cản địa lí, chẳng hạn như núi non, sông suối, biển cả, hay những yếu tố môi trường khác khiến chúng không thể giao phối với nhau. Khi các quần thể này bị cách li địa lí trong một thời gian dài, chúng sẽ phát triển độc lập với các biến đổi gen và sự thay đổi trong cấu trúc di truyền, dẫn đến sự khác biệt dần dần giữa chúng. Sự khác biệt này có thể đạt đến mức các quần thể không còn khả năng giao phối với nhau dù chúng sống trong cùng một khu vực nữa, từ đó hình thành một loài mới.
Quá trình hình thành loài từ cách li địa lí thường đi qua các giai đoạn khác nhau. Đầu tiên, khi các quần thể bị cách li địa lí, mỗi nhóm sẽ chịu ảnh hưởng của các điều kiện sinh thái khác nhau, như môi trường sống, khí hậu và các yếu tố tác động khác. Điều này dẫn đến sự lựa chọn tự nhiên khác nhau ở mỗi quần thể. Sự khác biệt trong lựa chọn tự nhiên này khiến cho các quần thể phát triển những đặc điểm riêng biệt để thích nghi tốt hơn với môi trường sống của chúng.
Sau một khoảng thời gian đủ dài, sự khác biệt về đặc điểm hình thái, sinh lý, hành vi, hay thậm chí là cơ chế sinh sản có thể trở nên rõ rệt. Lúc này, ngay cả khi các quần thể gặp lại nhau, chúng cũng không còn khả năng giao phối và sinh con cái sinh sản được nữa, từ đó hình thành một loài mới. Đây chính là quá trình hình thành loài mới thông qua cách li địa lí.
Bài tập 2 trang 128 SGK Sinh học 12 Tại sao quần đảo lại được xem là phòng thí nghiệm nghiên cứu quá trình hình thành loài mới?
Quần đảo là một trong những hệ sinh thái điển hình để nghiên cứu quá trình hình thành loài mới nhờ vào sự phân tách tự nhiên của các quần thể sinh vật sống ở các đảo riêng biệt. Các đảo này có thể tạo ra sự cách li địa lí rõ rệt, khiến các loài sinh vật trên mỗi đảo phát triển độc lập với nhau. Quá trình này tương tự như một "phòng thí nghiệm tự nhiên", nơi các nhà nghiên cứu có thể quan sát sự hình thành loài mới qua hàng ngàn năm.
Khi các sinh vật di cư từ lục địa đến quần đảo, chúng phải thích nghi với điều kiện sống đặc biệt của mỗi đảo, chẳng hạn như khí hậu, đất đai, nguồn thức ăn, và các loài kẻ thù khác. Điều này dẫn đến sự lựa chọn tự nhiên làm thay đổi cấu trúc di truyền của chúng theo thời gian. Các quần thể sống trên các đảo khác nhau có thể trở nên ngày càng khác biệt về đặc điểm hình thái, sinh lý, hoặc hành vi, thậm chí là khả năng sinh sản, từ đó dần dần hình thành các loài mới.
Vì vậy, quần đảo cung cấp một môi trường hoàn hảo để nghiên cứu sự phân hóa và hình thành loài, bởi vì các đảo có sự cách li địa lí mạnh mẽ và đa dạng sinh thái phong phú. Các ví dụ điển hình như nghiên cứu của Charles Darwin về các loài chim trên quần đảo Galápagos là minh chứng rõ ràng cho vai trò của quần đảo trong việc thúc đẩy quá trình hình thành loài mới.
Bài tập 3 trang 128 SGK Sinh học 12 Tại sao cách li địa lí lại là cơ chế chủ yếu dẫn đến hình thành loài mới ở động vật?
Cách li địa lí là một trong những cơ chế chủ yếu dẫn đến hình thành loài mới ở động vật vì nó tạo ra các rào cản tự nhiên giúp ngăn cản sự giao phối giữa các quần thể. Khi các quần thể bị tách rời nhau bởi các yếu tố địa lí như núi, sông, biển, hay sa mạc, chúng không còn có cơ hội giao phối và trao đổi gen với nhau. Sự ngừng trao đổi gen này dẫn đến sự khác biệt di truyền giữa các quần thể, một yếu tố quan trọng trong việc hình thành loài mới.
Ngoài ra, động vật thường di chuyển nhiều và có khả năng phân tán rộng hơn so với thực vật. Tuy nhiên, sự di chuyển này vẫn bị hạn chế bởi các rào cản địa lí, và khi một nhóm động vật bị phân tách ra, chúng sẽ phải đối mặt với những điều kiện môi trường khác nhau. Những yếu tố này có thể tác động đến sự lựa chọn tự nhiên, tạo ra sự phân hóa giữa các quần thể về đặc điểm hình thái, sinh lý, và hành vi. Sự thay đổi này sẽ dẫn đến một bước ngoặt quan trọng trong quá trình hình thành loài mới khi các quần thể không còn khả năng giao phối và sinh sản với nhau.
Hơn nữa, động vật có cơ chế sinh sản phức tạp hơn và sự giao phối giữa chúng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính đa dạng di truyền. Khi sự cách li địa lí ngăn cản giao phối, mỗi quần thể sẽ phát triển các đặc điểm khác biệt để thích nghi với môi trường sống cụ thể của chúng, dẫn đến sự hình thành loài mới.
Bài tập 4 trang 128 SGK Sinh học 12 Câu nào dưới đây nói về vai trò của sự cách li địa lí trong quá trình hình thành loài là đúng nhất? A. Không có sự cách li địa lí thì không thể hình thành lên loài mới. B. Cách li địa lí có thể dẫn đến hình thành loài mới qua nhiều giai đoại trung gian chuyển tiếp. C. Cách li địa lí luôn luôn dẫn đến cách li sinh sản. D. Môi trường địa lí khác nhau là nguyên nhân chính dẫn đến phản hồi thành phần kiểu gen của các quần thể cách li.
Đáp án đúng là B. Cách li địa lí có thể dẫn đến hình thành loài mới qua nhiều giai đoạn trung gian chuyển tiếp.
Lý do là vì cách li địa lí không phải lúc nào cũng dẫn đến sự hình thành loài mới ngay lập tức. Thay vào đó, nó có thể gây ra sự thay đổi dần dần trong các quần thể bị cách li. Những sự thay đổi này thường không xảy ra ngay lập tức, mà thông qua các giai đoạn trung gian, như sự phân hóa dần dần về kiểu gen, đặc điểm hình thái và sinh lý. Những thay đổi này có thể kéo dài qua nhiều thế hệ và cuối cùng dẫn đến hình thành loài mới khi các quần thể không còn khả năng giao phối và sinh sản với nhau.
Bài tập 1 trang 172 SGK Sinh học 12 Nâng cao Phân tích vai trò của điều kiện địa lí, cách li địa lí và CLTN trong phương thức hình thành loài bằng con đường địa lí thông qua một ví dụ cụ thể.
Điều kiện địa lí, cách li địa lí và sự chọn lọc tự nhiên (CLTN) đều có vai trò quan trọng trong việc hình thành loài mới thông qua con đường địa lí. Các yếu tố này tác động lẫn nhau để tạo ra sự khác biệt di truyền giữa các quần thể bị cách li địa lí. Ví dụ, khi một quần thể sinh vật bị chia cắt bởi một rào cản địa lí, mỗi nhóm sinh vật sẽ phát triển và thích nghi với điều kiện môi trường đặc thù của khu vực mà chúng sinh sống. Sự lựa chọn tự nhiên sẽ chọn lọc những cá thể có đặc điểm phù hợp nhất với môi trường, dẫn đến sự phân hóa giữa các quần thể. Một khi sự khác biệt này đủ lớn và chúng không thể giao phối với nhau nữa, sẽ hình thành một loài mới.
Ví dụ, khi một quần thể chim bay bị chia cắt bởi một hẻm núi, nhóm chim trên mỗi bên sẽ phải thích nghi với các điều kiện sống khác nhau. Chim ở khu vực phía bắc có thể phát triển bộ lông dày hơn để chịu lạnh, trong khi chim ở phía nam có thể phát triển bộ lông mỏng hơn để thích nghi với khí hậu ấm hơn. Qua hàng nghìn thế hệ, sự khác biệt này sẽ khiến chúng không thể giao phối với nhau và tạo ra một loài mới.
Bài tập 2 trang 172 SGK Sinh học 12 Nâng cao Nêu đặc điểm của sự hình thành loài bằng con đường sinh thái, cho ví dụ minh họa. Vì sao phương thức này thường gặp ở thực vật và những nhóm động vật ít di động xa.
Hình thành loài bằng con đường sinh thái xảy ra khi các quần thể của cùng một loài sống trong các môi trường sinh thái khác nhau, nhưng không bị cách li địa lí. Mặc dù các quần thể vẫn sống trong cùng một khu vực địa lí, nhưng chúng thích nghi với các môi trường khác nhau, dẫn đến sự phân hóa về đặc điểm sinh lý, hình thái và hành vi. Nếu sự khác biệt này đủ lớn, các quần thể có thể trở thành các loài mới do không thể giao phối với nhau. Ví dụ, ở một khu rừng, các quần thể cây có thể thích nghi với các vị trí khác nhau: một nhóm sống ở vùng đất ẩm, một nhóm khác sống ở vùng đất khô hơn. Sự khác biệt này dẫn đến sự khác biệt về cách sinh trưởng và sinh sản, từ đó hình thành loài mới.
Phương thức này thường gặp ở thực vật và các động vật ít di động vì chúng có xu hướng thích nghi với các môi trường sống ổn định và ít thay đổi hơn. Trong khi đó, động vật di động xa thường ít gặp phải sự phân hóa sinh thái như vậy.
