师：各位同学，大家好。今天我们来学习隔离在物种形成中的作用。通过上节课的学习，我们知道突变和基因重组是随机的、不定向的，在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变。同种生物的不同种群，由于突变和选择因素的不同，其基因组成可能会朝不同的方向改变，导致种群间出现形态和生理性的差异。但是它们并不一定分化为不同的物种，那么怎样判断两个种群是不是同一个物种呢？我们知道马和牛是不能交配的，不属于同一个物种，但马和驴是可以相互交配并产生后代骡的。大家思考下，马和驴属于同一个物种吗？为什么要明确这个问题？我们要清楚物种的概念，在遗传学和生物进化论的研究中，把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。判断两个生物是否属于同一物种的标准，不仅要看它们是否能够相互交配，而且要看它们的后代是否可育，后代可育才属于同一个物种。
生：马和驴虽然可以相互交配，但它们的后代骡是不育的，而同一物种的杂交后代是可育的，因此马和驴属于不同的物种。
师：非常好。那同学们再思考一下，骡属于一个物种吗？
生：不属于，因为骡是不可育的。
师：没错。我们把不同物种间不能相互交配，或者即使交配成功也不能产生可育后代的现象，称为生殖隔离。生殖隔离大致包括三种类型。第一种是种群间个体不能自由交配；第二种是有些能交配但胚胎期致死，例如牛蛙的卵和豹蛙的卵能融合发育一段时间，但不久就会死亡；第三种是能交配但后代不可育，也就是没有生育能力，比如马和驴。一旦存在生殖隔离，就不属于同一个物种。在自然界，同一物种的个体，由于高山、河流、沙漠或其他地理上的障碍，每一个物种总是被分成一个一个或大或小的群体，这些群体就是不同的种群，例如两个池塘里的鲤鱼。同种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。例如东北虎和华南虎由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，产生了明显的遗传差异，形成了两个不同的亚种。但它们并没有产生生殖隔离，也就是把东北虎和华南虎放在同一片森林一起生活，它们仍然可以相互交配，产生可育后代。
地理隔离是十分普遍的，因此在进化上起着重要的作用。海水把海岛和大陆的动物隔开，两个湖泊之间的陆地把两个湖泊的水生动物隔开，两个森林之间如有一片草原，两个森林中的动物就被草原隔开，一条大河有时也成为多种陆生动物的阻隔，这些都是地理隔离。不论是地理隔离还是生殖隔离，都是指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，我们把这种现象统称为隔离，也就是说隔离包括生殖隔离和地理隔离。同学们联系地理隔离和生殖隔离的概念思考下，隔离的实质是什么呢？
生：地理隔离是两个种群存在地理上的障碍，不能发生基因交流的现象。生殖隔离是不能交配，即使交配成功也不能产生可育后代。所以隔离的实质其实就是阻止群体间的基因交流。
师：非常棒。那请同学们思考一下，地理隔离和生殖隔离有什么联系呢？对生物的进化有何作用呢？我们一起来看一下教材116页最下边的两幅图。这是一个假想的情境，在一个山谷中有一个鼠种群，雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来由于地质和气候的变化，山谷中形成了一条汹涌的大河，鼠种群的个体一半在河这边，一半在河那边，就这样过了几千年。后来河流干涸了，两个鼠种群又相遇了，它们发现彼此大不相同，它们之间还能繁殖后代吗？大家思考下，为什么两个鼠种群产生了如此大的差异？
生：因为它们所处的自然环境不同，在自然选择下，两个种群基因库产生了较大的差异，所以有可能这两个鼠种群产生了生殖隔离。
师：非常好。下面我们来看一个由地理隔离而产生新物种的案例。教材117页，思考与讨论。1831年，22岁的生物学家达尔文搭乘贝格尔号军舰前往南美洲考察。在考察中，他发现加拉帕戈斯群岛由13个主要岛屿组成，不同岛屿的环境有较大差别。这些岛屿上生活着13种地雀，这些地雀的喙差别很大，不同种之间存在着生殖隔离。加拉帕戈斯群岛是500万年前海底的火山喷发后形成的，位于南美洲附近，但比南美洲大陆的形成晚得多。然而在辽阔的南美洲大陆上却看不到这13种地雀的踪影，因此可以推测这些地雀的共同祖先来自南美洲大陆，以后在各个岛屿上形成了不同的种群。通过上述材料，请同学们思考以下几个问题。一，设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多，它们的基因频率一样吗？
生：由于这两个种群的个体数量都不够多，所以基因频率可能是不一样的。
师：二，不同岛屿上的地雀种群产生突变的情况一样吗？
生：突变包括基因突变和染色体变异，由于突变是随机发生的，不定向的，所以产生的突变不一样。
师：三，对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？
生：不同岛屿的自然环境条件不一样，环境的作用会有差别，自然选择决定生物进化的方向，因此种群的基因频率朝不同的方向改变。