Question

分析有關科學探究的資料，回答問題：
能夠影響生物生殖和死亡時間安排的那些特征構成了生物的生活史．達爾文認為：種群的生活史特征是由自然選擇所塑造的進化適應．下列實驗檢驗了達爾文的觀點．虹鳉是觀賞魚中最易辨認的一種小形淡水魚．在某河流系統中，虹鳉生活在小水潭中，地理隔離使種群間彼此無法進行基因交流，如圖1．Reznick和Endler研究初期發現，虹鳉種群的一些生活史特征是與溪流水潭中主要的捕食者類型相關的，水潭①中的捕食者花鳉捕食較小的和未成熟的虹鳉；水潭②中體型較大的狗魚則捕食大而成熟的虹鳉．
（1）Reznick和Endler研究虹鳉生活史的進化適應性只有在追蹤一個

 

隨時間所發生的改變時才是明顯可見的．
（2）觀察發現，狗魚捕食大而成熟的虹鳉，但并不因此而消滅虹鳉．從生殖發育的角度看，這類虹鳉區別于有花鳉的水潭中的虹鳉的生活史特點是

 

（選填字母a．早成熟，b．晚成熟，c．每次生殖產生的后代比較多，d．每次生殖產生的后代比較少），否則虹鳉就沒有生殖的機會．一種合理的推論是：對大小不同虹鳉所進行的

 

造成了虹鳉出現生活史差異，導致了生活史的適應．
（3）Rezneck和Endler對上述推論進行了檢驗．

【假設】不同捕食者的取食嗜好通過

 

過程能導致不同的虹鳉種群產生生活史差異．
【預期】如圖1所示，將虹鳉從

 

（填水潭編號）號水潭有狗魚的地方轉移到沒有狗魚但有花鳉（內無虹鳉）的地方，被移地的虹鳉種群應當世世代代表現出

 

，這是與花鳉共存的虹鳉所具有的典型的生活史特征．
【實施】按照“預期”中的移地試驗進行了連續11年（30～60個世代）的觀察和記錄．
（ⅰ）實驗中的對照組是

 

．
（ⅱ）科學家測定了整個實驗中虹鳉性成熟個體體重和年齡等生活史特征，結果如下表．在圖1右側將下表中數據結果轉換成柱形圖，以顯示性成熟個體體重和年齡的變化特征．并填寫下表中“移地虹鳉的相對變化值（%）”的數值．
虹鳉移地與否對生活史影響的結果統計

觀測指標 觀察對象	虹鳉成熟時體重/mg		虹鳉成熟時年齡/d
	雌	雄	雌	雄
來自有狗魚水潭的虹鳉	161.5	67.5	85.7	48.5
移入有花鳉水潭的虹鳉	185.6	76.1	92.3	58.2
移地虹鳉的相對變化值（%）	雌性體重增加   % 雄性體重增加   % 種群體重增加   %		雌性成熟年齡延長   % 雄性成熟年齡延長   %

【結果與分析】由此，細心的科學家用“田間”實驗證明了虹鳉種群生活史特征的形成是在相對較短的時間內的一個自然進化過程．

Answer 1

考點：生物進化與生物多樣性的形成

專題：

分析：現代生物進化理論：種群是生物進化的基本單位，生物進化的實質是種群基因頻率的改變．突變和基因重組，自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環節，通過它們的綜合作用，種群產生分化，最終導致新物種形成．在這個過程中，突變和基因重組產生生物進化的原材料，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件．

解答： 解：（1）生物進化的基本單位是種群，故應觀察一個種群的變化．
（2）由題干知，狗魚捕食大而成熟的虹鳉，但并不因此而消滅虹鳉．故從生殖發育的角度看，該水潭中虹鳉早成熟，且每次生殖產生的后代比較多，故不會影響其繁殖，因此其生活史的不同是由于對大小不同虹鳉的選擇性捕食所造成的．
（3）該進化過程是同通過自然選擇來進行的，實驗時將2號的虹鳉移至沒有狗魚但有花鳉（內無虹鳉）的地方，觀察虹鳉的生活史的變化．由于實驗組為將虹鳉從有狗魚的地方轉移到沒有狗魚但有花鳉水潭中，故對照組為有狗魚水潭中的虹鳉．通過實驗表格中得出的數據，可分別計算出體重增加和年齡增長，據此可得出選擇性捕食是造成虹鳉種群出現生活史差異的原因的結論．
故答案為：
（1）種群
（2）a、c  選擇性捕食
（3）【假設】自然選擇
【預期】②晚成熟的傾向且個體較大
【實施】ⅰ）對照組是有狗魚水潭中的虹鳉的處理組【或：②號水潭】
ⅱ）柱形圖

移地虹鳉的相對變化值（%）

雌性體重增加14.9 雄性體重增加12.7 種群體重增加14.3

雌性成熟年齡延長7.7 雄性成熟年齡延長20

【結果與分析】移地種群性成熟的個體平均體重和年齡都比對照組種群顯著增加，說明選擇性捕食可造成獵物種群的進化適應（支持上述假說．選擇性捕食是造成虹鳉種群出現生活史差異的原因．）

點評：本題以實驗證明了生物進化的原因是由于自然選擇導致的，意在考查學生對自然選擇學說的理解和掌握，試題難度中等．