Question

4．如图1所示为某地区中某种老鼠原种群被一条河分割成甲、乙两个种群后的进化过程图，图2为在某段时间内，种群甲中的A基因频率的变化情况，请思考回答下列问题：

（1）图1中b过程的实质是定向改变种群的基因频率，其直接作用对象是生物个体的表现型．
（2）图2中在QR时间段内甲种群生物发生了进化，在T点时不一定（填“是”、“否”或“不一定”）形成新物种．
（3）若时间单位为年，在某年时，甲种群AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%，则此时A基因频率为25%．现假设甲种群所生存的环境发生一种新的变化，使得生存能力AA=Aa＞aa，其中aa个体每年减少10%，而AA和Aa个体每年增加10%，则下一年时种群中的aa的基因型频率约为55.1%．
（4）若A和a基因位于X染色体上，在某个时间点统计甲种群中X^AX^A个体占42%、X^AX^a个体占6%、X^aX^a个体占2%，X^AY个体占45%、X^aY个体占5%，则该种群的a基因频率为10%．
（5）在调查乙种群老鼠的种群数量时，计算当年种群数量与一年前种群数量的比值（λ），并得到如图3所示的曲线．请回答相关问题：
①预测种群数量未来变化的主要依据是年龄组成．
②前4年乙种群老鼠数量基本不变 （填“增大”、“减小”或“基本不变”）．第10年松鼠的种群密度最低．

Answer 1

分析 图1：①～⑥表示生物变异，a表示地理隔离，b表示基因频率变化的不断积累，c表示生殖隔离．
图2：图中QR时间段内种群基因频率改变，说明该时间段内甲种群生物发生了进化；OQ和RT段种群基因频率不改变，说明该时间段内甲种群生物不发生进化．
图3：0～4年时λ=1，种群数量不变；4～10年时λ＜1，种群数量减少；在10～20年时λ＞1，种群数量持续增加．
基因频率及基因型频率的相关计算如下：
①在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1；
②一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+$\frac{1}{2}$杂合子的频率．

解答 解：（1）图1中b过程的实质是 定向改变种群的基因频率，其直接作用对象是 生物个体的表现型．
（2）生物进行的实质是种群基因频率的定向改变，图中QR时间段内种群基因频率改变，说明该时间段内甲种群生物发生了进化；A点时，A基因频率高，说明其控制的性状更加适应环境；新物种形成的标志是生殖隔离，从图中无法判断出是否形成生殖隔离，因此在T点时不一定形成新物种．
（3）该动物种群中基因型为AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%，A的基因频率=AA的频率+Aa的频率×$\frac{1}{2}$=25%．
现假设甲种群中共有100个个体，则AA、Aa和aa的个体数依次是10、30、60个，若aa个体每年减少10%，而AA和Aa个体每年均增加10%，则下一年时种群中AA、Aa和aa的个体数依次是11、33、54个，因此aa的基因型频率=$\frac{54}{54+11+33}$×100%=55.1%．
（4）因为甲种群中X^AX^A个体占42%、X^AX^a个体占6%、X^aX^a个体占2%，X^AY个体占45%、X^aY个体占5%，假设该种群共有100个个体，则X^AX^A个体数目为42、X^AX^a个体数目为6、X^aX^a个体数目为2，X^AY个体占45数目为45、X^aY个体数目为5，X^a的基因频率为=$\frac{6+2×2+5}{42×2+6×2+2×2+45+5}$=10%．
（5）①预测种群数量未来变化的主要依据是年龄组成．
②前4年λ=1，所以该种群数量基本不变；第9年时λ＜1，所以松鼠的年龄组成最可能表现为衰退型．由于4～10年时λ＜1，种群数量减少，在10～20年时λ＞1，种群数量持续增加，所以第10年松鼠的种群密度最低．
故答案为：
（1）定向改变种群的基因频率　生物个体的表现型　
（2）QR　　不一定　
（3）25%　55.1%　　
（4）10%    
（5）年龄组成   基本不变   10

点评 本题考查生物进化的相关知识，要求考生理解种群数量变化曲线，解题时注意S型曲线的种群增长率先增加后减少，J型曲线的种群增长率不变；识记现代生物进化理论的主要内容，掌握基因频率和基因型频率的相关计算，能结合表中数据准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查．