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18.3：重连和物种形成速率

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    培养技能

    • 描述杂交区物种进化的路径
    • 解释关于物种形成速率的两种主要理论

    物种形成发生在一段进化时期，因此，当一个新物种出现时，会有一个过渡期，在此期间，密切相关的物种会继续相互作用。

    重新连接

    物种形成后，两个物种可能会重组甚至无限期地继续相互作用。 个体生物将与附近任何能够繁殖的个体交配。 两个密切相关的物种继续相互作用和繁殖，形成杂种的区域称为杂交区。 随着时间的推移，混合区域可能会根据混合动力车的适应性和生殖屏障而变化（图\(\PageIndex{1}\)）。 如果杂种不如亲本健康，则会增强物种形成，物种会继续分歧，直到它们无法再交配并产生可存活的后代。 如果生殖屏障减弱，就会发生融合，这两个物种合而为一。 如果杂交车合身且繁殖，则障碍保持不变：稳定性可能会出现，杂交仍在继续。

    艺术连接

    随着时间的推移，混合区域可能会发生三种不同的变化。 第一个可能的变化，即强化，是在杂交种不如任何一个纯种物种健康时产生的。 就像岔路口一样，该物种继续分歧，直到杂交不再发生。 第二个可能的变化是融合，它产生于生殖屏障减弱直到两个物种合而为一。 在这种情况下，物种最初是分歧的，但随后结合在一起。 在第三种情况下，稳定性、合身的混合动力车继续以稳定的速度生产。
    图\(\PageIndex{1}\)：物种形成后，这两个独立但密切相关的物种可能会继续在称为杂交区的区域产生后代。 可能会产生强化、融合或稳定性，这取决于生殖屏障和混合动力车的相对适应性。

    如果两个物种吃不同的饮食，但其中一个食物来源被消灭了，两个物种都被迫吃相同的食物，那么混合区最有可能发生什么变化？

    混合动力车要么不如父母健康，要么更健康，要么差不多。 通常，杂交种往往不太合适；因此，这种繁殖会随着时间的推移而减少，这促使这两个物种在称为强化的过程中进一步分歧。 之所以使用这个术语，是因为混合动力车的低成功率强化了最初的物种形成。 如果杂种与亲本一样健康或更健康，则这两个物种可能会融合回一个物种（图\(\PageIndex{1}\)）。 科学家们还观察到，有时两个物种会保持分离，但也会继续相互作用以产生一些杂交个体；这被归类为稳定性，因为没有发生真正的净变化。

    形态形成速率各不相同

    世界各地的科学家都在研究物种形成，记录了对活生物和化石记录中发现的生物的观测结果。 随着他们的想法的形成以及研究揭示了有关生命如何演变的新细节，他们开发了模型来帮助解释物种形成速率。 就物种形态形成的速度而言，目前观察到两种模式：渐进物种形成模型和标点平衡模型。

    在渐进物种形成模型中，物种会随着时间的推移逐渐分化成小步伐。 在标点平衡模型中，新物种与亲本物种相比会迅速发生变化，然后在很长一段时间内基本保持不变（图\(\PageIndex{2}\)）。 这种早期变化模型被称为标点均衡，因为它从标点或周期性变化开始，然后保持平衡。 虽然标点均衡表示节奏更快，但它不一定排除渐进主义。

    艺术连接

    在渐进物种形成示例中，鸟类的创始种类分为一种带有钩状喙的物种和另一种带有直嘴的物种。 随着时间的推移，钩状的喙变得越来越长更薄，而直的喙变得越来越短更胖。 在标点均衡的例子中，如分级物种形成示例，创始物种分为一个带有钩状断裂的物种和另一个带有直喙的物种。 但是，在这种情况下，钩状和直的喙会立即产生长、细和短、肥胖的嘴。
    图\(\PageIndex{2}\)：在（a）渐进物种形成中，随着性状的逐步变化，物种以缓慢而稳定的速度分歧。 在 (b) 标点平衡中，物种分歧很快，然后长时间保持不变。

    以下陈述中哪一项是错误的？

    1. 标点均衡最有可能发生在环境快速变化的少数人口中。
    2. 标点平衡最有可能发生在生活在稳定气候中的大量人口中。
    3. 渐进物种形成最有可能发生在生活在稳定气候中的物种中。
    4. 渐进的物种形成和标点平衡都会导致物种的分歧。

    影响物种形成速率变化的主要影响因素是环境条件。 在某些情况下，选择会迅速或从根本上发生。 以一种以相同基本形态生活了数千年的蜗牛为例。 它们的化石层在很长一段时间内会显得相似。 当环境发生变化（例如水位下降）时，少数生物会在短时间内与其他生物分离，基本上形成一个庞大而一个很小的种群。 稀少的人口面临着新的环境条件。 由于它的基因库很快变得如此之小，任何浮出水面并有助于在新条件下存活的变异都将成为主要形式。

    链接到学习

    访问此网站继续了解蜗牛的物种形成故事。

    摘要

    物种形成不是精确的划分：密切相关的物种之间的重叠可能发生在称为杂交区的区域。 生物与其他类似生物一起繁殖。 这些杂交后代的健康状况会影响这两个物种的进化路径。 科学家们提出了两种物种形成速率模型：一个模型说明了物种如何随着时间的推移而缓慢变化；另一个模型展示了从母代到新物种的变化是如何迅速发生的。 两种模型都继续遵循自然选择的模式。

    艺术联系

    图\(\PageIndex{1}\): If two species eat a different diet but one of the food sources is eliminated and both species are forced to eat the same foods, what change in the hybrid zone is most likely to occur?

    Answer

    Fusion is most likely to occur because the two species will interact more and similar traits in food acquisition will be selected.

    Figure \(\PageIndex{2}\): Which of the following statements is false?

    1. Punctuated equilibrium is most likely to occur in a small population that experiences a rapid change in its environment.
    2. Punctuated equilibrium is most likely to occur in a large population that lives in a stable climate.
    3. Gradual speciation is most likely to occur in species that live in a stable climate.
    4. Gradual speciation and punctuated equilibrium both result in the evolution of new species.
    Answer

    B

    Glossary

    gradual speciation model
    model that shows how species diverge gradually over time in small steps
    hybrid zone
    area where two closely related species continue to interact and reproduce, forming hybrids
    punctuated equilibrium
    model for rapid speciation that can occur when an event causes a small portion of a population to be cut off from the rest of the population
    reinforcement
    continued speciation divergence between two related species due to low fitness of hybrids between them