5.5 模拟自然选择

生物学家把自然选择看作是进化性变化的主要机理，是导致地球上出现生物多样性的重要过程。本实验说明自然选择起作用的一种方式。

实验材料（6人一组）

2块面积为1m×2m的织物（或花布），每块的颜色和样式都不相同，100个各种颜色的小纸片，放在一个塑料袋中，一个小碗，一套色笔，其颜色分别与各色小纸片相同，5张绘图纸。

第一部分   自然选择

步骤

1．  在桌上打开织物“栖息地”，检查小纸片，并记下其颜色。

2．  指定小组中的一名成员为塑料袋看守人。其他所有成员都是“捕食者”，他们的“猎物”是小纸片。看守人时时注意每个捕食者取出的“猎物”数和剩下的“猎物”数。

3．  你背对桌子。看守人将小纸片均匀地撒在织物上，不要让小纸片粘在一起。

4．  你想像自己是“捕食者”，小纸片是你的“猎物”，织物背景是你的生境。每转向桌子一次，选一个小纸片，只用你的眼睛判定它的位置，不要用你的手去触摸小纸片。当你选好一个小纸片时，就把它放在碗内并转过身去。继续这样转身选取，直到织物上只剩下25个小纸片，看守人通知你不要再选取为止。

5．  小心抖动织物，取出“幸存者”小纸片。

6．  将“幸存者”按颜色归类，并把同样颜色的小纸片放在一起。将它们排成一行，记录每行“幸存者”的数目。

7．  假定每个“幸存者”都产生3个后代。在每个“幸存者”下面，放上3个从你们老师的备用小纸片中拿来的小纸片。

8．  将“幸存者”和它们的后代充分混合。像步骤3那样把它们均匀地撒开（不要用“已被吃掉”的小纸片）。

9．  重复选择的全过程步骤3—7。每轮开始时必须记录各种颜色小纸片的总数。

思考与讨论

1．  尽可能用与小纸片颜色相匹配的色笔画出每一代的直方图（共5个直方图）。研究每一代的直方图。在第一代幸存者中是不是一种颜色的小纸片代表多于其他颜色的？为什么你认为这些小纸片是“幸存者”？在第一、二代之间有什么变化（如果有的话）？在第一、第五代之间又有什么变化？

2．  比较原来的和最后的幸存者群体。原来群体中的哪种颜色（如果有的话）在幸存者群体中没有代表？为什么？

3．  检查第五代小纸片的颜色和织物生境的颜色。“幸存者”的颜色与生境的颜色有什么关系？

4．  你的实验结果与自然选择过程有什么关系？

5．  假定没有新的个体迁入栖息地，群体如何随着时间而变化？你的结果与进化有什么关系？

第二部分  变异和环境的改变

步骤

10．用一块颜色与第一块不同的织物，以第一部分用过的100个小纸片开始进行新的一轮捕食者和猎物相互作用的实验。

11．重复步骤3——8五次。

思考与讨论

1．  如果用一种生物能在其环境中生长和繁殖，我们就说它适应其环境。在第一部分中，什么颜色的小纸片“最适应”它的生境？什么颜色的小纸片“最不适应”？

2．  在第二部分中，什么颜色的小纸片“最适应”新环境？什么颜色“最不适应”？与第一部分的小纸片相比有何不同？

3．  生境颜色的变化类似于环境变化。指出尽可能多的环境变化类型的名称来。

4．  后代具有遗传变异的物种如何能在不断改变的环境中存活下来？

5．  如果种群产生的后代全都一样，你认为将会发生什么情况？

进一步的实验

如果不同颜色的新个体迁入到你的群体中，假定生境和捕食者仍然一样，对群体将有什么影响？