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专题11 种群、群落和生态系统
(江苏省新高考基地学校2022-2023学年高三下学期重点热点测试生物试题)布氏田鼠是内蒙古草原的主要害鼠,雨季时种群密度大幅增加。探究降水量影响布氏田鼠种群密度的机制,对草原鼠害的防控具有重要意义。
(1)野外调查布氏田鼠种群密度的常用方法是______,影响田鼠种群数量变化的因素除非生物因素外,还包括________(至少两点)等生物因素。
(2)科研人员以田鼠幼鼠为实验对象开展了野外人工降雨围栏实验(围栏用钢板构成,铁丝网封顶),将相同体重的田鼠幼鼠置于不同样地中,5个月后检测相关指标,结果如图1、图2所示。
①由图1可知________组田鼠体重增幅更大。田鼠体重的增加有利于个体越冬存活、性成熟提前,影响田鼠种群的________,从而直接导致种群密度增加。
②由图2可知,增加降水有利于_________生长,从而改变了其在田鼠食谱中的比例。
(3)随后科研人员在室内模拟围栏内半干旱和增加降水组的食谱,分别饲喂两组田鼠幼鼠,连续一个月后比较两组田鼠体重增幅,得到了与图1一致的结果,说明_______。
(4)进一步研究发现,田鼠食谱变化使其对果糖等营养成分的摄入增加,进而引起其肠道中能合成短链脂肪酸(宿主的主要能源物质之一,与体重增长呈显著正相关)的菌群比例也显著增加。综上研究,请将下列选项排序以解释降水量影响布氏田鼠种群密度的机制。
A.田鼠肠道微生物的菌群比例改变
B.田鼠食谱中不同植物的比例改变
C.田鼠获得的能源物质增加
D.草原植物群落组成改变
降雨量增加→_______→体重增加→种群密度增加(用箭头和字母表示)
(5)若要验证菌群比例变化与田鼠体重变化的因果关系,请从①~③中选择合适的田鼠作为菌群的供体和受体,设计两组菌群移植实验,写出相应的供受体组合________和_______,预期实验结果________。
①增加降水组田鼠 ②半干旱组田鼠 ③抗生素处理的“无菌鼠”
【答案】(1) ①. 标记重捕法 ②. 捕食、种间竞争(种内斗争、寄生等)
(2) ①. 增加降水 ②. 出生率和死亡率 ③. 羊草
(3)增加降水组田鼠体重增幅变大是食谱改变引起的(或田鼠体重增幅变化的差异是由食谱的差异引起的)
(4)D→B→A→C (5) ①. ①③ ②. ②③ ③. ①③组田鼠体重增幅比②③组大
【解析】
【分析】种群的数量特征包括种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例。其中种群密度是最基本的数量特征,出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定种群密度的大小,性别比例直接影响种群的出生率,年龄组成预测种群密度变化。
【小问1详解】
布氏田鼠活动能力强,活动范围大,因此调查布氏田鼠种群密度的常用方法是标记重捕法。影响生物生活的因素有生物因素和非生物因素,生物因素包括:种内关系和种间关系,种内关系又分为种内互助如合作关系和种内竞争如竞争关系;种间关系又有共生、寄生、捕食、种间竞争几种方式。
【小问2详解】
①分析图1可知,增加降水组田鼠体重增幅更大。田鼠体重增加有利于个体存活,可以降低死亡率,育龄个体增多可以提高出生率,即通过影响种群的出生率和死亡率,从而直接导致种群密度增加。
②分析图2可知,增加降水组羊草的相对生物量明显增加,即有利于羊草的生长,其在田鼠食谱中所占比例增加,这样就会避免少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面,有利于增加物种多样性。
【小问3详解】
室内模拟野外半干旱和增加降水组的食谱进行实验,可以排除食谱外其他因素对实验结果的影响,得到了与图1一致的结果,说明增加降水组田鼠体重增幅大是由食谱变化引起(田鼠体重增幅变化的差异是由食谱的差异引起)。
【小问4详解】
降雨量增加,会导致草原植物群落组成改变,从而引起田鼠食谱中不同植物的比例改变,田鼠食谱变化使其对果糖等营养成分的摄入增加,进而引起其肠道中能合成短链脂肪酸(宿主的主要能源物质之一,与体重增长呈显著正相关)的菌群比例也显著增加,因此田鼠获得的能源物质增加,体重增加,种群密度增加。
【小问5详解】
要验证菌群比例变化与田鼠体重变化的因果关系,自变量为菌群比例变化,可以选取增加降水组田鼠和半干旱组田鼠菌群,因此受体应为没有菌群,即田鼠为③抗生素处理的“无菌鼠”,因此设计两组菌群移植实验,一组移植增加降水组田鼠菌群,一组移植半干旱组田鼠菌群,即相应的供受体组合为:①③和②③;由于增加降水,田鼠体重增幅变大,因此①③组田鼠体重增幅比②③组大。
(江苏省新高考基地学校2022-2023学年高三下学期重点热点测试生物试题)群落内两个生态位重叠的物种会向着占有不同的空间、食性、活动时间或其他生态习性