内容正文:
大题04 生物与环境
近年来,我国在生态环境保护方面的研究取得了重要成果,这部分研究与高中生物学教材中的“生物与环境”模块的知识高度契合。我们发现近几年的高考试题或者是以大学教材生态学专业名词的学科情境,或者是以“生态文明建设”和“生态农业”的生产、生活情境为载体,考查考生对“种群数量特征及变化规律”“群落结构特征及演替”“生态环境保护”“生态工程”“生物多样性保护”等核心知识和基本原理的理解和应用,这部分试题的频度在逐年上升,这部分知识也成为生物学高考试题的热点和必考点。
种群密度、种群数量的变化是高频考点之一。这部分题目通常以选择题的形式出现,常结合数学模型进行考查,重点考查考生的模型认知和逻辑推理能力,如2024年山东卷第18题、2023年山东卷第11题和第13题。
群落的结构及演替也是近年来高考的高频考点之一。这部分题目通常以选择题或非选择题的某一小问的形式出现。需要考生结合教材知识,通过演绎推理、归纳概括等科学思维完成作答,选择题如2024年广东卷第13题,2024年河北卷第10题,2024年河北卷第11题,非选择题如 2024年山东卷第24第(2)小问。
人与自然息息相关,生态环境的命题范闹非常广泛,分析近几年的高考试题可以看出,主要对生态工程、生物多样性和生态系统等相关知识进行考查。这类题目的境多来自生产、生活实践,科研文献和大学教材,考查形式既有选择题,也有非选择题。如2024年甘肃卷第12题、2024年河北卷第12题。2023年湖南卷第20题的情境选自生产生活实践,考查考生对生态工程的理解;2023年海南卷第 19题的情境选自科研文献,是对种群、群落和生态系统的综合考查。
另外,调查与实验报告也有可能成为新的题型。总之,以不同情境为载体考查考生对生态学相关知识的理解和应用,是对高中生物学“系统观、信息观、平衡观”等生命观念的落实,促进学生科学思维和科学探究能力提升的同时,渗透生态文明责任意识,这也是我们研究生命现象及其活动规律的落脚点。
典例一:群落的结构和演替
(2023·山东·高考真题)研究群落中植物类群的丰富度时;不仅要统计物种数,还要统计物种在群落中的相对数量。群落中某一种植物的个体数占该群落所有植物个体数的百分比可用相对多度表示。在某退耕农田自然演替过程中,植物物种甲、乙和丙分别在不同阶段占据优势,它们的相对多度与演替时间的关系如图所示。
(1)该群落演替与在火山岩上进行的群落演替相比,除了演替起点的不同,区别还在于该群落演替类型 (答出2点区别即可)
(2)在研究该群落植物类群丰富度的过程中,统计丙的相对数量采用了记名计算法。根据记名计算法适用对象的特点分析,丙的特点是 。
(3)据图分析,第30年至第50年乙种群密度的变化是 (填“增大”“减小”或“不能确定”),原因是 。
(4)该农田退耕前后的变化,说明人类活动对群落演替的影响是 。
【答案】(1)时间短,速度较快
(2)个体较大,种群数量有限
(3) 不能确定 由于30-50年丙的相对多度在增加,故无法确定该群落总的植物个体数的变化,相应的,虽然乙植物占比(相对多度)在减小,但无法确定其具体的种群密度在减小,可能只是丙个体数目增加的更快,占比更多,优势取代
(4)人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行
【分析】初生演替:是指一个从来没有被植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被,但是被彻底消灭了的地方发生的演替。初生演替的一般过程是裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段。
次生演替:原来有的植被虽然已经不存在,但是原来有的土壤基本保留,甚至还保留有植物的种子和其他繁殖体的地方发生的演替,次生演替的一般过程是草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段。
【详解】(1)退耕农田自然演替是在有一定植被的基础上进行的,为次生演替,火山岩上进行的群落演替为初生演替。初生演替比次生演替经历的时间长,速度较缓慢,次生演替的影响因素是要是人类活动,而初生演替的影响因素是自然元素。
(2)记名计算法是指在一定面积的样地中,直接数出各种群的个体数目,这一般用于个体较大、种群数量有限的群落。
(3)群落中某一种植物的个体数占该群落所有植物个体数的百分比可用相对多度表示,第30年至第50年乙种群的相对多度下降,图中纵坐标为相对多度,是该种植物个体数所占百分比,而不是具体的数目,其变化无法直接反映种群密度的变化。由于30-50年丙的相对多度在增加,故无法确定该群落总的植物个体数的变化,相应的,虽然乙植物占比(相对多度)在减小,但无法确定其具体的种群密度在减小,可能只是丙个体数目增加的更快,占比更多,优势取代。
(4)该农田退耕前后的变化,说明人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行。
一、分类概括种间关系
二、辨析群落的空间结构
三、多角度理解生态位
特点
每个物种都有自己在群落中的地位或作用
研究内容
动物
栖息地、食物、天敌及与其他物种的关系等
植物
在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度及与其他物种的关系等
意义
群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位,这有利于不同生物充分利用环境资源,是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果
四、“两看法”判断初生演替和次生演替
注意:垂直分布≠垂直结构
高山上植被的垂直分布是由于海拔升高,温度下降明显,从而导致不同海拔植被(群落)分布不同。如:阔叶林—针叶林—高原草甸—苔原属于四个不同的群落垂直分布。而群落的垂直结构是指同一个群落内不同物种在垂直方向上的分层配置情况。
(2025·山西晋中·三模)2024年11月28日,环绕塔克拉玛干沙漠边缘全长3046公里的绿色阻沙防护带实现全面锁边“合龙”。“锁边”工程主要通过植物的生长来固定沙丘、阻止沙源扩散,恢复生态环境。同时,大力推进具有地方特色的种植业和畜牧业的生态农业改造,促进经济发展与生态保护的双赢,助力惠民富民。请回答下列问题:
(1)在塔克拉玛干沙漠植被恢复进程中,由裸沙经草本植被群落到红柳灌丛群落和胡杨林群落的过程称为 。在恢复后的群落中,每种生物都占据着相对稳定的生态位,意义是 。
(2)植物的覆盖不仅改良土壤,降低了沙尘暴的频率,还提升了区域的生物多样性,为许多受威胁的物种提供了栖息环境,体现了生物多样性的 价值。
(3)随着生态环境的持续改善,野生动物种群数量稳步增长,加快了物质的循环过程,促进植物种类更加多样。动物能加快生态系统物质循环的原因是 (答出2点)。
(4)在生态综合治理区,重点治理草原超载放牧现象,落实草原禁牧轮牧和草畜平衡,保持畜产品的持续高产,增加农牧场收入。从生态系统能量流动的角度分析,实施这些措施的意义是 。
(5)生态环境的恢复带动了周边地区的生态旅游业和农牧业发展,助力当地居民的收入增长,这主要体现了生态工程的 原理。在生态农业改造过程中,若想达到经济发展与生态保护双赢,请根据生态工程的协调原理,提出一条合理的改造建议: 。
【答案】(1) 初生演替(或群落演替) 有利于不同生物充分利用环境资源
(2)间接
(3)动物的取食和消化能够促进物质循环;排出的粪便中的N、P等可供植物吸收利用;呼出的可为植物光合作用补充原料
(4)可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入生态系统的总能量;合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
(5) 整体 尽可能地引入和培植本地物种;引进的物种要适应当地环境,且对当地环境不会造成破坏;引进的物种要考虑有无天敌及是否对其他当地物种形成敌害;引种时考虑每种生物的环境容纳量、种间关系等因素来确定生物的种类和合适比例;划定放牧区域,限定放牧时间和放牧量;进行全面调查评估,根据资源量确定载畜量等
【分析】1、生物多样性的价值:(1)直接价值:对人类有食用、药用和工业原料等使用意义以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的。(2)间接价值:对生态系统起重要调节作用的价值(生态功能)。(3)潜在价值:目前人类不清楚的价值。
2、一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置,占用资源的情况,以及与其他物种的关系等,称为这个物种的生态位。
【详解】(1)在塔克拉玛干沙漠植被恢复进程中,随时间推移发生一个群落被另一个群落代替的过程,叫作群落演替,沙漠中演替的起点是裸沙,属于初生演替;一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置,占用资源的情况,以及与其他物种的关系等,称为这个物种的生态位,在恢复后的群落中,每种生物都占据着相对稳定的生态位,意义是有利于不同生物充分利用环境资源。
(2)植物的覆盖不仅改良土壤,降低了沙尘暴的频率,还提升了区域的生物多样性,为物种提供了栖息环境,主要体现在生态系统功能等方面的调节,体现了生物多样性的间接价值。
(3)动物作为生态系统的消费者,能够加快生态系统的物质循环,具体表现为动物的取食和消化能够促进物质循环,排出的粪便中的N、P等可供植物吸收利用,呼出的可为植物光合作用补充原料。
(4)从生态系统功能的角度分析,落实草原禁牧轮牧和草畜平衡,有利于提高草原生产力,充分利用牧草所提供的能量,且根据草场的能量流动特点,合理确定草场的载畜量,才能保持畜产品的持续高产,故实施这些措施的意义是可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入生态系统的总能量;合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
(5)进行生态环境的恢复,不仅要考虑自然生态系统的规律,同时要考虑经济和社会等系统的影响力,这主要体现了生态工程的整体原理;若想达到经济发展与生态保护双赢,根据生态工程的协调原理,尽可能地引入和培植本地物种;引进的物种要适应当地环境,且对当地环境不会造成破坏;引进的物种要考虑有无天敌及是否对其他当地物种形成敌害;引种时考虑每种生物的环境容纳量、种间关系等因素来确定生物的种类和合适比例;划定放牧区域,限定放牧时间和放牧量;进行全面调查评估,根据资源量确定载畜量等。
典例二:生态系统与环境保护
(2021·山东·高考真题)海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,M、N 表示营养级。
(1)估算海参种群密度时常用样方法,原因是 。
(2)图中 M 用于生长、发育和繁殖的能量为 kJ/(m2•a)。由 M 到 N 的能量传递效率为 %(保留一位小数),该生态系统中的能量 (填:“能”或 “不能”)在 M 和遗体残骸间循环流动。
(3)养殖的海带数量过多,造成牡蛎减产,从生物群落的角度分析,原因是 。
(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理,依据这一原理进行海水立体养殖的优点是 。在构建海水立体养殖生态系统时,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例,这样做的目的是 。
【答案】 海参活动能力弱,活动范围小 2488 6.3 不能 由于海带的竞争,浮游植物数量下降,牡蛎的食物减少,产量降低 能充分利用空间和资源 维持生态系统的稳定性,保持养殖产品的持续高产(实现生态效益和经济效益的可持续发展)
【分析】群落的结构包括垂直结构和水平结构:
垂直结构:在垂直方向上,大多数群落(陆生群落、水生群落)具有明显的分层现象,植物主要受光照、温度等的影响,动物主要受食物的影响。
水平结构:由于不同地区的环境条件不同,即空间的非均一性,使不同地段往往分布着不同的种群,同一地段上种群密度也有差异,形成了生物在水平方向上的配置状况。
能量流动的过程:
①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能;
②流向下一营养级;
③遗体残骸、粪便等被分解者分解;
④未被利用:包括生物每年的积累量,也包括动植物残体以化学燃料形式被储存起来的能量。
即一个营养级所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一营养级同化的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量。
M同化的能量是3281+2826=6107,N同化的能量是386。
【详解】(1)海参由于活动范围小,活动能力弱,所以常用样方法测定种群密度。
(2)生长、发育和繁殖的能量=同化的能量-呼吸作用消耗的能量=3281+2826-3619=2488 kJ/(m2•a);由 M到N的能量传递效率为386÷(3281+2826)≈6.3%,能量流动的方向是单向的不能循环。
(3)牡蛎以浮游植物为食,由于海带的竞争,浮游植物数量下降,牡蛎的食物减少,所以产量降低。
(4)海水立体养殖利用了群落结构的特点,优点是能充分利用空间和资源;由于空间和资源是有限的,所以在构建海水立体养殖生态系统时,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例,维持生态系统的稳定性,保持养殖产品的持续高产。
【点睛】本题解答时需要考生识记种群密度的测定方法、群落结构的知识,根据图中数据掌握生态系统能量流动的过程和相关的计算,牢记能量流动是单向的,不能循环。
一、生态系统的结构与功能
(1)据同化类型判断生态系统功能类群
(2)分析能量在各营养级间流动过程
①同化量=摄入量-粪便量。同化量-呼吸量= 用于自身生长、发育和繁殖的能量 。
②一个营养级粪便中的能量不属于该营养级的同化量,而属于上一个营养级同化量中“流向分解者”的一部分。
③最高营养级能量去路的特殊性:最高营养级的能量少了传递给下一个营养级这一去路。
(3)掌握碳循环的过程
(4)图解生态系统中的3类信息、3种作用及2个应用
二、生态系统的稳定性和生物多样性
(1)生态系统的稳定性
①生态平衡:结构平衡、功能平衡、 收支 平衡。
生态系统的稳定性:维持生态平衡的能力。
②抵抗力稳定性与自我调节能力的关系——正相关
(2)
(3)生物多样性的价值、丧失原因及保护措施
三、理解生态工程的四个基本原理
(2025·河北石家庄·一模)秋冬季天干物燥,是森林火灾多发季节。回答下列问题:
(1)火灾导致树木死亡,造成林冠层出现空隙,称为林窗。森林中不同区域形成林窗,导致不同区域的生物分布表现为斑块状和镶嵌性,这属于群落的 结构。
(2)森林局部火灾后仍能逐步恢复原状,这是 调节的结果,它是生态系统具备自我调节能力的基础。
(3)森林火灾后,森林中许多动物的种群密度会降低,从动植物关系的角度分析,原因是 。因严重火灾导致大部分植被被破坏的地区,可以通过植树造林加快森林生态系统的恢复,植树时应选择多种适应该地区气候和土壤条件的树种,这遵循了生态工程的 原理。
(4)研究发现,火灾后恢复初期的森林生态系统中只有三个营养级,其能量流动的关系如图所示,其中a、b、c、d表示不同的生理过程对应的能量数值, A、B、C、D表示生态系统中的部分组成成分。
①初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量可用代数式 表示。图中的d表示 。
②研究人员调查了该森林生态系统一年内的能量流动,结果如下表(单位:)。该生态系统未利用的能量约为 。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
分解者
流入能量
——
呼吸作用
【答案】(1)空间
(2)负反馈
(3) 食物资源减少和栖息地破坏 协调
(4) a2-b2 分解者通过分解作用散失的能量 1.03×108
【分析】1、生产者同化的能量=生产者呼吸消耗的能量+生产者自身生长、发育和繁殖的能量=生产者呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+流向分解者的能量+未被利用的能量。
2、初级(次级、三级……)消费者的同化的能量=初级(次级、三级……)消费者的摄入量-初级(次级、三级……)消费者的粪便量=初级(次级、三级……)消费者呼吸消耗的能量+初级(次级、三级……)消费者自身生长、发育和繁殖的能量=初级(次级、三级……)消费者呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+流向分解者的能量+未被利用的能量。最高营养级没有流向下一营养级的能量。
【详解】(1)根据题意信息可知,森林中不同区域形成林窗,导致不同区域的生物分布表现为斑块状和镶嵌性,这属于群落的空间结构。
(2)负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础,森林局部火灾后仍能逐步恢复原状,这是负反馈调节的结果。
(3)森林火灾后,森林中许多动物的种群密度会降低,这是因为很多动物的食物资源减少和栖息地破坏。在生态工程建设时,需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。因严重火灾导致大部分植被被破坏的地区,可以通过植树造林加快森林生态系统的恢复,植树时应选择多种适应该地区气候和土壤条件的树种,这遵循了生态工程的协调原理。
(4)①根据图示信息可知,A为生产者,B为初级消费者,C为次级消费者。a代表了同化的能量,b代表了呼吸作用散失的能量,c代表流入分解者的能量,d表示分解者通过分解作用散失的能量。同化的能量=呼吸消耗的能量+自身生长、发育和繁殖的能量=呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+流向分解者的能量+未被利用的能量。因此,初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量可用a2-b2表示。
②根据图表信息可知,该生态系统一年内,总流入能量为9.8×108J.m-2.a-1,总呼吸消耗为6.1×108+8.1×107+1.6×107+1.7×108=8.77×108J.m-2.a-1,该生态系统未利用的能量等于总流入能量-总呼吸消耗=1.03×108J.m-2.a-1。
典例三:种群的数量特征和数量变化
(2025·山东青岛·一模)绿花百合生长在海拔1400米至2250米的山坡林下,花呈绿白色,气味芳香,观赏性强,具有较高的研究和开发利用价值,是国家二级重点保护野生植物。
(1)绿花百合所在生物群落中决定地上植物分层的环境因素主要是 ;决定植物地下分层的环境因素则是 等。绿花百合除观赏外,它的鳞茎也可供药用,这体现了生物多样性的 价值。
(2)百合叶螟会在百合叶子背面产卵,导致叶子出现褐色的斑点,影响其生长和美观。调查虫卵密度的常用方法是 。百合叶螟大量繁殖会导致百合大量死亡,从生态平衡的角度分析,生态系统的 平衡受到破坏。
(3)研究小组研究了百合叶螟种群数量与被捕食率、补充率的关系,模型如图所示。被捕食率是指百合叶螟被其天敌捕食的比率;补充率是指在没有被捕食的情况下,百合叶螟增长的比率。当其种群数量介于m与n之间时,种群数量会逐渐稳定在 (填“m”或“n”),判断依据是 。
(4)某研究小组从百合生长的土壤中分离到一种单细胞真菌,配制了5mL样液,对样液进行100倍稀释后,用血细胞计数板对其进行计数,结果如图。样液中真菌的个数约为 个。
【答案】(1) 光照、温度 水分、无机盐 直接
(2) 样方法 结构
(3) m 被捕食率大于补充率,种群数量会逐渐下降而后稳定在m
(4)3109
【分析】题图分析:图中显示的种群数量变化情况为,m点之前种群数量增加,m点之后种群数量下降,逐渐在m点稳定下来,n点时种群数量达到平衡,高于n点之后种群数量增大,p点达到新的平衡点,高于p点之后,种群数量下降,然后在p点稳定。
【详解】(1)绿花百合所在生物群落中决定地上植物分层的环境因素主要是光照、温度;决定植物地下分层的环境因素则是水、无机盐等。绿花百合除观赏外,它的鳞茎也可供药用,这体现了生物多样性的直接价值。
(2)虫卵几乎无活动能力,所以调查虫卵密度的常用方法是样方法。百合叶螟大量繁殖会导致百合大量死亡,会打破生态系统的各组分的平衡,进而使生态系统的结构平衡遭到破坏。
(3)当吹绵蚧种群数量介于m与n之间时,补充率小于被捕食率,种群数量减少,最后维持在m点。
(4)据图可知,一个中方格内有24个单细胞真菌,因此一个大方格内单细胞真菌的数量为2425=600个,一个方格的样本的体积为0.1mm3,0.1mm3=0.0001cm3=0.0001mL,则1mL样液中真菌的数量为600104100=6108个,5mL样液中,单细胞真菌的数量为56108=3109个。
一、生态数据调查方法汇总
(1)估算法
(2)逐个计数法:适用于分布范围较小,个体较大的种群。
二、生态数据调查方法误差分析
三、“S”形增长的不同曲线模型分析
四、坐标模型中K值确认与λ值变动分析
(1)K值确认:K值即一定的环境条件所能维持的种群最大数量——实际环境中种群数量往往在K值上下波动,如图所示:
(2)λ值变动分析:种群数量每年以一定的倍数增长,第二年数量为第一年的λ倍,由此,若λ=1,则种群数量不变(稳定);若λ>1,则种群数量增长;若λ>1且恒定时种群数量呈“J”形增长;若λ<1,则种群数量下降。如图所示:
(2024·福建·高考真题)珍稀濒危植物留坝槭为落叶乔木。为制定针对性的保护方案,科研人员调查了某留坝槭天然种群,发现少量留坝槭个体散生在总面积约17000m2的落叶阔叶林中,受其他植物遮阴的影响,成树长势不佳,仅7株成树可正常开花结果,且种子存在败育率高、萌发率低等问题。该种群年龄结构和各年龄阶段的死亡率统计结果如图所示。
注:树龄用胸径表示,幼苗(胸径<2.5cm);幼树(2.5cm≤胸径<12.5cm);成树(胸径≥12.5cm)。
回答下列问题:
(1)为准确掌握该地留坝槭的种群数量,采用的调查方法是 。
(2)该地留坝槭面临的主要生存压力来自种间竞争而非种内竞争,依据是 。
(3)据图分析,该留坝槭种群的年龄结构为 ,但种群处于衰退状态。从种群数量特征的角度分析,该种群衰退的原因是 。
(4)为提高该地留坝槭的种群数量,可采取的措施是 (答出2点)。
【答案】(1)逐个计数
(2)留坝槭种群密度小,种内竞争弱;受其他植物遮阴影响,在种间竞争中处于劣势
(3) 增长型 种子少且萌发率低导致出生率低,幼树向成树过渡阶段的死亡率高
(4)人工培育留坝槭幼苗后移栽到该地;适度采伐或修剪对留坝槭遮阴的植物
【分析】【关键能力】
(1)信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
种群数量调查方法
体型较大的生物种群,数量比较少,分布范围比较小时,可用逐个计数法调查种群数量
留坝槭为落叶乔木,现存数量较少,分布在总面积约17000m2的落叶阔叶林中,可逐个计数
影响种群数量的因素
种群数量大时,种内竞争激烈,种间生态位重叠度高的时候,种间竞争激烈
留坝槭现存数量较少,受其他植物遮阴的影响,成树长势不佳,在与其它植物的竞争中处于劣势
种群年龄结构及种群数量变化原因
根据幼年、中年及老年个体数量的关系,种群的年龄结构分为增长型、稳定型及衰退型
幼苗和幼树的个体数量相对较多,成树数量较少,成树可正常开花结果,且种子存在败育率高、萌发率低,种群处于衰退状态
提高种群数量措施
影响种群数量的因素有密度制约因素和非密度制约因素
造成种群衰退的原因是种子存在败育率高、萌发率低的情况,及受其他植物遮阴的影响,成树长势不佳。则可从造成种群数量衰退的原因的角度找措施
(2)逻辑推理与论证:
【详解】(1)为准确掌握该地留坝槭的种群数量,针对范围小,个体较大的种群采用的调查方法是逐个计数;
(2)由题意可知,留坝槭种群密度小,因此种内竞争弱;少量留坝槭个体散生在总面积约17000m2的落叶阔叶林中,受其他植物遮阴的影响,成树长势不佳,仅7株成树可正常开花结果,且种子存在败育率高、萌发率低等问题,由此可见,留坝槭种群受其他植物遮阴影响,在种间竞争中处于劣势。因此可判断该地留坝槭面临的主要生存压力来自种间竞争而非种内竞争。
(3)从图中可以看出,幼苗和幼树的个体数量相对较多,成树数量较少,这种年龄结构属于增长型;种群衰退的原因从种群数量特征角度分析,虽然年龄结构为增长型,但成树数量少且只有7株成树可正常开花结果,种子还存在败育率高、萌发率低等问题,这会导致出生率低,幼树向成树过渡阶段的死亡率高,从而使种群处于衰退状态。
(4)为提高该地留坝槭的种群数量,可以采取的措施有:适度采伐或修剪,减少其他植物对留坝槭的遮阴,改善其光照条件;对留坝槭的种子进行人工培育,提高种子的萌发率;人工培育留坝槭幼苗后移栽到该地;对成树进行保护,提高其开花结果率等。
1.(2024·山东·高考真题)研究群落时,不仅要调查群落的物种丰富度,还要比较不同群落的物种组成。β多样性是指某特定时间点,沿某一环境因素梯度,不同群落间物种组成的变化。它可用群落a和群落b的独有物种数之和与群落a、b各自的物种数之和的比值表示。
(1)群落甲中冷杉的数量很多,据此 (填“能”或“不能”)判断冷杉在该群落中是否占据优势。群落甲中冷杉在不同地段的种群密度不同,这体现了群落空间结构中的 。从协同进化的角度分析,冷杉在群落甲中能占据相对稳定生态位的原因是 。
(2)群落甲、乙的物种丰富度分别为70和80,两群落之间的β多样性为0.4,则两群落的共有物种数为 (填数字)。
(3)根据β多样性可以科学合理规划自然保护区以维系物种多样性。群落丙、丁的物种丰富度分别为56和98,若两群落之间的β多样性高,则应该在群落 (填“丙”“丁”或“丙和丁”)建立自然保护区,理由是 。
【答案】(1)不能 水平结构 冷杉与无机环境以及其他物种在长期的自然选择过程中相互影响,共同进化,形成了相对稳定的生态关系
(2)45
(3) 丙和丁 丙和丁特有的物种多,在群落丙和丁建立自然保护区,可以保护更多的物种,维系物种多样性
【分析】由题意可知,β多样性可用群落a和群落b的独有物种数之和与群落a、b各自的物种数之和的比值表示,则计算两群落共有物种数,可以使用以下公式:共有物种数=(群落甲物种数+群落乙物种数)×β多样性。
【详解】(1)判断冷杉是否占据优势,不能仅仅根据数量多少,还需要考虑其他因素,如冷杉在群落中的生态作用、与其他物种的关系等。群落空间结构包括水平结构和垂直结构,冷杉在不同地段的种群密度不同,体现了群落的水平结构。冷杉能在群落甲中占据相对稳定的生态位,是因为它与无机环境以及其他物种之间存在相互影响,通过协同进化,冷杉适应了群落的环境,与其他物种形成了相对稳定的生态关系。
(2)由题意可知,β多样性可用群落a和群落b的独有物种数之和与群落a、b各自的物种数之和的比值表示,则计算两群落共有物种数,可以使用以下公式:独有物种数之和=(群落甲物种数+群落乙物种数)×β多样性,将题目中的数据代入公式,得到:独有物种数之和=(70 + 80) ×0.4 = 60,因此,两群落共有物种数为[70 + 80-60]/2=45。
(3)β多样性高表示两群落之间的物种组成差异较大,丙和丁特有的物种多,在这种情况下,在群落丙和丁建立自然保护区可以保护更多的物种。这是因为自然保护区的建立可以保护物种的栖息地和生态环境,减少人类活动对物种的干扰和破坏,从而维系物种的多样性。在群落丙和丁建立自然保护区,可以将两个群落的物种都纳入保护范围,更好地保护生物多样性。
2.(2022·山东·高考真题)在一个群落中随机选取大量样方,某种植物出现的样方数占全部样方数的百分比为该物种的频度,频度分级标准如表所示。在植物种类分布均匀且稳定性较高的生物群落中,各频度级植物物种数在该群落植物物种总数中的占比呈现一定的规律,如图所示。
(1)若植物甲为该群落的优势种,则植物甲的频度最可能属于 级,而调查发现该频度级中的植物乙不是优势种,则乙的种群密度和分布范围的特点分别是 、 。
(2)若某草地植物物种的频度级符合上图所示比例关系,且属于D频度级的植物有16种,则该草地中植物类群的丰富度为 种。
(3)若研究植物甲的生态位,通常需要研究的因素有______(填标号)。
A.甲在该区域出现的频率 B.甲的种群密度
C.甲的植株高度 D.甲与其他物种的关系
(4)随着时间的推移,群落可能会发生演替。群落演替的原因是 。
【答案】(1) E 小 广
(2)200
(3)ABCD
(4)环境不断变化;生物本身不断的繁殖,迁移或者迁徙;种内与种间关系的改变;人类活动的干扰
【分析】生态位:
1、概念:一个物种在群落中的地位和作用,包括所处的空间位置、占用资源的情况以及与其他物种的关系等。
2、研究内容: (1) 植物:在研究领域内的出现频率、种群密度、植株高度以及与其他物种的关系等。(2) 动物:栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。
【详解】(1)优势种是指群落中占优势的种类,它包括群落每层中在数量上最多、体积上最大、对生境影响最大的种类,而某种植物出现的样方数占全部样方数的百分比为该物种的频度,因此若植物甲为该群落的优势种,则植物甲的频度最可能属于E级。调查发现E级中的植物乙不是优势种,说明植物乙的种群密度小,同时说明植物乙在整个群落中分布范围广。
(2)由图可知,D频度级物种数所占百分比为8%,属于D频度级的植物有16种,则该草地中植物类群的丰富度为16÷8%=200种。
(3)研究植物的生态位,通常要研究它在该区域出现的频率、种群密度、植株高度等特征,同时也要研究它与其他物种的关系。
故选ABCD。
(4)群落演替的原因:①环境不断变化,为群落中某些物种提供有利的繁殖条件,但对另一些物种生存产生不利影响。②生物本身不断的繁殖,迁移或者迁徙。③种内与种间关系的改变。④人类活动的干扰:人对生物群落的影响远远超过其他的自然因素。
3.(2020·山东·高考真题)与常规农业相比,有机农业、无公害农业通过禁止或减少化肥、农药的使用,加大有机肥的应用,对土壤生物产生了积极的影响。某土壤中部分生物类群及食物关系如图所示,三种农业模式土壤生物情况如表所示。
取样深度(cm)
农业模式
生物组分(类)
食物网复杂程度(相对值)
0-10
常规农业
15
1.06
有机农业
19
1.23
无公害农业
17
1.10
10-20
常规农业
13
1.00
有机农业
18
1.11
无公害农业
16
1.07
(1)土壤中的线虫类群丰富,是土壤食物网的关键组分。若捕食性线虫为该土壤中的最高营养级,与食细菌线虫相比,捕食性线虫同化能量的去向不包括 。 某同学根据生态系统的概念认为土壤是一个生态系统,其判断依据是 。
(2)取样深度不同,土壤中生物种类不同,这体现了群落的 结构。 由表中数据可知,土壤生态系统稳定性最高的农业模式为 ,依据是 。
(3)经测定该土壤中捕食性线虫体内的镉含量远远大于其他生物类群,从土壤生物食物关系的角度分析,捕食性线虫体内镉含量高的原因是 。
(4)植食性线虫主要危害植物根系,研究表明,长期施用有机肥后土壤中植食性线虫的数量减少,依据图中信息分析,主要原因是 。
【答案】 流入下一个营养级 土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体 垂直 有机农业 生物组分多,食物网复杂程度高 镉随着食物链的延长逐渐积累 长期施用有机肥后腐生细菌增加使食细菌线虫增加,引起捕食性线虫增加,植食性线虫因被大量捕食而减少,减少量多于其因植物根系增长而增加的量
【分析】1、生态系统的概念:由生物群落与无机环境相互作用而形成的统一整体,叫做生态系统。
2、生态系统能量流动的去向:一个营养级的生物所同化着的能量一般用于4个方面:一是呼吸消耗;二是用于生长、发育和繁殖,也就是贮存在构成有机体的有机物中。贮存在有机体的有机物中能量有一部分是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉;另一部分是流入下一个营养级的生物体内,及未被利用的部分。
3、生态系统的稳定性:生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力,叫做生态系统的稳定性。生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性,一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其自我调节能力就越强,抵抗力稳定性就越高。
4、群落的空间结构:包括垂直结构和水平结构。群落的垂直结构指群落在垂直方面的配置状态,其最显著的特征是成层现象,即在垂直方向分成许多层次的现象。影响植被分层的主要因素是阳光,影响动物分层的主要因素是栖息空间和食物。群落的水平结构指群落的水平配置状况或水平格局,其主要表现特征是镶嵌性。影响群落水平结构的因素包括地形的变化、土壤的湿度、盐碱度的差异性、光照强度的不同、生物自身的生长特点不同以及人与动物的影响等。
【详解】(1)根据以上分析可知,一个营养级的生物所同化着的能量一般用于4个方面:一是呼吸消耗;二是分解者分解;三是流入下一营养级;四是未利用的能量。根据图示可知图中捕食性线虫处于最高营养级,因此与食细菌线虫相比同化能量的去向不包括流入下一营养级。根据以上生态系统的概念分析可知,土壤是由各类土壤生物组成的生物群落与土壤非生物环境相互作用构成的统一整体,因此属于生态系统。
(2)根据以上分析可知,群落的空间结构包括垂直结构和水平结构,垂直结构的特点是分层现象,水平结构的特点是镶嵌分布,因此土壤中深度不同,土壤动物的不同体现了明显的分层现象,属于群落的垂直结构。生态系统稳定性与自我调节能力有关,一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其自我调节能力就越强,稳定性就越高,因此分析表中数据可知,有机农业土壤中生物组分多,食物网复杂程度高,是土壤生态系统稳定性最高的农业模式。
(3)生物富集作用亦称“生物放大作用”。指通过生态系统中食物链或食物网的各营养级的传递,某些污染物,如放射性化学物质和合成农药等,在生物体内逐步浓集增大的趋势。而且随着营养级的不断提高,有害污染物的浓集程度也越高,因此土壤中的污染物铬随着食物链延长逐渐积累,出现富集现象,在最高营养级生物捕食性线虫体内含量最高。
(4)根据图中信息可知,长期施用有机肥后,土壤中腐生细菌数量增加,导致食细菌线虫数量增加,在食物网中引起捕食性线虫数量的增加,这使得植食性线虫由于被大量捕食而数量减少,且减少量多与因植物根系增长而增加的数量。
【点睛】本题考查生态系统和群落的知识点,要求学生掌握生态系统的概念和生态系统能量流动的过程,特别是把握生态系统能量流经每一营养级的去向,理解生态系统的稳定性及其原因,识记并理解群落的空间结构及其特点,这是该题考查的重点。
4.(2025·浙江·高考真题)浙江某地古杨梅复合种养系统以杨梅栽培为核心,在杨梅林中适度混载茶树,放养鸡、蜜蜂等生物,这种可持续发展的复合种养模式,是重要的农业文化遗产。回答下列问题:
(1)杨梅林中搭配种植茶树,使群落水平方向上出现 现象,让这两种经济树种在同群落中实现 ,达到共存。
(2)林中养蜂能促进植物的授粉与结实。蜜蜂之间借助“舞蹈”相互交流,这种方式传递的信息属于 。林下养鸡有助于除草、除虫,鸡粪可为系统提供肥料,但鸡的最大放养量不宜超过 。从能量流动角度分析,鸡吃昆虫与吃相同质量的杂草相比,消耗该生态系统生产者的 更多,原因是 。
(3)杨梅复合种养系统与单一杨梅林相比,可获得杨梅、茶叶、鸡和蜂蜜等更多农产品。从物质循环角度分析,复合种养系统实现了 。从能量流动角度分析,复合种养系统的意义有 (答出2点即可)。
【答案】(1) 镶嵌分布 生态位分化
(2) 行为信息 环境容纳量/K值 用于生长发育、繁殖的能量(净初级生产量) 能量逐级递减,食物链环节越多消耗的能量越多
(3) 资源多层次和循环利用 提高系统对光能的利用率,使能量更多流向对人类有益的部分
【分析】群落的垂直结构指群落在垂直方面的配置状态,其最显著的特征是分层现象,即在垂直方向分成许多层次的现象。群落的水平结构指群落的水平配置状况或水平格局,其主要表现特征是镶嵌性。
【详解】(1)杨梅林中搭配种植茶树,使群落水平方向上出现镶嵌分布现象,让这两种经济树种在同群落中实现生态位位的分化,减弱竞争,达到共存。
(2)林中养蜂能促进植物的授粉与结实。蜜蜂之间借助“舞蹈”相互交流,这种方式传递的信息属于行为信息。林下养鸡有助于除草、除虫,鸡粪可为系统提供肥料,但鸡的最大放养量不宜超过环境容纳量。生产者同化量中的能量一部分呼吸作用消耗了,一部分流向下一营养级,而鸡吃昆虫与吃相同质量的杂草相比,消耗该生态系统生产者的用于生长发育、繁殖的能量更多,原因是能量逐级递减,食物链环节越多消耗的能量越多。
(3)杨梅复合种养系统与单一杨梅林相比,可获得杨梅、茶叶、鸡和蜂蜜等更多农产品。从物质循环角度分析,复合种养系统实现了资源多层次和循环利用。从能量流动角度分析,复合种养系统提高系统对光能的利用率,使能量更多流向对人类有益的部分。
5.(2024·天津·高考真题)海洋生态系统的结构与功能研究对渔业资源管理具有指导意义。渤海十年间相关调查数据统计如下。
表1 渤海生态系统各营养级间的转换效率*(%)
营养级
十年前
当前
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
浮游植物
6.7
14.7
18.6
19.6
8.9
19.9
25.0
23.5
碎屑
7.2
15.4
18.8
19.7
6.8
21.3
24.5
23.9
转换效率为相邻两个营养级间生产量(用于生长、发育和繁殖的能量)的比值
(1)捕食食物链以浮游植物为起点,碎屑食物链以生物残体或碎屑为起点,两类食物链第Ⅱ营养级的生物分别属于生态系统的 和 。
(2)由表1可知,当前捕食食物链各营养级间的转换效率比十年前 ,表明渤海各营养级生物未被利用的和流向碎屑的能量 。
(3)“总初级生产量/总呼吸量”是表征生态系统成熟度的重要指标,数值越小,成熟度越高,数值趋向于1时,生态系统中没有多余的生产量可利用。据此,分析表2可知, 时期渤海生态系统成熟度较高,表示 减少,需采取相应管理措施恢复渔业资源。
表2 渤海生态系统特征[t/(km2·a)]
系统特征
十年前
当前
总初级生产量*
2636
1624
总呼吸量
260
186
*总初级生产量表征生产者通过光合作用固定的总能量
【答案】(1) 消费者 分解者
(2) 高 减少
(3) 当前 剩余生产量(或多余的生产量,或可利用生产量)
【分析】1、生态系统的结构包括四种组成成分(非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者)和营养结构(食物链和食物网)。
2、流入生态系统的总能量指生态系统里所有的生产者固定的能量, 能量在沿食物链传递的平均效率为10%~20%,即一个营养级中的能量只有10%~20%的能量被下一个营养级所利用。
【详解】(1)捕食食物链以浮游植物为起点,该类食物链第Ⅱ营养级的生物属于生态系统的消费者; 碎屑食物链以生物残体或碎屑为起点,该类食物链第Ⅱ营养级的生物属于生态系统的分解者。
(2)分析表1数据可知,当前捕食食物链各营养级间的转换效率比十年前高,即相邻两个营养级间用于生长、发育和繁殖的能量的比值更高,说明渤海各营养级生物未被利用的和流向碎屑的能量减少。
(3)分析表2数据可知,十年前生态系统成熟度=总初级生产量/总呼吸量= 2636÷260 = 10.14 ,当前生态系统成熟度= 1624÷186= 8.73,数值更小,所以当前时期渤海生态系统成熟度较高,表示生态系统中多余的生产量减少,需要采取相应管理措施恢复渔业资源。
6.(2024·海南·高考真题)海南海防林包括本土自然林中的青皮林、人工种植的木麻黄林等,是海岸沿线防风固沙的重要生态屏障。回答下列问题:
(1)青皮植株高大、分枝茂盛、根系发达。青皮林被当地人称为“雨神”,表明青皮林除了防风固沙外,还具有 的生态功能(答出1点即可)。
(2)石梅湾青皮林中,青皮的相对密度为0.93,其他树种为0.07,说明青皮在该群落中处于 地位。在青皮种群数量中,幼苗占53%,幼树占40%,成树占7%,说明该种群的年龄结构为 型。
(3)海南有多个不同的青皮种群,若将其他种群的青皮引入石梅湾青皮林,可提高石梅湾青皮种群的 多样性。
(4)外来物种木麻黄能释放出化学物质,抑制周围其他植物生长,这是木麻黄林稳定性低的重要因素,原因是 。
(5)为了提升海防林的稳定性,促进人工木麻黄林逐渐转变为本土自然海防林,从群落演替的角度考虑,可采取的措施是 。
【答案】(1)调节气候
(2) 优势 增长
(3)基因
(4)木麻黄抑制周围其他植物生长,导致物种丰富度降低,营养结构简单,自我调节能力弱
(5)减少人为干扰,让群落自然演替;引入本土植物,增加物种丰富度等
【分析】森林生态系统具有多种生态功能,比如保持水土、涵养水源、净化空气、调节气候、防风固沙、维持生物多样性等。
【详解】(1)青皮林被称为 “雨神”,说明青皮林能够增加空气湿度,调节气候,具有调节气候的生态功能。
(2)青皮的相对密度为0.93,其他树种为0.07,说明青皮在该群落中处于优势地位。青皮种群中幼苗占53%,幼树占 40%,成树占 7%,幼龄个体数量多,老龄个体数量少,说明该种群的年龄结构为增长型。
(3)海南有多个不同的青皮种群,若将其他种群的青皮引入石梅湾青皮林,可增加青皮的基因种类,从而提高石梅湾青皮种群的基因多样性。
(4)外来物种木麻黄能释放出化学物质,抑制周围其他植物生长,这会导致物种丰富度降低,营养结构简单,自我调节能力弱,所以木麻黄林稳定性低。
(5)为了提升海防林的稳定性,促进人工木麻黄林逐渐转变为本土自然海防林,从群落演替的角度考虑,可以减少人为干扰,让群落自然演替;或者引入本土植物,增加物种丰富度等。
7.(2024·重庆·高考真题)热带雨林是陆地生态系统中生物多样性最丰富的森林类型之一。
(1)用于区别不同群落的重要特征是 。热带雨林独特的群落结构特征有 (答一点)。
(2)群落的丰富度可用样方法进行测定,取样面积要基本能够体现出群落中所有植物的种类(即最小取样面积)。热带雨林的最小取样面积应 (填“大于”“等于”或“小于”)北方针叶林。
(3)研究发现,热带雨林优势树种通过“同种负密度制约”促进物种共存,维持极高的生物多样性。
①题图所示为优势树种的“同种负密度制约”现象,对产生这种现象的合理解释是 (填选项)。
a.母树附近光照不足,影响了幼苗存活
b.母树附近土壤中专一性致病菌更丰富,导致幼苗死亡率上升
c.母树附近其幼苗密度过高时,释放化学信息影响幼苗的存活率
d.母树附近捕食者对种子的选择性取食强度加大,降低了种子成为幼苗的概率
e.母树附近凋落叶阻止了幼苗对土壤中水分和养分的吸收,降低了幼苗的存活率
A.abd B.ace C.bcd D.cde
②“同种负密度制约”维持热带雨林极高生物多样性的原因是 。
(4)热带雨林是“水库、粮库、钱库、碳库”,这一观点体现了生物多样性的 价值。
【答案】(1) 物种组成 垂直分层多且复杂(或树冠不齐,分层不明显)
(2)大于
(3) C 优势树种降低其周围幼苗种群密度,为其他物种提供了生存空间和资源
(4)直接和间接
【分析】【关键能力】
(1)信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
区别不同群落的重要特征
群落的物种组成
物种组成是群落的最基本特征,所以用于区别不同群落的重要特征是群落的物种组成
热带雨林的最小取样面积
样方法
相对于北方针叶林,热带雨林物种丰富度较高,所以为体现出群落中所有植物的种类,最小取样面积应该大于北方针叶林
热带雨林独特的群落结构特征
群落的结构
热带雨林降雨比较丰富,所以独特群落结构特征有垂直分层多且复杂(或树冠不齐,分层不明显)
(2)逻辑推理与论证
【详解】(1)物种组成是群落的最基本特征,所以用于区别不同群落的重要特征是群落的物种组成;
热带雨林降雨比较丰富,所以特的群落结构特征有垂直分层多且复杂(或树冠不齐,分层不明显)。
(2)相对于北方针叶林,热带雨林物种丰富度较高,所以为体现出群落中所有植物的种类,最小取样面积应该大于北方针叶林。
(3)从图中看出,后代与母树的距离越远,种子数量越少,后代存活的概率越高,这是“同种负密度制约”现象。
a“同种负密度制约”现象,可以维持较高的生物多样性,说明母树周围也存在光照且能够满足其他物种的生存,说明该现象不是由于光照不足造成,a错误;
b、母树附近土壤中专一性致病菌更丰富,可以使同种的生物不能存活,导致幼苗死亡率上升,引起“同种负密度制约”现象,b正确;
c、母树附近其幼苗密度过高时,可能会释放化学信息影响幼苗的存活率,使周围的本物种数目减少,符合题意,c正确;
d、母树附近可能存在捕食者对种子的选择性取食强度加大,使母树周围本物种种子数目减少,符合题意,d正确;
e、如果母树附近凋落叶阻止了幼苗对土壤中水分和养分的吸收,降低了幼苗的存活率,则其他物种也不能生存,不符合题意,e错误。
bcd正确。
故选C。
“同种负密度制约”使母树周围的同种生物减少,优势树种降低其周围幼苗种群密度,为其他物种提供了生存空间和资源。
(4)热带雨林是水库、粮库、钱库体现了生物多样性的直接价值,而碳库则体现了生物多样性的间接价值。
8.(2024·北京·高考真题)花葵的花是两性花,在大陆上观察到只有昆虫为它传粉。在某个远离大陆的小岛上,研究者选择花葵集中分布的区域,在整个花期进行持续观察。
(1)小岛上的生物与非生物环境共同构成一个 。
(2)观察发现:有20种昆虫会进入花葵的花中,有3种鸟会将喙伸入花中,这些昆虫和鸟都与雌、雄蕊发生了接触(访花),其中鸟类访花频次明显多于昆虫;鸟类以花粉或花蜜作为补充食物。研究者随机选取若干健康生长的花葵花蕾分为两组,一组保持自然状态,一组用疏网屏蔽鸟类访花,统计相对传粉率(如图)。
结果说明 。由此可知,鸟和花葵的种间关系最可能是 。
A.原始合作 B.互利共生 C.种间竞争 D.寄生
(3)研究者增加了一组实验,将花葵花蕾进行套袋处理并统计传粉率。该实验的目的是探究 。
(4)该研究之所以能够揭示一些不常见的种间相互作用,是因为“小岛”在生态学研究中具有独特优势。“小岛”在进化研究中也有独特优势,正如达尔文在日记中写道:“……加拉帕戈斯群岛上物种的特征一直深深地触动影响着我。这些事实勾起了我所有的想法。”请写出“小岛”在进化研究中的主要优势 。
【答案】(1)生态系统
(2) 鸟类可帮助花葵传粉 A
(3)无昆虫和鸟类传粉,花葵能否完成自花传粉,及花葵自花传粉与异花传粉哪个传粉效率更高
(4)狭小空间和天然地理隔离,使小岛上的有限种群几乎不与其他种群发生基因交流;小岛的自然环境与陆地不同,对生物的选择作用不同,生物能够进化出与陆地生物不同的物种特征;此外,岛屿环境资源有限,不同物种之间竞争激烈,生物为了更好地适应环境,进化速度更快
【分析】【关键能力】
(1)信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
生态系统
生态系统是指一定空间内,生物群落与它所在的非生物环境相互作用形成的统一整体
小岛上的生物与非生物环境共同构成一个生态系统
种间关系
包括原始合作、互利共生、种间竞争、寄生等
屏蔽鸟类后,其不能参与授粉,屏蔽后鸟类和花都能完成正常生活,说明二者为原始合作关系
(2)逻辑推理与论证
【详解】(1)生态系统属于生命系统结构层次,即在一定空间内,由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体,故小岛上的生物与非生物环境共同构成一个生态系统。
(2)自然状态下,昆虫和鸟类都可以访花,图中的结果表明,疏网屏蔽鸟类访花组与自然状态组相比,相对传粉率显著降低,这说明用疏网屏蔽鸟类访花后,鸟类无法对花葵进行传粉,花葵只能依赖能通过网孔的昆虫进行传粉,减少了花葵与花葵之间的传粉过程,导致相对传粉率与自然状态组相比显著降低,即鸟类可帮助花葵传粉。本题中的鸟类可以帮助花葵传粉,花葵能为鸟类提供花粉或花蜜作为补充食物,鸟和花葵分开后,各自也能独立生活,不影响生存,所以两者是原始合作关系,故选A。
(3)将花葵花蕾进行套袋处理后花葵无法进行异花传粉,因此该实验的目的是探究没有昆虫和鸟类传粉时,花葵能否完成自花传粉,并通过计算自花传粉的传粉率来比较花葵自花传粉与异花传粉哪个传粉效率更高。
(4)与陆地相比,小岛的自然环境不同,狭小空间和天然地理隔离,使小岛上的有限种群几乎不与其他种群发生基因交流,这是“小岛”在进化研究中的主要优势之一;此外,岛屿环境资源有限,不同物种之间竞争激烈,生物为了更好地适应环境,进化速度更快。
9.(2024·浙江·高考真题)内蒙古草原是我国重要的天然牧场,在畜牧业生产中占有重要的地位。回答下列问题:
(1)调查发现某草原群落中贝加尔针茅生活力强、个体数量多和生物量 ,据此判定贝加尔针茅是该群落中占优势的物种,影响其他物种的生存和繁殖,对群落的 和功能起决定性的作用。
(2)为探究草原放牧强度和氮素施加量对草原群落的影响,进行了相应实验。
①思路:设置不同水平的氮素添加组,每个氮素水平都设置 处理,一段时间后对群落的物种丰富度、功能特征等指标进行检测。其中植物物种丰富度的调查常采用 法。
②结果:植物的物种丰富度结果如图所示。
③分析:结果表明,不同水平的氮素添加组之间植物的物种丰富度 。过度放牧会导致植物的物种丰富度 ,引起这种变化的原因是过度放牧使适口性好的植物先被家畜采食,使其与适口性 的植物竞争资源时容易处于劣势。
(3)秉承可持续发展理念,既要保护草场资源,又要肉、奶高产,保证牧民经济效益,根据逻辑斯谛增长(“S”形增长)原理,牧民应将牛羊种群数量维持在 水平。
【答案】(1) 大 结构
(2) 不同程度的放牧强度 样方 基本相同 减小 差
(3)接近且不超过K值
【分析】【关键能力】
(1)信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
贝加尔针茅是该群落中占优势的物种
优势种,应该具有生活力强、个体数量多和生物量大的特点,对群落的结构和功能起决定性的作用
贝加尔针茅生物量大,对其所在的群落的结构和功能起决定性的作用
据图可知,该实验的自变量是放牧强度和氮素施加量,因变量是丰富度相对量
自变量是人为改变的量,因变量是随自变量改变而改变的量,实验过程应保证无关变量相同且适宜
不同水平的氮素添加组之间植物的物种丰富度基本相同,但高放牧强度下物种丰富度相对量远小于不放牧对照,说明过度放牧会导致植物的物种丰富度减小
(2)逻辑推理与论证:
【详解】(1)优势种是指对群落的结构和内部环境的形成有明显决定作用的物种。贝加尔针茅作为优势种,应该具有生活力强、个体数量多和生物量大,对群落的结构和功能起决定性的作用。
(2)本实验的实验目的是探究草原放牧强度和氮素施加量对草原群落的影响,自变量是放牧强度和氮素施加量,检测指标是丰富度相对量。据图所示,设置不同水平的氮素添加组,每个氮素水平都设置不同程度的放牧强度处理。
植物物种丰富度的调查常采用样方法。
图示结果表明,不同水平的氮素添加组之间植物的物种丰富度基本相同。据图所示,高放牧强度下物种丰富度相对量远小于不放牧对照,说明过度放牧会导致植物的物种丰富度减小。由于过度放牧使适口性好的植物先被家畜采食,使其与适口性差的植物竞争资源时容易处于劣势。
(3)既要保护草场资源,又要肉、奶高产,肉、蛋、奶的高产不等于家畜数量的高产,应将家畜种群数量维持在接近且不超过K值水平。
10.(2025·广东深圳·一模)一种或多种海草组成的大面积连续成片的植物群落称为海草床。海草生态系统是海洋碳汇的重要组成部分。研究显示,全球海草生长区占不到0.2%的海洋面积,但每年海草床生态系统封存的碳占全球海洋碳封存总量的10%-15%。下图是海草生态系统碳循环的主要过程。
回答下列问题:
(1)海草生态系统为海洋生物提供食物来源,错综复杂的 是使生态系统保持相对稳定的重要条件。人为影响以及全球气候变化使全球海草床加速退化,成为地球生物圈中退化速度最快的生态系统之一,这体现了人类活动对群落演替的影响是 。
(2)沉积物有机碳是海洋储碳的重要一部分,图中通过海草转变为沉积物有机碳的两种途径的不同之处是 。海草退化会导致沉积物有机碳转变为 的作用增强,进而首先会导致 (填“好氧”或“厌氧”)微生物增加,碳排放增加。
(3)碳储存在生物体内和沉积物中是海草生态系统碳库的重要组成部分。根据图中的影响因素,提出保护海草床生态系统的相应措施 。
【答案】(1) 食物网 改变群落演替的速度与方向
(2) 一个途径利用了光合作用,另外一条没有 CO2 厌氧
(3)禁止过度开发海岸线、禁止随意采摘海草和捕捞鱼虾、加强海草床检测、建立海草床自然保护区等
【分析】生态系统碳循环是指组成生物体的碳元素在生物群落和无机环境之间循环往复的过程。生态位是指一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置,占用资源的情况,以及与其他物种的关系等。生态学的基本原理包括自主原理、协调原理、循环原理和整体原理等。
【详解】(1)某种生物的减少或消失,它在食物链中的位置可能会由其他生物取代,因此错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。人为影响以及全球气候变化使全球海草床加速退化,成为地球生物圈中退化速度最快的生态系统之一,体现了人类活动可以改变群落演替的速度与方向。
(2)根据题图分析可知海草生态系统具有极强的碳储存能力,通过海草转变为沉积物有机碳的两种途径:一条是利用海草的光合作用,另外一条是依赖海草截获海水中的有机悬浮颗粒物,前者属于生物途径,后者属于非生物途径。海草床沉积物的周围的无氧环境,会抑制好氧型细菌的细胞呼吸,进而减缓沉积物被分解成CO2,减少CO2的释放,故海草床沉积物周围的无氧环境有利于碳封存,而海草退化会导致沉积物有机碳转变为CO2的作用增强,进而首先会导致厌氧微生物增加,碳排放增加。
(3)海草床如同陆地上的森林,是健康海洋环境的重要标志。海草床的功能有:固定沙滩、固堤减灾;为海洋生物提供栖息地;为海洋生物提供食物来源。所以,为保护海草床生态系统,应做到禁止过度开发海岸线、禁止随意采摘海草和捕捞鱼虾、加强海草床检测、建立海草床自然保护区等。
11.(2025·陕西安康·二模)新疆地区创新性地采用“盐生经济植物+沙漠+盐碱地”的模式,成功培育了三文鱼、澳洲大龙虾等多种海鲜品种,不仅极大地丰富了当地的海鲜市场供应,还有效地改善了盐碱地的生态环境。在这一模式中,盐生植物(柽柳、芨芨草、山韭、马莲等)可吸收海鲜养殖产生的含盐废水中的盐分,还作为青贮饲料喂养鱼虾。根据所学内容,完成以下填空:
(1)在海鲜养殖生态系统中,三文鱼、澳洲大龙虾等海鲜生物扮演着 的角色,它们主要通过 (填“捕食”或“寄生”)方式来获取营养。一个养殖池内的三文鱼环境容纳量的大小与最初投撒的三文鱼苗数量 (填“密切相关”或“基本无关”),原因是: 。
(2)养殖池内的咸度和碱度属于 (填“密度”或“非密度”)制约因素。研究人员参照海水矿物质比例,添加微量元素和益生菌,模拟出海水生态环境的咸度和碱度,这符合生态工程中 等原理(答出1点即可)。
(3)用含盐废水浇灌盐生植物,将盐生植物作为青贮饲料喂养鱼虾。这一过程主要体现了生态系统的 功能。该种养殖方式也有助于提高了生态系统的 ,降低养殖成本,提高农户的经济收益。
(4)通过海鲜养殖和盐生植物的种植,有效地改善了盐碱地的土壤结构,增加了植被覆盖率,减缓了盐碱地的沙漠化进程,这主要体现了生物多样性的 价值。
【答案】(1) 消费者 捕食 基本无关 环境容纳量是由环境资源等因素决定的,与最初投放鱼苗数量无关
(2) 非密度 自生、协调
(3) 物质循环和能量流动 稳定性(或自我调节能力)
(4)间接
【分析】影响种群数量变化的因素分两类,一类是密度制约因素,即影响程度与种群密度有密切关系的因素,如食物、流行性传染病等;另一类是非密度制约因素,即影响程度与种群密度无关的因素,气候、季节、降水等的变化,影响程度与种群密度没有关系,属于非密度制约因素。
【详解】(1)在海鲜养殖生态系统中,三文鱼、澳洲大龙虾等海鲜生物扮演着消费者的角色。它们主要通过捕食方式来获取营养,即它们会捕食其他生物(如浮游生物、小鱼虾等)以获取能量和养分。环境中的食物、水、栖息地等资源的充足程度决定了生物种群的大小,资源越丰富,环境容纳量通常越大,一个养殖池内的三文鱼环境容纳量的大小与最初投撒的三文鱼苗数量基本无关,初始投放的三文鱼苗数量只会影响种群数量增长的速度和达到环境容纳量的时间。
(2)养殖池内的咸度和碱度属于非密度制约因素,这些因素对种群数量的影响不随种群密度的变化而变化,而是由环境条件本身所决定的。研究人员通过添加微量元素和益生菌,模拟了海水生态环境中的物质循环过程,使得养殖池内的环境更加接近自然海水环境,有利于海鲜生物的生长和繁殖;研究人员通过调整养殖池内的咸度和碱度,模拟了海水生态环境的pH值和盐分等关键因素,使得养殖池内的环境更加适宜海鲜生物的生长,同时也促进了生态系统的稳定和可持续发展,符合生态工程中的自生、协调原理。
(3)用含盐废水浇灌盐生植物,再将盐生植物作为青贮饲料喂养鱼虾的过程,主要体现了生态系统的物质循环和能量流动功能。在这一过程中,含盐废水中的盐分和营养物质被盐生植物吸收利用,转化为植物体内的有机物,实现了物质的循环利用。同时,盐生植物作为青贮饲料喂养鱼虾,又将植物体内的有机物转化为鱼虾体内的营养物质和能量,实现了能量的流动和转化。该种养殖方式通过整合含盐废水处理、盐生植物种植与海鲜养殖等多个环节,形成了一个闭合的生态循环系统。这种综合养殖模式不仅提高了生态系统的稳定性,还有效降低了养殖成本,并显著提升了农户的经济收益。
(4)通过海鲜养殖和盐生植物的种植,有效地改善了盐碱地的土壤结构,增加了植被覆盖率,减缓了盐碱地的沙漠化进程。这主要体现了生物多样性的间接价值,即生物多样性在生态系统中起到的维持生态平衡、促进物质循环和能量流动等方面的作用。
12.(2025·陕西榆林·三模)克氏原螯虾俗称“小龙虾”,作为经济食用虾被引入我国。小龙虾有挖洞筑巢的习性,且在稻田中会将土壤里的种子翻出、破坏幼芽生长。农业技术人员建立稻虾共作的田间工程(如下图),通过挖掘环形沟环绕稻田,为小龙虾提供繁殖和栖息环境。请回答下列问题:
(1)不同植物生活在环形沟的不同水层,形成了群落的 结构。
(2)小龙虾是杂食性动物,在自然条件下可摄食水生植物、水生昆虫和动物尸体等,因此属于生态系统的 (成分)。
(3)稻虾共作模式中,小龙虾的主要食物是稻田中的杂草,但也食用水稻幼苗,因此在投放小龙虾时应尤其注意 。
(4)为研究稻虾共作模式对水稻产量和农田生态的影响,科研人员进行了水稻单作模式和稻虾共作模式的比较试验,结果如下表:
杂草存量(kg/亩)
化肥使用量(kg/亩)
水稻产量(kg/亩)
利润(元/亩)
水稻单作模式
250
62.9
477.8
1386.2
稻虾共作模式
5
32.4
540.8
6058.3
①稻虾共作模式下,小龙虾的引入使生态系统的营养结构更复杂,从而提高了该生态系统的 能力,其基础是 。
②为了保证该田间工程的有机物输出量,需要大量投放饲料,则流经该生态系统的总能量是 。
③据表可知,与水稻单作模式相比,稻虾共作模式使农民增加利润的原因有: (写出2点即可)。
【答案】(1)垂直
(2)消费者和分解者
(3)小龙虾的投放时机(应在水稻过了幼苗期后再行投放小龙虾)
(4) 自我调节 负反馈调节 生产者固定的能量和投放饲料中的能量 化肥使用量减少,降低成本;水稻产量增加;利用小龙虾创收
【分析】1、生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构,组成成分又包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量,营养结构包括食物链和食物网。
2、生态农业是一个农业生态经济复合系统,将农业生态系统同农业经济系统综合统一起来,以取得最大的生态经济整体效益。建立该人工生态系统的目的是实现对能量的多级利用,提高能量的利用率,减少环境污染。
【详解】(1)不同水层生活的植物类群不同,体现了群落的垂直结构;有利于不同植物对光照等自然资源的充分利用。
(2)小龙虾可摄食水草、藻类、水生昆虫属于消费者,摄食动物尸体属于分解者,因此,小龙虾在生态系统中属于消费者和分解者。
(3)小龙虾的主要食物是稻田中的杂草,但小龙虾有挖洞筑巢的习性,且在稻田中会将土壤里的种子翻出、破坏幼芽生长。故在投放小龙虾时应尤其注意小龙虾的投放时机,应在水稻过了幼苗期后再行投放。
(4)①小龙虾的引入增加了生态系统的组成成分,使生态系统的营养结构更加复杂,提高了生态系统的自我调节能力,其基础是负反馈调节。
②为了保证该田间工程的有机物输出量,需要大量投放饲料,则流经该生态系统的总能量是生产者固定的能量和投放饲料中的能量。
③由表可知,虾在稻田中的觅食活动,起到了吃草、捕虫、踩草等作用,减少了虫吃水稻以及水稻和杂草的种间竞争,使水稻产量增加;同时虾的排泄物又可以肥田,减少化肥的投入量,降低成本;除此之外,虾也能增加农民收入,因此,与水稻单作模式相比,稻虾共作模式使农民增收。
13.(2025·宁夏银川·一模)松嫩草地是我国北方重要牧草产区,其牧草种类丰富,除优势种羊草外,还有糙隐子草、碱蓬等。为研究不同放牧强度对某草原生态系统植被的影响,研究人员进行了相关放牧实验。实验共设置4组:禁牧组、轻牧组、中牧组和重牧组,结果如下表所示(物种密度指样方中各种植物的植株总数)。
指标
禁牧组
轻牧组
中牧组
重牧组
物种丰富度
20.33
21.78
23.11
16.22
物种密度/(株/m-2)
229.67
219.22
237.11
227
回答下列问题:
(1)该草原中的一些植物在早春开花和结实,到了夏季其生活周期结束,另一些种类则在夏季达到生命活动的高峰,这体现了群落的 性。研究发现生产者流向牛的能量传递效率远低于10%,分析其原因是 。
(2)根据表中数据,分析不同放牧程度对群落物种丰富度的影响是 。
(3)实验结果显示中牧组较对照组的物种密度更高,原因可能是 。
(4)牧草受到轻度采食时会增强其再生能力,尽可能减缓种群数量的下降,这体现了生态系统具有 (填“抵抗力”或“恢复力”)稳定性。
(5)科研人员经过多年实验测定了放牧前后禾本科植株的平均高度,发现放牧后禾本科植株平均高度逐年下降,从进化角度解释禾本科矮化的原因 。
【答案】(1) 季节 第二营养级还含有其他植食性动物
(2)与禁牧相比,轻牧和中牧提高了群落物种丰富度,重牧降低群落物种丰富度
(3)中牧组,植食性动物对占竞争优势的植物取食多,为其他物种的形成腾出空间,有利于增加物种的多样性
(4)抵抗力
(5)禾本科植物会发生变异,牲畜对禾本科高度的选择作用,导致禾本科植物中矮化相关基因频率增加
【分析】物种丰富度:群落中物种数目的多少;据表格分析可知,一定程度的放牧有利于物种丰富度和物种密度的提高。
【详解】(1)该草原中的一些植物在早春开花和结实,到了夏季其生活周期结束,另一些种类则在夏季达到生命活动的高峰,这体现了群落的季节性。能量传递效率为相邻营养级同化量之比,研究发现生产者流向牛的能量传递效率远低于10%,分析其原因是该草原处于第二营养级的生物不仅有牛(处于第二营养级的含有其他生物)。
(2)根据表中数据,分析不同放牧程度对群落物种丰富度的影响是:轻度和中度放牧能提高物种丰富度(与禁牧组相比),重度放牧组降低物种丰富度(与禁牧组相比)。
(3)实验结果显示中牧组较对照组(禁牧组)的物种密度更高,原因可能是中牧组,植食性动物对占竞争优势的植物取食多,为其他物种的形成腾出空间,有利于增加物种的多样性。
(4)当牧草经适量采食后,草原植物就会增强其再生能力,尽可能减缓种群数量的下降,说明草原生态系统具有抵抗力稳定性。
(5)禾本科植物会发生变异,牲畜对禾本科高度的选择作用,导致禾本科植物中矮化相关基因频率增加,导致放牧后禾本科矮化。
14.(2025·天津武清·一模)某湖泊由于含大量氮、磷的无机盐和有机废物的生活污水排入,造成水体富营养化,藻类大量繁殖,形成水华现象,影响了当地人民的正常生产和生活。科研人员在寻找理想的污染治理措施过程中,分别放入不同生物并检测水体中多项指标,结果如下表。请回答下列问题:
生物
毒素含量ug/L
铵盐吸收率
有机废物去除率
硅藻
0.11
51%
0
蓝细菌
0.56
79%
0
红假单胞光合菌
0
85%
93%
(1)表中红假单胞光合菌在生态系统的组成成分中属于 ,据表可知,红假单胞光合菌治理该水体污染效果最好的理由是 。
(2)某段时间该湖泊部分能量流动关系如下图1,图中的数值表示能量的相对值。据图可知,输入该生态系统的能量形式有 。I、II两个营养级间的能量传递效率约为 (小数点后保留1位数字)。
(3)科研人员利用人工生态浮床技术对水华进行治理,如图2,生态浮床技术的应用使水域群落的空间结构在 方向上复杂化了。接下来请你分别从生态系统的物质和能量角度分析,人工生态浮床能有效治理该湖泊水华现象的原因:
①物质角度:浮床水生植物可以 ,从而净化水质;
②能量角度:浮床水生植物能够 ,从而抑制藻类生长。
【答案】(1) 生产者和分解者 不产生毒素且对铵盐和有机物的去除率高
(2) 太阳能和化学能 6.7%
(3) 垂直与水平 吸收含氮、磷等元素的无机盐 遮蔽阳光抑制藻类光合作用/繁殖
【分析】能量流动指生态系统中能量输入、传递、转化和散失的过程.能量流动是生态系统的重要功能,在生态系统中,生物与环境,生物与生物间的密切联系,可以通过能量流动来实现。
【详解】(1)红假单胞光合菌能进行光合作用,属于自养生物,无光条件下可分解有机物异养生长,因此其在生态系统中既属于生产者又属于分解者;结合表格可知,红假单胞光合菌不产生毒素且对铵盐和有机物的去除率高,故红假单胞光合菌治理该水体污染效果最好。
(2)据图可知,输入该生态系统的能量形式有太阳能和有机物中的化学能。能量流动的传递效率指的是相邻营养级之间高营养级的同化量与低营养级同化量的比值,图中Ⅰ的同化量为1100+42=1142,Ⅱ的同化量为4.8+2.5+43.2+26.5=77,则能量在Ⅰ、Ⅱ两个营养级间的传递效率约为77÷1142×100%=6.7%。
(3)科研人员利用人工生态浮床技术对水华进行治理,如图2,生态浮床技术的应用使水域群落的空间结构在垂直与水平方向上复杂化了,因而提高了生物对空间、资源的利用能力。
①从物质角度,浮床水生植物可吸收含氨、磷等元素的无机盐,净化水质;
②从能量角度,浮床水生植物能够有效阻挡阳光(或与藻类竞争阳光),抑制藻类的光合作用,故人工生物浮床能有效治理该流域水体污染。
15.(2025·江西赣州·一模)2024年12月,中国成功完成了长达3046公里的“锁边”工程,诠释了“绿水青山就是金山银山”的理念。该工程在沙漠边缘种植植被,形成绿色屏障,阻止沙漠扩张。草方格沙障是治理沙漠的常用方法,一般先用干的稻草束立围扎成方格,在方格中先种植沙蒿等耐旱草本,后过渡至红柳、榉柳等灌木植物。
(1)草方格沙障治理过程中选择耐旱植物,遵循了生态工程的 原理;方格内的植物除能防风固沙外,在土壤改良方面所起的作用是 (答出1点)。当在草本和灌木混生阶段,草本植物生长受到限制,其原因是 。
(2)通过植树造林、绿化沙地等措施,使昔日的“沙进人退”变成如今的“绿进沙退”的过程称为群落的 。在此过程中,人类活动的重要影响是 。
(3)全球性的生态环境问题除了土地荒漠化外,还有 (答出两种)。
(4)有观点提出“宁要绿水青山不要金山银山”,请你从生物多样性价值的角度解释其中的道理: 。
【答案】(1) 协调 为植物的生长提供保护和营养基础 灌木竞争资源和空间的能力大于草本
(2) 次生演替 改变演替的方向和速度
(3)温室效应、臭氧层破坏
(4)生物多样性的间接价值大于直接价值
【分析】生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶,是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的应用学科。生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础,遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
【详解】(1)生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题,草方格内种植耐旱植物适应干旱环境,因此遵循了生态工程的协调原理;治沙草方格技术是一种通过在沙质土地上布设生物降解材料(如稻草、麦秸等)形成的网格,以此来减少风力对沙土的侵蚀,同时为植物的生长提供保护和营养基础的方法;当在草本和灌木混生阶段,由于灌木竞争空间和资源的能力更强,草本植物生长受到限制。
(2)群落演替是指一种群落类型取代另一种群落类型,昔日的“沙进人退”变成如今的“绿进沙退”的过程称为群落的演替,由于开始有植被,因此属于次生演替;草方格沙障是人类干预沙漠治理的措施,成功说明了人类活动能够改变群落演替的速度和方向。
(3)全球性生态环境问题包括全球性气候变化、臭氧层破坏、酸雨、水资源短缺、水污染、土地荒漠化、生物多样性锐减,针对这些环境问题,人类应该保护珍贵的遗传资源、加强教育。
(4)保护生物多样性最有效的措施是就地保护。直接价值指对人类有食用、药用和工业原料等使用意义,以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值;间接价值指对生态系统起重要调节作用的价值,由于生物多样性的间接价值大于直接价值,因此“宁要绿水青山,不要金山银山”。
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大题04 生物与环境
近年来,我国在生态环境保护方面的研究取得了重要成果,这部分研究与高中生物学教材中的“生物与环境”模块的知识高度契合。我们发现近几年的高考试题或者是以大学教材生态学专业名词的学科情境,或者是以“生态文明建设”和“生态农业”的生产、生活情境为载体,考查考生对“种群数量特征及变化规律”“群落结构特征及演替”“生态环境保护”“生态工程”“生物多样性保护”等核心知识和基本原理的理解和应用,这部分试题的频度在逐年上升,这部分知识也成为生物学高考试题的热点和必考点。
种群密度、种群数量的变化是高频考点之一。这部分题目通常以选择题的形式出现,常结合数学模型进行考查,重点考查考生的模型认知和逻辑推理能力,如2024年山东卷第18题、2023年山东卷第11题和第13题。
群落的结构及演替也是近年来高考的高频考点之一。这部分题目通常以选择题或非选择题的某一小问的形式出现。需要考生结合教材知识,通过演绎推理、归纳概括等科学思维完成作答,选择题如2024年广东卷第13题,2024年河北卷第10题,2024年河北卷第11题,非选择题如 2024年山东卷第24第(2)小问。
人与自然息息相关,生态环境的命题范闹非常广泛,分析近几年的高考试题可以看出,主要对生态工程、生物多样性和生态系统等相关知识进行考查。这类题目的境多来自生产、生活实践,科研文献和大学教材,考查形式既有选择题,也有非选择题。如2024年甘肃卷第12题、2024年河北卷第12题。2023年湖南卷第20题的情境选自生产生活实践,考查考生对生态工程的理解;2023年海南卷第 19题的情境选自科研文献,是对种群、群落和生态系统的综合考查。
另外,调查与实验报告也有可能成为新的题型。总之,以不同情境为载体考查考生对生态学相关知识的理解和应用,是对高中生物学“系统观、信息观、平衡观”等生命观念的落实,促进学生科学思维和科学探究能力提升的同时,渗透生态文明责任意识,这也是我们研究生命现象及其活动规律的落脚点。
典例一:群落的结构和演替
(2023·山东·高考真题)研究群落中植物类群的丰富度时;不仅要统计物种数,还要统计物种在群落中的相对数量。群落中某一种植物的个体数占该群落所有植物个体数的百分比可用相对多度表示。在某退耕农田自然演替过程中,植物物种甲、乙和丙分别在不同阶段占据优势,它们的相对多度与演替时间的关系如图所示。
(1)该群落演替与在火山岩上进行的群落演替相比,除了演替起点的不同,区别还在于该群落演替类型 (答出2点区别即可)
(2)在研究该群落植物类群丰富度的过程中,统计丙的相对数量采用了记名计算法。根据记名计算法适用对象的特点分析,丙的特点是 。
(3)据图分析,第30年至第50年乙种群密度的变化是 (填“增大”“减小”或“不能确定”),原因是 。
(4)该农田退耕前后的变化,说明人类活动对群落演替的影响是 。
一、分类概括种间关系
二、辨析群落的空间结构
三、多角度理解生态位
特点
每个物种都有自己在群落中的地位或作用
研究内容
动物
栖息地、食物、天敌及与其他物种的关系等
植物
在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度及与其他物种的关系等
意义
群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位,这有利于不同生物充分利用环境资源,是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果
四、“两看法”判断初生演替和次生演替
注意:垂直分布≠垂直结构
高山上植被的垂直分布是由于海拔升高,温度下降明显,从而导致不同海拔植被(群落)分布不同。如:阔叶林—针叶林—高原草甸—苔原属于四个不同的群落垂直分布。而群落的垂直结构是指同一个群落内不同物种在垂直方向上的分层配置情况。
(2025·山西晋中·三模)2024年11月28日,环绕塔克拉玛干沙漠边缘全长3046公里的绿色阻沙防护带实现全面锁边“合龙”。“锁边”工程主要通过植物的生长来固定沙丘、阻止沙源扩散,恢复生态环境。同时,大力推进具有地方特色的种植业和畜牧业的生态农业改造,促进经济发展与生态保护的双赢,助力惠民富民。请回答下列问题:
(1)在塔克拉玛干沙漠植被恢复进程中,由裸沙经草本植被群落到红柳灌丛群落和胡杨林群落的过程称为 。在恢复后的群落中,每种生物都占据着相对稳定的生态位,意义是 。
(2)植物的覆盖不仅改良土壤,降低了沙尘暴的频率,还提升了区域的生物多样性,为许多受威胁的物种提供了栖息环境,体现了生物多样性的 价值。
(3)随着生态环境的持续改善,野生动物种群数量稳步增长,加快了物质的循环过程,促进植物种类更加多样。动物能加快生态系统物质循环的原因是 (答出2点)。
(4)在生态综合治理区,重点治理草原超载放牧现象,落实草原禁牧轮牧和草畜平衡,保持畜产品的持续高产,增加农牧场收入。从生态系统能量流动的角度分析,实施这些措施的意义是 。
(5)生态环境的恢复带动了周边地区的生态旅游业和农牧业发展,助力当地居民的收入增长,这主要体现了生态工程的 原理。在生态农业改造过程中,若想达到经济发展与生态保护双赢,请根据生态工程的协调原理,提出一条合理的改造建议: 。
典例二:生态系统与环境保护
(2021·山东·高考真题)海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,M、N 表示营养级。
(1)估算海参种群密度时常用样方法,原因是 。
(2)图中 M 用于生长、发育和繁殖的能量为 kJ/(m2•a)。由 M 到 N 的能量传递效率为 %(保留一位小数),该生态系统中的能量 (填:“能”或 “不能”)在 M 和遗体残骸间循环流动。
(3)养殖的海带数量过多,造成牡蛎减产,从生物群落的角度分析,原因是 。
(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理,依据这一原理进行海水立体养殖的优点是 。在构建海水立体养殖生态系统时,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例,这样做的目的是 。
一、生态系统的结构与功能
(1)据同化类型判断生态系统功能类群
(2)分析能量在各营养级间流动过程
①同化量=摄入量-粪便量。同化量-呼吸量= 用于自身生长、发育和繁殖的能量 。
②一个营养级粪便中的能量不属于该营养级的同化量,而属于上一个营养级同化量中“流向分解者”的一部分。
③最高营养级能量去路的特殊性:最高营养级的能量少了传递给下一个营养级这一去路。
(3)掌握碳循环的过程
(4)图解生态系统中的3类信息、3种作用及2个应用
二、生态系统的稳定性和生物多样性
(1)生态系统的稳定性
①生态平衡:结构平衡、功能平衡、 收支 平衡。
生态系统的稳定性:维持生态平衡的能力。
②抵抗力稳定性与自我调节能力的关系——正相关
(2)
(3)生物多样性的价值、丧失原因及保护措施
三、理解生态工程的四个基本原理
(2025·河北石家庄·一模)秋冬季天干物燥,是森林火灾多发季节。回答下列问题:
(1)火灾导致树木死亡,造成林冠层出现空隙,称为林窗。森林中不同区域形成林窗,导致不同区域的生物分布表现为斑块状和镶嵌性,这属于群落的 结构。
(2)森林局部火灾后仍能逐步恢复原状,这是 调节的结果,它是生态系统具备自我调节能力的基础。
(3)森林火灾后,森林中许多动物的种群密度会降低,从动植物关系的角度分析,原因是 。因严重火灾导致大部分植被被破坏的地区,可以通过植树造林加快森林生态系统的恢复,植树时应选择多种适应该地区气候和土壤条件的树种,这遵循了生态工程的 原理。
(4)研究发现,火灾后恢复初期的森林生态系统中只有三个营养级,其能量流动的关系如图所示,其中a、b、c、d表示不同的生理过程对应的能量数值, A、B、C、D表示生态系统中的部分组成成分。
①初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量可用代数式 表示。图中的d表示 。
②研究人员调查了该森林生态系统一年内的能量流动,结果如下表(单位:)。该生态系统未利用的能量约为 。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
分解者
流入能量
——
呼吸作用
典例三:种群的数量特征和数量变化
(2025·山东青岛·一模)绿花百合生长在海拔1400米至2250米的山坡林下,花呈绿白色,气味芳香,观赏性强,具有较高的研究和开发利用价值,是国家二级重点保护野生植物。
(1)绿花百合所在生物群落中决定地上植物分层的环境因素主要是 ;决定植物地下分层的环境因素则是 等。绿花百合除观赏外,它的鳞茎也可供药用,这体现了生物多样性的 价值。
(2)百合叶螟会在百合叶子背面产卵,导致叶子出现褐色的斑点,影响其生长和美观。调查虫卵密度的常用方法是 。百合叶螟大量繁殖会导致百合大量死亡,从生态平衡的角度分析,生态系统的 平衡受到破坏。
(3)研究小组研究了百合叶螟种群数量与被捕食率、补充率的关系,模型如图所示。被捕食率是指百合叶螟被其天敌捕食的比率;补充率是指在没有被捕食的情况下,百合叶螟增长的比率。当其种群数量介于m与n之间时,种群数量会逐渐稳定在 (填“m”或“n”),判断依据是 。
(4)某研究小组从百合生长的土壤中分离到一种单细胞真菌,配制了5mL样液,对样液进行100倍稀释后,用血细胞计数板对其进行计数,结果如图。样液中真菌的个数约为 个。
一、生态数据调查方法汇总
(1)估算法
(2)逐个计数法:适用于分布范围较小,个体较大的种群。
二、生态数据调查方法误差分析
三、“S”形增长的不同曲线模型分析
四、坐标模型中K值确认与λ值变动分析
(1)K值确认:K值即一定的环境条件所能维持的种群最大数量——实际环境中种群数量往往在K值上下波动,如图所示:
(2)λ值变动分析:种群数量每年以一定的倍数增长,第二年数量为第一年的λ倍,由此,若λ=1,则种群数量不变(稳定);若λ>1,则种群数量增长;若λ>1且恒定时种群数量呈“J”形增长;若λ<1,则种群数量下降。如图所示:
(2024·福建·高考真题)珍稀濒危植物留坝槭为落叶乔木。为制定针对性的保护方案,科研人员调查了某留坝槭天然种群,发现少量留坝槭个体散生在总面积约17000m2的落叶阔叶林中,受其他植物遮阴的影响,成树长势不佳,仅7株成树可正常开花结果,且种子存在败育率高、萌发率低等问题。该种群年龄结构和各年龄阶段的死亡率统计结果如图所示。
注:树龄用胸径表示,幼苗(胸径<2.5cm);幼树(2.5cm≤胸径<12.5cm);成树(胸径≥12.5cm)。
回答下列问题:
(1)为准确掌握该地留坝槭的种群数量,采用的调查方法是 。
(2)该地留坝槭面临的主要生存压力来自种间竞争而非种内竞争,依据是 。
(3)据图分析,该留坝槭种群的年龄结构为 ,但种群处于衰退状态。从种群数量特征的角度分析,该种群衰退的原因是 。
(4)为提高该地留坝槭的种群数量,可采取的措施是 (答出2点)。
1.(2024·山东·高考真题)研究群落时,不仅要调查群落的物种丰富度,还要比较不同群落的物种组成。β多样性是指某特定时间点,沿某一环境因素梯度,不同群落间物种组成的变化。它可用群落a和群落b的独有物种数之和与群落a、b各自的物种数之和的比值表示。
(1)群落甲中冷杉的数量很多,据此 (填“能”或“不能”)判断冷杉在该群落中是否占据优势。群落甲中冷杉在不同地段的种群密度不同,这体现了群落空间结构中的 。从协同进化的角度分析,冷杉在群落甲中能占据相对稳定生态位的原因是 。
(2)群落甲、乙的物种丰富度分别为70和80,两群落之间的β多样性为0.4,则两群落的共有物种数为 (填数字)。
(3)根据β多样性可以科学合理规划自然保护区以维系物种多样性。群落丙、丁的物种丰富度分别为56和98,若两群落之间的β多样性高,则应该在群落 (填“丙”“丁”或“丙和丁”)建立自然保护区,理由是 。
2.(2022·山东·高考真题)在一个群落中随机选取大量样方,某种植物出现的样方数占全部样方数的百分比为该物种的频度,频度分级标准如表所示。在植物种类分布均匀且稳定性较高的生物群落中,各频度级植物物种数在该群落植物物种总数中的占比呈现一定的规律,如图所示。
(1)若植物甲为该群落的优势种,则植物甲的频度最可能属于 级,而调查发现该频度级中的植物乙不是优势种,则乙的种群密度和分布范围的特点分别是 、 。
(2)若某草地植物物种的频度级符合上图所示比例关系,且属于D频度级的植物有16种,则该草地中植物类群的丰富度为 种。
(3)若研究植物甲的生态位,通常需要研究的因素有______(填标号)。
A.甲在该区域出现的频率 B.甲的种群密度
C.甲的植株高度 D.甲与其他物种的关系
(4)随着时间的推移,群落可能会发生演替。群落演替的原因是 。
3.(2020·山东·高考真题)与常规农业相比,有机农业、无公害农业通过禁止或减少化肥、农药的使用,加大有机肥的应用,对土壤生物产生了积极的影响。某土壤中部分生物类群及食物关系如图所示,三种农业模式土壤生物情况如表所示。
取样深度(cm)
农业模式
生物组分(类)
食物网复杂程度(相对值)
0-10
常规农业
15
1.06
有机农业
19
1.23
无公害农业
17
1.10
10-20
常规农业
13
1.00
有机农业
18
1.11
无公害农业
16
1.07
(1)土壤中的线虫类群丰富,是土壤食物网的关键组分。若捕食性线虫为该土壤中的最高营养级,与食细菌线虫相比,捕食性线虫同化能量的去向不包括 。 某同学根据生态系统的概念认为土壤是一个生态系统,其判断依据是 。
(2)取样深度不同,土壤中生物种类不同,这体现了群落的 结构。 由表中数据可知,土壤生态系统稳定性最高的农业模式为 ,依据是 。
(3)经测定该土壤中捕食性线虫体内的镉含量远远大于其他生物类群,从土壤生物食物关系的角度分析,捕食性线虫体内镉含量高的原因是 。
(4)植食性线虫主要危害植物根系,研究表明,长期施用有机肥后土壤中植食性线虫的数量减少,依据图中信息分析,主要原因是 。
4.(2025·浙江·高考真题)浙江某地古杨梅复合种养系统以杨梅栽培为核心,在杨梅林中适度混载茶树,放养鸡、蜜蜂等生物,这种可持续发展的复合种养模式,是重要的农业文化遗产。回答下列问题:
(1)杨梅林中搭配种植茶树,使群落水平方向上出现 现象,让这两种经济树种在同群落中实现 ,达到共存。
(2)林中养蜂能促进植物的授粉与结实。蜜蜂之间借助“舞蹈”相互交流,这种方式传递的信息属于 。林下养鸡有助于除草、除虫,鸡粪可为系统提供肥料,但鸡的最大放养量不宜超过 。从能量流动角度分析,鸡吃昆虫与吃相同质量的杂草相比,消耗该生态系统生产者的 更多,原因是 。
(3)杨梅复合种养系统与单一杨梅林相比,可获得杨梅、茶叶、鸡和蜂蜜等更多农产品。从物质循环角度分析,复合种养系统实现了 。从能量流动角度分析,复合种养系统的意义有 (答出2点即可)。
5.(2024·天津·高考真题)海洋生态系统的结构与功能研究对渔业资源管理具有指导意义。渤海十年间相关调查数据统计如下。
表1 渤海生态系统各营养级间的转换效率*(%)
营养级
十年前
当前
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
浮游植物
6.7
14.7
18.6
19.6
8.9
19.9
25.0
23.5
碎屑
7.2
15.4
18.8
19.7
6.8
21.3
24.5
23.9
转换效率为相邻两个营养级间生产量(用于生长、发育和繁殖的能量)的比值
(1)捕食食物链以浮游植物为起点,碎屑食物链以生物残体或碎屑为起点,两类食物链第Ⅱ营养级的生物分别属于生态系统的 和 。
(2)由表1可知,当前捕食食物链各营养级间的转换效率比十年前 ,表明渤海各营养级生物未被利用的和流向碎屑的能量 。
(3)“总初级生产量/总呼吸量”是表征生态系统成熟度的重要指标,数值越小,成熟度越高,数值趋向于1时,生态系统中没有多余的生产量可利用。据此,分析表2可知, 时期渤海生态系统成熟度较高,表示 减少,需采取相应管理措施恢复渔业资源。
表2 渤海生态系统特征[t/(km2·a)]
系统特征
十年前
当前
总初级生产量*
2636
1624
总呼吸量
260
186
*总初级生产量表征生产者通过光合作用固定的总能量
6.(2024·海南·高考真题)海南海防林包括本土自然林中的青皮林、人工种植的木麻黄林等,是海岸沿线防风固沙的重要生态屏障。回答下列问题:
(1)青皮植株高大、分枝茂盛、根系发达。青皮林被当地人称为“雨神”,表明青皮林除了防风固沙外,还具有 的生态功能(答出1点即可)。
(2)石梅湾青皮林中,青皮的相对密度为0.93,其他树种为0.07,说明青皮在该群落中处于 地位。在青皮种群数量中,幼苗占53%,幼树占40%,成树占7%,说明该种群的年龄结构为 型。
(3)海南有多个不同的青皮种群,若将其他种群的青皮引入石梅湾青皮林,可提高石梅湾青皮种群的 多样性。
(4)外来物种木麻黄能释放出化学物质,抑制周围其他植物生长,这是木麻黄林稳定性低的重要因素,原因是 。
(5)为了提升海防林的稳定性,促进人工木麻黄林逐渐转变为本土自然海防林,从群落演替的角度考虑,可采取的措施是 。
7.(2024·重庆·高考真题)热带雨林是陆地生态系统中生物多样性最丰富的森林类型之一。
(1)用于区别不同群落的重要特征是 。热带雨林独特的群落结构特征有 (答一点)。
(2)群落的丰富度可用样方法进行测定,取样面积要基本能够体现出群落中所有植物的种类(即最小取样面积)。热带雨林的最小取样面积应 (填“大于”“等于”或“小于”)北方针叶林。
(3)研究发现,热带雨林优势树种通过“同种负密度制约”促进物种共存,维持极高的生物多样性。
①题图所示为优势树种的“同种负密度制约”现象,对产生这种现象的合理解释是 (填选项)。
a.母树附近光照不足,影响了幼苗存活
b.母树附近土壤中专一性致病菌更丰富,导致幼苗死亡率上升
c.母树附近其幼苗密度过高时,释放化学信息影响幼苗的存活率
d.母树附近捕食者对种子的选择性取食强度加大,降低了种子成为幼苗的概率
e.母树附近凋落叶阻止了幼苗对土壤中水分和养分的吸收,降低了幼苗的存活率
A.abd B.ace C.bcd D.cde
②“同种负密度制约”维持热带雨林极高生物多样性的原因是 。
(4)热带雨林是“水库、粮库、钱库、碳库”,这一观点体现了生物多样性的 价值。
8.(2024·北京·高考真题)花葵的花是两性花,在大陆上观察到只有昆虫为它传粉。在某个远离大陆的小岛上,研究者选择花葵集中分布的区域,在整个花期进行持续观察。
(1)小岛上的生物与非生物环境共同构成一个 。
(2)观察发现:有20种昆虫会进入花葵的花中,有3种鸟会将喙伸入花中,这些昆虫和鸟都与雌、雄蕊发生了接触(访花),其中鸟类访花频次明显多于昆虫;鸟类以花粉或花蜜作为补充食物。研究者随机选取若干健康生长的花葵花蕾分为两组,一组保持自然状态,一组用疏网屏蔽鸟类访花,统计相对传粉率(如图)。
结果说明 。由此可知,鸟和花葵的种间关系最可能是 。
A.原始合作 B.互利共生 C.种间竞争 D.寄生
(3)研究者增加了一组实验,将花葵花蕾进行套袋处理并统计传粉率。该实验的目的是探究 。
(4)该研究之所以能够揭示一些不常见的种间相互作用,是因为“小岛”在生态学研究中具有独特优势。“小岛”在进化研究中也有独特优势,正如达尔文在日记中写道:“……加拉帕戈斯群岛上物种的特征一直深深地触动影响着我。这些事实勾起了我所有的想法。”请写出“小岛”在进化研究中的主要优势 。
9.(2024·浙江·高考真题)内蒙古草原是我国重要的天然牧场,在畜牧业生产中占有重要的地位。回答下列问题:
(1)调查发现某草原群落中贝加尔针茅生活力强、个体数量多和生物量 ,据此判定贝加尔针茅是该群落中占优势的物种,影响其他物种的生存和繁殖,对群落的 和功能起决定性的作用。
(2)为探究草原放牧强度和氮素施加量对草原群落的影响,进行了相应实验。
①思路:设置不同水平的氮素添加组,每个氮素水平都设置 处理,一段时间后对群落的物种丰富度、功能特征等指标进行检测。其中植物物种丰富度的调查常采用 法。
②结果:植物的物种丰富度结果如图所示。
③分析:结果表明,不同水平的氮素添加组之间植物的物种丰富度 。过度放牧会导致植物的物种丰富度 ,引起这种变化的原因是过度放牧使适口性好的植物先被家畜采食,使其与适口性 的植物竞争资源时容易处于劣势。
(3)秉承可持续发展理念,既要保护草场资源,又要肉、奶高产,保证牧民经济效益,根据逻辑斯谛增长(“S”形增长)原理,牧民应将牛羊种群数量维持在 水平。
10.(2025·广东深圳·一模)一种或多种海草组成的大面积连续成片的植物群落称为海草床。海草生态系统是海洋碳汇的重要组成部分。研究显示,全球海草生长区占不到0.2%的海洋面积,但每年海草床生态系统封存的碳占全球海洋碳封存总量的10%-15%。下图是海草生态系统碳循环的主要过程。
回答下列问题:
(1)海草生态系统为海洋生物提供食物来源,错综复杂的 是使生态系统保持相对稳定的重要条件。人为影响以及全球气候变化使全球海草床加速退化,成为地球生物圈中退化速度最快的生态系统之一,这体现了人类活动对群落演替的影响是 。
(2)沉积物有机碳是海洋储碳的重要一部分,图中通过海草转变为沉积物有机碳的两种途径的不同之处是 。海草退化会导致沉积物有机碳转变为 的作用增强,进而首先会导致 (填“好氧”或“厌氧”)微生物增加,碳排放增加。
(3)碳储存在生物体内和沉积物中是海草生态系统碳库的重要组成部分。根据图中的影响因素,提出保护海草床生态系统的相应措施 。
11.(2025·陕西安康·二模)新疆地区创新性地采用“盐生经济植物+沙漠+盐碱地”的模式,成功培育了三文鱼、澳洲大龙虾等多种海鲜品种,不仅极大地丰富了当地的海鲜市场供应,还有效地改善了盐碱地的生态环境。在这一模式中,盐生植物(柽柳、芨芨草、山韭、马莲等)可吸收海鲜养殖产生的含盐废水中的盐分,还作为青贮饲料喂养鱼虾。根据所学内容,完成以下填空:
(1)在海鲜养殖生态系统中,三文鱼、澳洲大龙虾等海鲜生物扮演着 的角色,它们主要通过 (填“捕食”或“寄生”)方式来获取营养。一个养殖池内的三文鱼环境容纳量的大小与最初投撒的三文鱼苗数量 (填“密切相关”或“基本无关”),原因是: 。
(2)养殖池内的咸度和碱度属于 (填“密度”或“非密度”)制约因素。研究人员参照海水矿物质比例,添加微量元素和益生菌,模拟出海水生态环境的咸度和碱度,这符合生态工程中 等原理(答出1点即可)。
(3)用含盐废水浇灌盐生植物,将盐生植物作为青贮饲料喂养鱼虾。这一过程主要体现了生态系统的 功能。该种养殖方式也有助于提高了生态系统的 ,降低养殖成本,提高农户的经济收益。
(4)通过海鲜养殖和盐生植物的种植,有效地改善了盐碱地的土壤结构,增加了植被覆盖率,减缓了盐碱地的沙漠化进程,这主要体现了生物多样性的 价值。
12.(2025·陕西榆林·三模)克氏原螯虾俗称“小龙虾”,作为经济食用虾被引入我国。小龙虾有挖洞筑巢的习性,且在稻田中会将土壤里的种子翻出、破坏幼芽生长。农业技术人员建立稻虾共作的田间工程(如下图),通过挖掘环形沟环绕稻田,为小龙虾提供繁殖和栖息环境。请回答下列问题:
(1)不同植物生活在环形沟的不同水层,形成了群落的 结构。
(2)小龙虾是杂食性动物,在自然条件下可摄食水生植物、水生昆虫和动物尸体等,因此属于生态系统的 (成分)。
(3)稻虾共作模式中,小龙虾的主要食物是稻田中的杂草,但也食用水稻幼苗,因此在投放小龙虾时应尤其注意 。
(4)为研究稻虾共作模式对水稻产量和农田生态的影响,科研人员进行了水稻单作模式和稻虾共作模式的比较试验,结果如下表:
杂草存量(kg/亩)
化肥使用量(kg/亩)
水稻产量(kg/亩)
利润(元/亩)
水稻单作模式
250
62.9
477.8
1386.2
稻虾共作模式
5
32.4
540.8
6058.3
①稻虾共作模式下,小龙虾的引入使生态系统的营养结构更复杂,从而提高了该生态系统的 能力,其基础是 。
②为了保证该田间工程的有机物输出量,需要大量投放饲料,则流经该生态系统的总能量是 。
③据表可知,与水稻单作模式相比,稻虾共作模式使农民增加利润的原因有: (写出2点即可)。
13.(2025·宁夏银川·一模)松嫩草地是我国北方重要牧草产区,其牧草种类丰富,除优势种羊草外,还有糙隐子草、碱蓬等。为研究不同放牧强度对某草原生态系统植被的影响,研究人员进行了相关放牧实验。实验共设置4组:禁牧组、轻牧组、中牧组和重牧组,结果如下表所示(物种密度指样方中各种植物的植株总数)。
指标
禁牧组
轻牧组
中牧组
重牧组
物种丰富度
20.33
21.78
23.11
16.22
物种密度/(株/m-2)
229.67
219.22
237.11
227
回答下列问题:
(1)该草原中的一些植物在早春开花和结实,到了夏季其生活周期结束,另一些种类则在夏季达到生命活动的高峰,这体现了群落的 性。研究发现生产者流向牛的能量传递效率远低于10%,分析其原因是 。
(2)根据表中数据,分析不同放牧程度对群落物种丰富度的影响是 。
(3)实验结果显示中牧组较对照组的物种密度更高,原因可能是 。
(4)牧草受到轻度采食时会增强其再生能力,尽可能减缓种群数量的下降,这体现了生态系统具有 (填“抵抗力”或“恢复力”)稳定性。
(5)科研人员经过多年实验测定了放牧前后禾本科植株的平均高度,发现放牧后禾本科植株平均高度逐年下降,从进化角度解释禾本科矮化的原因 。
14.(2025·天津武清·一模)某湖泊由于含大量氮、磷的无机盐和有机废物的生活污水排入,造成水体富营养化,藻类大量繁殖,形成水华现象,影响了当地人民的正常生产和生活。科研人员在寻找理想的污染治理措施过程中,分别放入不同生物并检测水体中多项指标,结果如下表。请回答下列问题:
生物
毒素含量ug/L
铵盐吸收率
有机废物去除率
硅藻
0.11
51%
0
蓝细菌
0.56
79%
0
红假单胞光合菌
0
85%
93%
(1)表中红假单胞光合菌在生态系统的组成成分中属于 ,据表可知,红假单胞光合菌治理该水体污染效果最好的理由是 。
(2)某段时间该湖泊部分能量流动关系如下图1,图中的数值表示能量的相对值。据图可知,输入该生态系统的能量形式有 。I、II两个营养级间的能量传递效率约为 (小数点后保留1位数字)。
(3)科研人员利用人工生态浮床技术对水华进行治理,如图2,生态浮床技术的应用使水域群落的空间结构在 方向上复杂化了。接下来请你分别从生态系统的物质和能量角度分析,人工生态浮床能有效治理该湖泊水华现象的原因:
①物质角度:浮床水生植物可以 ,从而净化水质;
②能量角度:浮床水生植物能够 ,从而抑制藻类生长。
15.(2025·江西赣州·一模)2024年12月,中国成功完成了长达3046公里的“锁边”工程,诠释了“绿水青山就是金山银山”的理念。该工程在沙漠边缘种植植被,形成绿色屏障,阻止沙漠扩张。草方格沙障是治理沙漠的常用方法,一般先用干的稻草束立围扎成方格,在方格中先种植沙蒿等耐旱草本,后过渡至红柳、榉柳等灌木植物。
(1)草方格沙障治理过程中选择耐旱植物,遵循了生态工程的 原理;方格内的植物除能防风固沙外,在土壤改良方面所起的作用是 (答出1点)。当在草本和灌木混生阶段,草本植物生长受到限制,其原因是 。
(2)通过植树造林、绿化沙地等措施,使昔日的“沙进人退”变成如今的“绿进沙退”的过程称为群落的 。在此过程中,人类活动的重要影响是 。
(3)全球性的生态环境问题除了土地荒漠化外,还有 (答出两种)。
(4)有观点提出“宁要绿水青山不要金山银山”,请你从生物多样性价值的角度解释其中的道理: 。
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