第八单元 生物与环境-（教师用书）【赢在微点·顶层设计】2026年高中生物学高考一轮总复习（多选版）

选择性必修2生物与环境 第八单元 生物与环境 第32讲　种群及其动态 [课标内容]　1.列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征。2.尝试建立数学模型解释种群的数量变动。3.举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征。4.实验:培养液中酵母菌种群数量的变化。 微考点大突破 考点一　种群的特征及种群密度的调查 　 1.种群数量特征之间的相互关系 [注]　“+”“-”分别表示增加、减少。 “”“”分别表示直接作用、间接作用。 (1)种群密度是种群最基本的数量特征。 (2)直接决定种群密度的因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率。 (3)年龄结构和性别比例不直接决定种群密度,年龄结构通过影响种群的出生率和死亡率,从而预测种群数量的变化趋势,性别比例能够影响种群的出生率间接影响种群密度。 2.种群密度的调查方法 (1)逐个计数法:调查分布范围较小、个体较大的种群时,如调查某山坡上的珙桐密度。 (2)样方法。 (3)标记重捕法。 (4)黑光灯诱捕法。 对于有趋光性的昆虫,还可以用黑光灯进行灯光诱捕的方法调查种群密度。 (5)抽样检测法。 对于酵母菌等微生物可以用抽样检测法调查种群密度。 (6)其他方法。 (1)一块地里的所有三倍体无子西瓜属于一个种群。(选择性必修2 P1“种群的概念”)(×) (2)种群数量越多,种群密度就越大。(选择性必修2 P2“黑体字”)(×) (3)在调查分布范围较小,个体较大的种群时,可以逐个计数。(源自选择性必修2 P2)(√) (4)种群密度反映了种群在一定时期的数量和变化趋势。(源自选择性必修2 P3)(×) (5)某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时,应选择植物生长茂盛处取样。(选择性必修2 P5“探究·实践”)(×) (6)调查青蛙等活动范围不大的动物的种群密度可以用样方法。(选择性必修2 P6“概念检测”1)(√) (7)调查动物种群密度还可通过红外触发相机、微卫星DNA分子标记等技术进行调查。(选择性必修2 P6“生物科技进展”)(√) 朱鹮是世界濒危物种、国家一级重点保护野生动物。据统计,第一阶段(1981—1990年),朱鹮存活数量维持在20只以内;第二阶段(1991—2000年),朱鹮种群数量缓慢增长,野生种群和人工饲养种群数量突破了200只;第三阶段(2001年至今),朱鹮种群数量快速增加,陕西朱鹮种群数量发展到大约5 000多只。请思考并回答以下问题: (1)在第一阶段和第二阶段,科研人员可以采用什么方法统计朱鹮数量?在第三阶段,科研人员是如何统计出朱鹮数量大约是 5 000多只的? 答:第一、二阶段的统计采用逐个计数法,适用于分布范围小、个体较大的种群;第三阶段的统计采用标记重捕法。 (2)朱鹮是濒危物种,采用标记重捕法有可能在操作过程中对朱鹮造成伤害,有没有更好的方法呢? 答:可采用红外相机自动拍摄技术。 (3)朱鹮喜欢在高大的树木上休息和筑巢,因此高大乔木的密度可能是朱鹮选择巢区的重要“标准”之一,用什么方法调查朱鹮巢区高大乔木的种群密度呢?为减少误差,应注意什么? 答:样方法。注意:①随机取样;②样方大小根据调查对象不同而不同,一般情况下乔木的样方面积为100 m2,而高大乔木的样方面积要适当扩大;③样方数不宜过少。  能力一　种群密度及其调查方法分析(考查科学探究) 1.(2023·新课标卷,T4)为了研究和保护我国东北地区某自然保护区内的野生哺乳动物资源,研究人员采用红外触发相机自动拍摄技术获得了该保护区内某些野生哺乳动物资源的相应数据,为生态学研究提供了相关依据。下列叙述错误的是(D) A.通过对数据的分析和处理,可以了解保护区内大型野生哺乳动物的物种丰富度 B.与标记重捕法相比,采用该技术进行调查对野生哺乳动物的生活干扰相对较小 C.采用红外触发相机拍摄技术可调查生活在该自然保护区内东北豹的种群密度 D.该技术能调查保护区内东北豹种群中成年个体数量,不能调查幼年个体数量 解析　利用红外触发相机自动拍摄技术不需要直接观察或捕捉,就能调查保护区中大型野生哺乳动物的种群数量、种群密度和物种丰富度,A、C两项正确;标记重捕法需要捕捉被调查的动物,且要让其带上标记物,而采用红外触发相机自动拍摄技术时无需与动物直接接触,因此对调查对象的生活干扰相对较小,B项正确;该技术能对恒温动物进行拍照或录像,既能调查保护区内东北豹种群中成年个体数量,也可调查幼年个体数量,D项错误。 2.(2025·重庆模拟)青藏高原东部牧区,主要植被是多年生草本植物,分布于此的有一种植食性小型哺乳动物——高原鼠兔。为了监测和预报牧区内高原鼠兔对牛羊的影响,研究人员用以下方法调查了其种群密度。 (1)研究人员采用去除取样法调查,调查结果如图甲所示,图中“”所对应的数据为6次实际调查结果。(去除取样法的原理:随着连续地捕捉,种群数量逐渐减少,因而花同样的捕捉力量所取得的捕获数逐渐降低,逐次捕捉的累积量逐渐增大) ①结合图甲中信息,估算该动物种群的数量为94只。 ②若每周捕获后,高原鼠兔更难被捕捉,则估算值会偏低(填“偏高”“基本不变”或“偏低”)。 (2)研究人员采用堵洞盗洞法调查,将待测区域(如图乙的A区)内高原鼠兔的洞口全部填埋,连续3天每天记录被盗开的洞口数并计算平均值,即有效洞口数;在附近另一片较小的区域(如图乙的B区)内测定有效洞口数后,再捕尽该区域内的高原鼠兔。 ①若记录B区内的有效洞口数为4个,共有高原鼠兔35只,A区内的有效洞口数为12个,则A区高原鼠兔的种群数量大约是105只。 ②每天记录好被盗开的洞口数后,需要(填“需要”或“不需”)重新填埋;幼年高原鼠兔尚不能掘土打洞,因此估测数量会偏低(填“偏高”“基本不变”或“偏低”)。 解析　(1)①当单次捕获数降到0时,捕获的总累积数就等于该种群的总个体数,即Y=0时求X,得X≈94,则估算该动物种群的数量约为94只。②若每周捕获后,高原鼠兔更难被捕捉,会导致曲线下降更快,估算值会偏低。(2)①根据B区有效洞口数和高原鼠兔的比例,可以计算A区高原鼠兔的种群数量大约是12÷4×35=105(只)。②每天记录好被盗开的洞口数后,需要重新填埋,以保证每天盗开的洞口都是当天的有效洞口。因为幼年高原鼠兔不能掘土打洞,因此估算的数量只包含了成年高原鼠兔数量,会比实际偏低。 能力二　种群的数量特征及其相互关系分析(考查科学思维) 3.(多选)(2025·河北模拟)如图表示种群各数量特征之间的关系,下列相关叙述正确的是 (BCD) A.图中A、B、C、D可分别表示出生率、死亡率、迁入率和性别比例 B.年龄结构为稳定型的种群,其种群数量在短期内不一定保持稳定 C.性别比例主要是通过影响出生率来间接影响种群密度的 D.种群密度是种群最基本的数量特征,可以反映种群在一定时期的数量 解析　题图中A、B能增大种群密度,可以表示出生率、迁入率,C能减小种群密度,可表示死亡率,D影响数量变动,可以表示性别比例,A项错误;年龄结构为稳定型的种群,其种群数量在短期内可能增多、减少或不变,B项正确;性别比例主要是通过影响出生率来间接影响种群密度的,C项正确;种群密度是种群最基本的数量特征,可以反映种群在一定时期的数量,D项正确。 4.(2022·重庆卷,T14)乔木种群的径级结构(代表年龄组成)可以反映种群与环境之间的相互关系,预测种群未来发展趋势。研究人员调查了甲、乙两地不同坡向某种乔木的径级结构,结果如图。下列叙述错误的是(B) [注]　Ⅰ和Ⅱ为幼年期,Ⅲ和Ⅳ为成年期,Ⅴ和Ⅵ为老年期。 A.甲地Ⅲ径级个体可能在幼年期经历了干旱等不利环境 B.乙地阳坡的种群密度比甲地阳坡的种群密度低 C.甲、乙两地阳坡的种群年龄结构分别为稳定型和衰退型 D.甲、乙两地阴坡的种群增长曲线均为“S”形 解析　分析题图,可知甲地Ⅲ径级个体数较少,推测甲地Ⅲ径级个体可能在幼年期经历了干旱等不利环境,A项正确;甲地阳坡个体数为20+20+5+20+25+20=110(株/500 m2),同理乙地阳坡个体数为10+15+20+25+30+40=140(株/500 m2),故乙地阳坡的种群密度大于甲地阳坡的,B项错误;甲地阳坡不同径级个体数差别不明显(甲地阳坡Ⅲ径级个体数同其他差异较大,不作考虑),乙地阳坡低径级个体数少,高径级个体数多,故甲、乙两地阳坡的种群年龄结构分别为稳定型和衰退型,C项正确;甲、乙两地阴坡的种群数量均为幼年期个体数多、老年期个体数少,故甲、乙两地阴坡的种群增长曲线均为“S”形,D项正确。 考点二　种群数量的变化 　 1.种群数量变化的研究方法及步骤 提醒　数学模型一般以方程式、公式、曲线和柱形图等形式呈现。 2.种群的“J”形增长 (1)“J”形增长。 (2)准确分析“λ”曲线。 ①a段——λ>1且恒定,种群数量呈“J”形增长。 ②b段——λ下降,但仍大于1,此段种群出生率大于死亡率,则种群数量一直增长。 ③c段——λ=1,种群数量维持相对稳定。 ④d段——λ<1,种群数量逐年下降。 ⑤e段——λ呈上升趋势,但仍未达到1,故种群数量逐年下降。 3.种群的“S”形增长 4.种群数量的波动 5.影响种群数量变化的因素 (1)非生物因素与生物因素。 (2)密度制约因素和非密度制约因素。 6.种群研究的应用 (1) (2)有害生物防治:鼠害发生时,既适当采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量,又可以通过引入天敌、减少食物等方法,降低其环境容纳量。 (1)自然界中细菌的种群增长都为“J”形增长。(源自选择性必修2 P8)(×) (2)在“S”形增长曲线中,当种群数量超过K/2后,种群增长速率减慢,其对应的年龄结构为衰退型。(选择性必修2 P9“图1-5”)(×) (3)当死亡率升高至与出生率相等时,种群的增长就会停止,有时会稳定在一定的水平。(源自选择性必修2 P9)(√) (4)一个种群中的最大数量就是该种群的环境容纳量。(源自选择性必修2 P9)(×) (5)将一种生物引入一个新环境中,在一定时期内,这个生物种群就会出现“J”形增长。(选择性必修2 P12“概念检测”1)(×) (6)非生物因素对种群数量变化的影响往往是单一性的。(源自选择性必修2 P14)(×) (7)气候、食物、天敌等因素属于密度制约因素。(源自选择性必修2 P16)(×) (8)负反馈调节与正反馈调节是典型的循环因果关系。(选择性必修2 P17“思维训练”)(√) 1.为了保护鱼类资源不受破坏,并持续获得最大捕鱼量,应该使被捕鱼群的数量维持在什么水平?为什么?为了获得最大日捕鱼量呢? 答:为了持续获得最大捕鱼量,应该使被捕鱼群的数量维持在K/2,因为此时种群增长速率最大,有利于捕鱼后鱼种群数量的快速恢复。为了获得最大日捕鱼量,应该使被捕鱼群的数量维持在K值,因为此时鱼的数量维持在最大值。 2.自2002年起,人们在某自然保护区的实验区实施湿地生态修复工程。生态修复之前,某区域中分布着部分农田,退耕还湿前后,该区域中田鼠的数量变化如图所示。 图中的数值M代表的生物学含义是什么?推测数值N较小的原因可能是什么? 答:生态修复前(或2002年前)该区域田鼠的环境容纳量;生态修复后,田鼠的食物减少,天敌增多,栖息环境缩小等。 能力一　辨析种群数量增长的“S”形和“J”形曲线(考查科学思维) 1.(2024·新课标卷,T6)用一定量的液体培养基培养某种细菌,活细菌数随时间的变化趋势如图所示,其中Ⅰ~Ⅳ表示细菌种群增长的4个时期。下列叙述错误的是(C) A.培养基中的细菌不能通过有丝分裂进行增殖 B.Ⅱ期细菌数量增长快,存在“J”形增长阶段 C.Ⅲ期细菌没有增殖和死亡,总数保持相对稳定 D.Ⅳ期细菌数量下降的主要原因有营养物质匮乏 解析　细菌属于原核生物,分裂方式一般是二分裂,A项正确;Ⅱ期因为培养液中的营养物质和空间充足,细菌数量快速增长,存在“J”形增长阶段,B项正确;Ⅲ期细菌既有增殖也有死亡,总数保持相对稳定,C项错误;Ⅳ期由于培养液中营养物质的消耗以及有害代谢废物的积累等,细菌种群的增殖率小于死亡率,种群数量下降,D项正确。 (1)K值的三种表示方法。 (2)K值不是一成不变的。 K值会随着环境的改变而发生变化,当环境遭到破坏时,K值会下降;当环境条件改善时,K值会上升。 2.(多选)如图1表示将某食草动物种群引入草原后Nt/N0随时间的变化情况(N0表示种群起始个体数量,Nt表示第t年个体数量)。图2表示黑山羊的(K值-种群数量)/K值随种群数量的变化趋势。下列分析错误的是 (ABC) A.图1中种群数量维持在a/2可获得最大持续产量 B.图1种群在第0年和第6年时的年龄结构分别为衰退型、增长型 C.图2曲线表示种群增长速率与种群数量呈负相关 D.图2中(K值-种群数量)/K值越大,影响种群增长的环境阻力越小 解析　第15年及以后,Nt/N0值不变,达到了该食草动物种群的环境容纳量,故题图1中种群数量维持在Nt/2(t≥15)可获得最大持续产量,A项错误;题图1中第0~3年种群数量下降,不一定说明种群为衰退型,可能是受环境条件影响,第6年后种群数量增长,第6年时的年龄结构很可能是增长型,B项错误;题图2为“S”形增长曲线的另外一种呈现形式,在“S”形增长曲线中,种群增长速率随种群数量的增加先增后减,不是负相关,C项错误;题图2中(K值-种群数量)/K值越大,说明种群数量与该种群的环境容纳量的差值越大,则影响该种群增长的环境阻力越小,D项正确。 能力二　影响种群数量变化的因素分析(考查科学思维) 3.(2023·广东卷,T6)某地区蝗虫在秋季产卵后死亡,以卵越冬。某年秋季降温提前,大量蝗虫在产卵前死亡,次年该地区蝗虫的种群密度明显下降。对蝗虫种群密度下降的合理解释是(C) A.密度制约因素导致出生率下降 B.密度制约因素导致死亡率上升 C.非密度制约因素导致出生率下降 D.非密度制约因素导致死亡率上升 解析　气温对种群的作用强度与该种群的密度无关,属于非密度制约因素;蝗虫原本就会在秋季死亡,降温使大量蝗虫在产卵前死亡没有产生后代,导致出生率下降,故选C。 4.(2024·山东卷,T11)棉蚜是个体微小、肉眼可见的害虫。与不抗棉蚜棉花品种相比,抗棉蚜棉花品种体内某种次生代谢物的含量高,该次生代谢物对棉蚜有一定的毒害作用。下列说法错误的是(C) A.统计棉田不同害虫物种的相对数量时可用目测估计法 B.棉蚜天敌对棉蚜种群的作用强度与棉蚜种群的密度有关 C.提高棉花体内该次生代谢物的含量用于防治棉蚜属于化学防治 D.若用该次生代谢物防治棉蚜,需评估其对棉蚜天敌的影响 解析　棉田害虫个体微小、数目较多,故统计棉田不同害虫物种的相对数量时宜选用目测估计法,A项正确;一般来说,食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度相关,B项正确;棉花通过合成次生代谢物防治棉蚜,属于生物防治,化学防治是指利用人工合成的化学药剂防治害虫,C项错误;用棉花的次生代谢物防治棉蚜时,为防止对棉蚜天敌造成伤害,需评估其对棉蚜天敌的影响,D项正确。 考点三　探究培养液中酵母菌种群数量的变化 　 1.实验原理 2.血细胞计数板及计数方法 3.操作步骤及结果分析 4.实验注意事项及分析 (1)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。 (2)本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成自身对照;需要做重复实验,目的是尽量减小误差,应对每个样品计数三次,取其平均值。 (3)如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当稀释培养液重新计数。稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数,以每个小方格内含有4~5个酵母细胞为宜。 (4)显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。 (5)每天计数酵母菌数量的时间要固定。 (6)使用血细胞计数板时,若先滴加样液,再盖盖玻片会使计数结果偏大,因为液滴表面张力的存在,使计数实际体积大于计数室体积。 (1)酵母菌需要用半固体培养基培养。(选择性必修2 P11“探究·实践”)(×) (2)对酵母菌计数用逐个计数法。(选择性必修2 P11“探究·实践”)(×) (3)吸取酵母菌菌液时,吸取上层液体即可。(选择性必修2 P11“探究·实践”)(×) (4)培养液渗入计数室后,需稍待片刻,待酵母菌沉降到计数室底部后才能进行计数。(选择性必修2 P11“探究·实践”)(√) 能力　培养液中酵母菌种群数量的变化实验分析(考查科学思维) 1.将接种在马铃薯培养液中的酵母菌培养一段时间后,充分混匀并随机分成不等的两组后分别进行培养。下列说法错误的是(C) A.酵母菌种群增长所需的能量全部来自马铃薯培养液 B.若要估算培养液中酵母菌的数量,可借助显微镜进行 C.培养液被分成上述两组时,其中的酵母菌种群密度是不同的 D.给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加 解析　酵母菌属于异养兼性厌氧微生物,其种群增长所需的能量来自培养液中有机物的氧化分解,A项正确;若要估算培养液中酵母菌的数量,可用血细胞计数法(或显微计数法),需要借助显微镜,B项正确;培养液与酵母菌充分混匀后被分成不等的两份,两组酵母菌的种群数量不同,但密度是相同的,C项错误;给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌进行有氧呼吸,酵母菌大量繁殖,种群数量会增加,D项正确。 酵母菌种群“S”形增长各阶段的特征 2.(2025·南京联考)如图1是某兴趣小组为了研究酵母菌种群数量的变化规律,进行了相关实验,并测得实验数据绘制的曲线图。请据图回答下列问题: (1)摇床又称为自动振荡器,培养时需要将锥形瓶置于摇床上轻轻振荡,目的是振荡可以增加培养液中的溶氧量,有利于酵母菌和反应底物的充分结合。 为了绘制得到图1的曲线图,可采取抽样检测的方法每天对酵母菌数量进行调查。 (2)若制备装片时,将清洁干燥的血细胞计数板先在计数室上滴一滴酵母菌液,静置5 min再盖上盖玻片,测量的结果会偏高。如果用台盼蓝染液对酵母菌菌液进行染色,在计数时应只统计无色的酵母菌细胞。显微观察时在调焦清楚后,若发现只能看到血细胞计数板的横线而看不到竖线,此时应调节反光镜和光圈,将视野调暗。 (3)显微计数时发现所选取的样方中方格内酵母菌总数为零,可能的原因有ABC(多选,填选项字母)。 A.样液中酵母菌数量过少 B.样液稀释的倍数过大 C.样液取自未摇匀的上清液 D.实验过程中部分酵母菌死亡 (4)分析图1实验数据可知,在0~7 d之间酵母菌的数量呈“S”形增长;超过7 d之后,由于营养物质的大量消耗、代谢废物的积累、培养液pH的变化,酵母菌种群数量呈下降趋势。 (5)该同学在某一时刻提取部分样液,并将样液稀释5倍,采用血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)计数,观察到的计数室中酵母菌细胞分布如图2,则此时该样液的细胞密度为7.5×106个/mL。 解析　(1)培养酵母菌时需要将锥形瓶置于摇床上轻轻振荡,目的是增加培养液中的溶氧量,有利于酵母菌和反应底物的充分结合。可采取抽样检测的方法每天对酵母菌数量进行调查。(2)先将培养液滴加到血细胞计数板的计数室中再盖上盖玻片计数,由于已加入液滴的表面张力的作用使计数的实际体积增大,从而使计数结果偏高。台盼蓝染液可以鉴别细胞的死活,若是死细胞则会被染成蓝色,故在计数时应只统计无色的酵母菌细胞。显微观察时在调焦清楚后,若发现只能看到血细胞计数板的横线而看不到竖线,说明对光不准确,此时应该调节反光镜和光圈,将视野调暗。(3)样液中酵母菌数量过少、样液稀释的倍数过大、样液取自未摇匀的上清液均有可能导致所选取的样方中方格内酵母菌总数为零;实验过程中部分酵母菌死亡,但是死亡的酵母菌仍然存在于视野中。(5)由题图2的血细胞计数板规格可知,该血细胞计数板共25个中方格,取4个角和中央共5个样方,共有酵母菌5+6+6+7+6=30(个),血细胞计数板上酵母菌数量为5×30=150(个),又因为血细胞计数板体积为0.1 mm3(1 mm×1 mm×0.1 mm),样液稀释5倍,故酵母菌培养液的细胞密度为150÷(0.1×10-3)×5=7.5×106(个/mL)。 微真题重体悟 　 1.(2023·浙江6月选考,T5)东亚飞蝗是我国历史上发生大规模蝗灾的主要元凶,在土壤含水率<15%的情况下,85%以上的受精卵可以孵化,一旦食物(植物幼嫩的茎、叶)等条件得到满足,很容易发生大爆发。下列因素中,对东亚飞蝗的繁衍、扩散起阻碍作用的是(A) A.充沛的降水 B.肥沃的土壤 C.连片的麦田 D.仅取食种子的鸟类 解析　根据题干,在土壤含水率<15%的情况下,85%以上的受精卵可以孵化,因此充沛的降水会影响受精卵孵化,对东亚飞蝗的繁衍、扩散起阻碍作用。肥沃的土壤、连片的麦田则促进东亚飞蝗的繁衍;仅取食种子的鸟类不会使植物幼嫩的茎、叶减少,因此不会影响东亚飞蝗的繁衍、扩散,故选A。 2.(2024·浙江6月选考,T8)黄鳝从胚胎期到产卵期都是雌性,产卵过后变为雄性。研究人员对洞庭湖周边某水域捕获的 1 178尾野生黄鳝进行年龄及性别的鉴定,结果如表。 生长期 体长(cm) 尾数 雌性 雄性 尾数 比例 (%) 尾数 比例 (%) Ⅰ龄 ≤30.0 656 633 96.5 8 1.2 Ⅱ龄 30.1~50.0 512 327 63.9 116 22.7 Ⅲ龄 50.1~55.0 6 2 33.3 4 66.7 Ⅳ龄 ≥55.1 4 0 0.0 4 100.0 下列叙述正确的是(B) A.该黄鳝种群的年龄结构为衰退型 B.种群中雄黄鳝的平均年龄大于雌性 C.随年龄增长雄黄鳝数量逐渐增加 D.该黄鳝种群的雌雄比例约为1∶1 解析　由题表信息可知:该黄鳝种群幼年(Ⅰ龄期)的个体多,老年(Ⅳ龄期)的个体少,说明该黄鳝种群的年龄结构为增长型,A项错误;由题意“黄鳝从胚胎期到产卵期都是雌性,产卵过后变为雄性”可推知:种群中雄黄鳝的平均年龄大于雌性,B项正确;分析题表可知:Ⅱ龄期雄黄鳝数量最多,Ⅰ龄期、Ⅲ龄期和Ⅳ龄期雄黄鳝数量非常少,C项错误;分析题表可知,各年龄期雌性个体的总数明显大于雄性个体的总数,说明该黄鳝种群的雌雄比例不是1∶1,D项错误。 3.(2024·贵州卷,T14)酵母菌W是一种产果胶酶工程菌。为探究酵母菌W的果胶酶产量与甲醇浓度(Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ)的关系。将酵母菌W以相同的初始接种量接种到发酵罐,在适宜条件下培养,结果如图所示。下列叙述正确的是(C) A.发酵罐中接种量越高,酵母菌W的K值越大 B.甲醇浓度为Ⅲ时,酵母菌W的果胶酶合成量最高 C.72 h前,三组实验中,甲醇浓度为Ⅱ时,产果胶酶速率最高 D.96 h后,是酵母菌W用于工业生产中收集果胶酶的最佳时期 解析　K值与接种量无关,与空间、资源等因素有关,A项错误;由题图可知,甲醇浓度为Ⅱ时,酵母菌W的果胶酶合成量最高,B项错误;72 h前,三组实验中,甲醇浓度为Ⅱ时,产果胶酶速率最高,即相应曲线的斜率最大,C项正确;收集果胶酶的最佳时期应在K/2处,不同甲醇浓度对应的收集时间不同,但不会在96 h后,此时已达到K值,D项错误。 4.(2020·江苏卷,T10改编)下列关于探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的叙述,错误的是(B) A.将酵母菌接种到培养液中,并进行第一次计数 B.从静置的培养液中取适量上清液,用血细胞计数板计数 C.每天定时取样,测定酵母菌细胞数量,绘制种群数量变化曲线 D.营养条件是影响酵母菌种群数量变化的因素之一 解析　探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,需要每天定时取样进行计数,绘制酵母菌种群数量变化曲线,第一次计数在接种酵母菌后进行,A、C两项正确;从试管中吸取培养液之前应将试管振荡、摇匀后取样,减小实验误差,B项错误;酵母菌的繁殖需要充足的营养物质、适宜的温度、pH等条件,营养条件是影响酵母菌种群数量变化的因素之一,D项正确。 5.(2022·湖南卷,T20)入侵生物福寿螺适应能力强、种群繁殖速度快。为研究福寿螺与本土田螺的种间关系及福寿螺对水质的影响,开展了以下实验: 实验一:在饲养盒中间放置多孔挡板,不允许螺通过,将两种螺分别置于挡板两侧饲养;单独饲养为对照组。结果如图所示。 实验二:在饲养盒中,以新鲜菜叶喂养福寿螺,每天清理菜叶残渣;以清洁自来水为对照组。结果如表所示。 浑浊度/FTU 总氮/(mg·L-1) 总磷/(mg·L-1) 实验组 对照组 实验组 对照组 实验组 对照组 1 10.81 0.58 14.72 7.73 0.44 0.01 3 15.54 0.31 33.16 8.37 1.27 0.01 5 23.12 1.04 72.78 9.04 2.38 0.02 7 34.44 0.46 74.02 9.35 4.12 0.01 [注]　水体浑浊度高表示其杂质含量高。 回答下列问题: (1)野外调查本土田螺的种群密度,通常采用的调查方法是样方法。 (2)由实验一结果可知,两种螺的种间关系为种间竞争。 (3)由实验二结果可知,福寿螺对水体的影响结果表现为水体中总氮、总磷量增大,水体变得更浑浊。 (4)结合实验一和实验二的结果,下列分析正确的是①③(填序号)。 ①福寿螺的入侵会降低本土物种丰富度　②福寿螺对富营养化水体耐受能力低　③福寿螺比本土田螺对环境的适应能力更强　④种群数量达到K/2时,是防治福寿螺的最佳时期 (5)福寿螺入侵所带来的危害警示我们,引种时要注意物种对当地环境的适应性;有无天敌及是否对其他物种形成危害(答出两点即可)。 解析　(1)由于本土田螺活动能力弱、活动范围小,故调查本土田螺的种群密度时,常采用的调查方法是样方法。(2)分析题图可知,随着培养天数增加,单独培养时,本土田螺生存率与福寿螺无明显差异,混合培养时,本土田螺生存率明显下降,福寿螺生存率没有明显变化,两者属于种间竞争关系。(3)分析题表可知:随着福寿螺养殖天数增加,水体浑浊度增加,说明水质被污染,总磷量、总氮量增加,说明引起了水体富营养化。(4)结合实验一和实验二的结果可知,福寿螺对环境的适应能力比本土田螺强,更适应富营养化水体,在种间竞争中占优势,导致本土田螺数量减少,降低本土物种丰富度;防治福寿螺的最佳时期是在其种群数量达到K/2前,此时种群增长速率没有达到最高,容易防控,故选①③。(5)引入外来物种,可能会破坏当地的生物多样性,故在引入以前需要考虑物种对当地环境的适应性,有无天敌及是否对其他物种形成危害,还需建立外来物种引进的风险评估机制、综合治理机制及跟踪监测机制。 第33讲　群落及其演替 [课标内容]　1.描述群落具有垂直结构和水平结构等特征,并可随时间而改变。2.阐明一个群落替代另一个群落的演替过程,包括初生演替和次生演替两种类型。3.分析不同群落中的生物具有与该群落环境相适应的形态结构、生理特征和分布特点。4.实验:研究土壤中小动物类群的丰富度。 微考点大突破 考点一　群落的结构 　 1.群落的概念与特征 (1)概念:群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。 (2)群落水平上研究的问题。 提醒　群落并不是各种生物的简单集合,而是通过相互之间的各种联系建立起来的有机整体。 2.群落的物种组成 3.种间关系(连线) 提醒　两种生物以同一植物为食,但取食的部位不同并不构成种间竞争关系,例如:人吃玉米籽粒,而牛吃玉米秸秆。 4.群落的空间结构 提醒　①“竹林中的竹子高低错落有致”不属于群落的垂直结构,竹林中的竹子是一个种群,不具有群落的空间结构。 ②高山上植物的分布取决于温度,从山顶到山脚下,分布着不同的植物类群,属于植被的垂直地带性分布,不属于群落的垂直结构。 ③不同潮间带,其所处区域的条件(如光照、海水浸入程度、植物或动物分布等)差异较大,不同地段分布的物种类型不同,这应属于群落的水平结构而不属于垂直结构。 5.群落的季节性和生态位 (1)群落的季节性。 由于阳光、温度和水分等随季节而变化,群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化。 (2)生态位。 (1)随着时间和环境的变化,原来不占优势的物种可能逐渐变得有优势。(源自选择性必修2 P23)(√) (2)除了光照,在陆生群落中,决定植物地上分层的环境因素还有温度等条件。(源自选择性必修2 P26)(√) (3)草原群落具有明显的季节性,群落的外貌和结构会随季节的变化发生有规律的变化。(源自选择性必修2 P27)(√) (4)两种鸟的觅食生境一样,生态位就完全一样。(选择性必修2 P28“思考·讨论”)(×) (5)“螟蛉有子,蜾蠃负之”体现了二者之间具有捕食关系。(选择性必修2 P29“拓展应用”1)(√) 1.生态位宽度是指某一物种在其生存的生态环境中对生态因子的利用状况,如图为不同干扰强度下传粉昆虫优势类群的生态位宽度。 据图可知,从人为中度干扰强度到重度干扰强度,影响最大的是哪一优势类群?蠓科对环境的适应能力非常强,请结合图示进行解释。 答:蚤蝇科;各程度干扰强度下蠓科生态位宽度都较大,而生态位宽度又可反映某一物种对环境资源的利用和适应能力。 2.竞争排斥原理是指在一个稳定的环境中,两个或两个以上受资源限制的,但具有相同资源利用方式的物种不能长期共存在一起。以双小核草履虫和大草履虫为材料进行实验,证实竞争排斥原理,请你写出实验的设计思路及预测结果。 答:设计思路:将等数目的形态和习性上很接近的双小核草履虫和大草履虫放在资源有限的环境中混合培养,一段时间后,观察其存活情况。预测结果:一方(双小核草履虫)存活,另一方(大草履虫)死亡。 能力一　种间关系的判断与相关曲线分析(考查科学思维) 1.(多选)(2024·江西卷,T14)“种豆南山下,草盛豆苗稀”描绘了诗人的田耕生活。如图是大豆和杂草R在某种养分生态位维度上的分布曲线。下列叙述错误的是 (ABC) A.a越大,表明大豆个体间对该养分的竞争越激烈 B.b越小,表明大豆与杂草R对该养分的竞争越小 C.b的大小会随着环境的变化而变化,但a和d不会 D.当c为0时,表明大豆和杂草R的该养分生态位发生了分化 解析　a表示生态位宽幅,宽幅越大表明该物种能获取的资源种类越多,适应能力越强,个体间对特定养分的竞争性越小,A项错误;b越小,代表大豆和杂草R的生态位越接近,二者对该养分的竞争越大,B项错误;随着环境的变化,两种植物需要的养分状态a和d会发生改变,二者共同竞争的养分状态也可发生改变,C项错误;c为两种植物利用的相同养分,当c为0时,说明大豆和杂草R的该养分生态位发生了分化,D项正确。 2.(2021·重庆卷,T19)若某林区的红松果实、某种小型鼠(以红松果实为食)和革蜱的数量变化具有如图所示的周期性波动特征。林区居民因革蜱叮咬而易患森林脑炎。据此分析,下列叙述错误的是(C) A.曲线③和①不能明显体现捕食关系,推测是小型鼠繁殖能力强所致 B.通过曲线②与③的关系推断小型鼠与革蜱不是互利共生关系 C.曲线③在K值上下波动,影响K值的主要因素是小型鼠的出生率、死亡率、迁入率和迁出率 D.林区居民森林脑炎发病率会呈现与曲线②相似的波动特征 解析　据题干信息可知,小型鼠以红松果实为食,二者之间存在捕食关系,而题图中曲线③和①没有明显体现捕食关系,可能是小型鼠繁殖能力较强所致,A项正确;若两种生物是互利共生关系,则二者的数量变化曲线将呈现同升同降的变化趋势,而曲线②和曲线③不是同升同降关系,推测革蜱和小型鼠的种间关系不是互利共生,B项正确;影响K值的主要因素有气候、疾病、天敌等,C项错误;据题可知,林区居民因革蜱叮咬而易患森林脑炎,因此林区居民森林脑炎发病率会呈现与曲线②相似的波动特征,D项正确。 “两依据”法判断曲线图中生物的种间关系 能力二　群落的组成和结构分析(考查科学思维) 3.(2022·全国乙卷,T5)分层现象是群落研究的重要内容。下列关于森林群落分层现象的叙述,正确的是(A) ①森林群落的分层现象提高了生物对环境资源的利用能力　②森林植物从上到下可以分为不同层次,最上层为灌木层　③垂直方向上森林中植物分层现象与对光的利用有关　④森林群落中动物的分层现象与食物有关　⑤森林群落中植物的分层现象是自然选择的结果　⑥群落中植物垂直分层现象的形成是由动物种类决定的 A.①③④⑤ B.②④⑤⑥ C.①②③⑥ D.③④⑤⑥ 解析　森林群落的分层现象可使不同的生物占据不同的空间,提高生物对光照等环境资源的利用能力,①正确;森林植物从上到下可分为不同的层次,一般依次是乔木、灌木、草本、苔藓、地衣等,②错误;在垂直方向上,森林植物的分层主要是由对光的利用不同导致的,③正确,⑥错误;森林中的动物分层主要与食物和栖息环境有关,④正确;森林中植物占据不同的层次,是长期自然选择的结果,⑤正确。故选A。 (选择性必修2 P26“正文”)影响植物群落垂直分层的主要因素是光照,影响动物群落垂直分层的主要因素为食物和栖息空间。 4.(多选)(2024·湖南卷,T13)土壤中纤毛虫的动态变化可反映生态环境的变化。某地实施退耕还林后,10年内不同恢复阶段土壤中纤毛虫物种数情况如图所示。下列叙述错误的是 (ABD) A.统计土壤中某种纤毛虫的具体数目可采用目测估计法 B.退耕还林期间纤毛虫多样性及各目的种类数不断增加 C.调查期间土壤纤毛虫丰富度的变化是一种正反馈调节 D.退耕还林提高了纤毛虫的种群密度和生态系统的稳定性 解析　目测估计法只能确定某种纤毛虫的相对数量,A项错误;分析题图可知,退耕还林期间纤毛虫的多样性增加,但某些目的种类数会出现波动,并非不断增加,B项错误;土壤纤毛虫丰富度增大,有利于改善生态环境,而生态环境的改善又会进一步增大纤毛虫的丰富度,这是一种正反馈调节,C项正确;仅根据题干信息,无法确定退耕还林对纤毛虫种群密度的影响,D项错误。 能力三　生态位分析(考查科学思维) 5.(2023·江苏卷,T14)在江苏沿海湿地生态系统中,生态位重叠的两种动物甲、乙发生生态位分化,如图所示。甲主要以植物a为食,乙主要以植物b为食,两者又共同以植食性动物c为食。下列相关叙述错误的是(A) A.a、c分别处于第一、二营养级,其生态位重叠 B.a、b中的能量沿着食物链单向流动、逐级递减,最终以热能形式散失 C.生物群落中物种的生态位受生物因素影响,也与非生物因素有关 D.生态位分化是经自然选择形成的生物适应性,提高了生物对环境资源的利用率 解析　根据题干信息“甲主要以植物a为食,乙主要以植物b为食,两者又共同以植食性动物c为食”,可知a、c分别处于第一、二营养级,由于a为生产者,c为消费者,两者生态位并不重叠,A项错误;a、b中的能量沿着食物链单向流动、逐级递减,最终通过呼吸作用,以热能形式散失,B项正确;生态位是指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,生物群落中物种的生态位受生物因素影响,也与非生物因素有关,C项正确;生态位分化是经长期自然选择形成的生物对环境的适应,这有利于不同生物充分利用环境资源,提高了生物对环境资源如栖息空间、食物等的利用率,D项正确。 生态位重叠和生态位分化 (1)生态位重叠:两个或两个以上生态位相似的物种生活于同一空间时分享或竞争共同资源的现象。 (2)生态位分化。 当两个物种的生态位有重叠时,往往通过自然选择作用使各自的生态位发生变化,从而减少或排除竞争,使得它们共同生存下来,这种现象称为生态位分化。生态位分化是生物对环境的长期适应以及自然选择的结果。 6.(2025·佛山模拟)物种在种间竞争中通过适应或者改变行为来调整在空间、时间和营养生态位的重叠,以获得最大化收益,实现共存。研究人员对四川小寨子沟国家级自然保护区冷、暖季有蹄类的时间生态位进行调查,结果如图,下列分析错误的是(D) A.食物、栖息地以及与其他物种的关系属于生态位研究的范畴 B.总体上暖季的有蹄类时间生态位有更高的重叠度 C.冷、暖季时间生态位均高度重叠的是毛冠鹿和中华斑羚 D.暖季时中华扭角羚与毛冠鹿种间竞争最激烈 解析　生态位不仅指生物在空间上所占的位置还包括生物在食物链中的位置、活动时间、活动空间以及与其他物种的关系等,因此,食物、栖息地以及与其他物种的关系属于生态位研究的范畴,A项正确;据题图可知,总体上暖季的有蹄类时间生态位有更高的重叠度,可能是由于环境条件的改变,使得动物们的活动时间更加灵活,从而导致时间生态位的重叠度增加,B项正确;据题图可知,冷、暖季时间生态位均高度重叠的是毛冠鹿和中华斑羚,C项正确;据题图可知,暖季时中华扭角羚与毛冠鹿的时间生态位有一定的重叠,但这并不能直接说明它们之间的种间竞争最激烈,种间竞争的激烈程度不仅取决于时间生态位的重叠度,还受到食物资源、栖息地空间等多种因素的影响,D项错误。 考点二　研究土壤中小动物类群的丰富度 　 1.实验原理 2.实验步骤 3.采集小动物所用到的仪器 4.实验结论 不同群落的优势种不同,不同群落物种丰富度不同。一般来说,环境条件越优越,群落发育的时间越长,物种越多,群落结构也越复杂。 能力　实验过程分析及注意事项(考查科学探究) 1.(经典高考题)土壤小动物对动植物遗体的分解起着重要的作用。下列关于土壤小动物的叙述,错误的是(A) A.调查身体微小、活动力强的小动物数量常用标记重捕法 B.土壤中小动物类群的丰富度高,则该类群含有的物种数目多 C.土壤小动物的代谢活动会影响土壤肥力,进而影响植物生长 D.土壤小动物呼吸作用产生的CO2参与生态系统中的碳循环 解析　土壤小动物身体微小,活动能力较强,可用取样器取样法调查其数量,不适合用标记重捕法进行调查,A项错误;丰富度是指群落中的物种数目,丰富度越高,物种数目越多,B项正确;部分土壤小动物可以将有机物分解成无机盐和CO2等,无机盐可以提高土壤肥力,影响植物生长,C项正确;土壤小动物呼吸作用产生的CO2可以被绿色植物等利用从而进入生物群落,参与生态系统中的碳循环,D项正确。 2.(2025·湖北联考)“沼液肥田”是我国劳动人民的创举。某农技站调查了施用不同沼液量的围垦麦田的土壤小动物密度,结果如图所示。下列叙述正确的是(D) A.不同土层中的小动物都是消费者 B.施用不同沼液量可明显提高0~10 cm土层中小动物类群丰富度 C.施用不同沼液量对10~20 cm土层中小动物的物种组成影响不显著 D.“沼液肥田”利用了循环原理 解析　不同土层中的小动物有些是消费者,有些是分解者,A项错误;题图中表示的是土壤小动物的密度,因此并不能得出施用不同沼液量可明显提高0~10 cm土层中小动物类群丰富度这一结论,B项错误;由题图可知,施用不同沼液量的10~20 cm土层中小动物的密度变化幅度不大,但不能推知施用不同沼液量对10~20 cm土层中小动物物种组成的影响,C项错误;“沼液肥田”实现了物质的循环利用,符合生态工程的循环原理,D项正确。 考点三　群落的主要类型和演替 　 1.群落的主要类型 (1)群落的分类依据及主要类型。 (2)陆地生物群落的比较。 群落 类型 非生物环境 群落结构 生物与环境相 适应的特点 荒漠 生物 群落 极度干旱,降水量稀少且分布不均匀 物种少,结构非常简单 动植物具有耐旱性的结构或生活特性 草原 生物 群落 半干旱,不同年份或季节雨量不均匀 物种较少,结构相对简单 植物具有抵抗干旱的结构,动物善于挖洞或奔跑 森林 生物 群落 湿润或较湿润地区 物种繁多,结构非常复杂且相对稳定 阳生植物利用阳光能力强,动物营树栖和攀缘生活的种类特别多 2.群落中生物的适应性 3.群落的演替 (1)演替的概念。 随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。 (2)群落演替类型的比较。 提醒　①在群落演替过程中,地衣通过分泌有机酸加速岩石风化形成土壤,并积累有机物,这为苔藓的生长提供了条件。苔藓能取代地衣的原因是其植株高于地衣,能获得更多的阳光,处于优势地位,于是逐渐取代了地衣。 ②群落演替时,不同种群间主要是优势取代,在森林阶段能找到地衣、苔藓等其他植物。 ③演替最终不一定能形成森林。演替最终能否形成森林取决于所处地域的气候等条件,如干旱地区或冻土地带很难演替到森林阶段。 (3)影响群落演替的因素。 4.退耕还林、还草、还湖 (1)群落演替的结果往往是由群落内的生物决定的。(源自选择性必修2 P35)(×) (2)森林中的乔木、灌木和草本植物可因生态位不同而达到相对平衡的状态。(源自选择性必修2 P35)(√) (3)热带雨林群落中很多植物具有艳丽的花朵和鲜艳多汁的果实,目的是吸引动物传播花粉和种子。(选择性必修2 P36“思考·讨论”)(√) (4)群落是一定时空条件下不同物种的天然群聚。(源自选择性必修2 P36)(√) (5)生活在荒漠中的植物都不能生活在森林中。(选择性必修2 P37“概念检测”1)(×) (6)如果没有人工干预,农田生物群落不能长期保持农田的特征。(选择性必修2 P37“拓展应用”)(√) (7)初生演替和次生演替最终都会演替为森林。(选择性必修2 P41“思考·讨论”)(×) (8)初生演替和次生演替的分类依据是演替时间的长短。(源自选择性必修2 P41)(×) (9)初生演替和次生演替大都是从结构简单的群落发展为结构复杂的群落,群落中的物种数量和群落层次增多,土壤、光能得到更充分的利用。(源自选择性必修2 P41)(√) 草甸是青藏高原最重要的牧场类型,分布于此的高原鼢鼠是一种营地下生活的挖掘类啮齿动物,数量过多对草甸具有一定的破坏作用。 (1)高原鼢鼠挖洞时将挖出的土堆在地面,会在草甸中形成无植被覆盖的裸露土丘,需6年左右才能逐步恢复,群落恢复过程中的演替类型是哪种?判断的依据是什么? 答:次生演替。裸露土丘存在土壤条件,因此该群落演替的类型为次生演替。 (2)高原鼢鼠形成的土丘上发生规律性的演替阶段可能包括哪些?最终会演替到森林吗? 答:一年生草本阶段、多年生草本阶段。最终不一定会演替到森林,因为当地气候条件、地形、土壤环境等因素使群落很难演替到森林。 (3)大量研究表明,过度放牧导致的草甸退化促进了鼠类数量增加,鼠类的密度过大又加剧了草甸退化,甚至荒漠化。这说明人类活动对群落演替产生了什么影响? 答:人类活动往往使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行。 能力一　群落演替的类型和特点分析(考查科学思维) 1.(2023·河北卷,T10)某经营性森林有27种植物,林场对其林木采伐后彻底清除地表植物。自然恢复若干年后,该地段上形成了有36种植物的森林。下列叙述正确的是(C) A.采伐后的空地资源丰富,植物种群呈“J”形增长 B.采伐前的生态系统比恢复后的生态系统抵抗力稳定性高 C.采伐后的空地上出现新群落的过程属于次生演替 D.该生态系统恢复过程中,营养级的增多取决于植物种类的增加 解析　“采伐后的空地”代表一定的空间和资源,而非理想条件,在有限的资源和空间条件下,种群呈“S”形增长,A项错误;恢复后的生态系统物种数量比采伐前明显增多,群落结构趋于复杂,抵抗力稳定性提高,B项错误;“彻底清除地表植物”说明原有植被虽已不存在,但原有土壤条件及繁殖体仍存在,此地段属于次生裸地,以此为起始条件进行的演替属于次生演替,C项正确;演替过程中,植物种类增加并不意味着通过生产者输入生态系统中的总能量增多,故其营养级并不一定会增多,D项错误。 “三看法”判断群落演替的类型 2.(2023·海南卷,T5)某亚热带地区青冈栎林被采伐后的演替过程如图。 采伐迹地→杂草群落→灌丛→马尾松林→马尾松、青冈栎混交林→青冈栎林 下列有关叙述错误的是(D) A.采伐迹地保留了原有青冈栎林的土壤条件和繁殖体,该演替属于次生演替 B.与杂草群落相比,灌丛对阳光的利用更充分 C.与灌丛相比,马尾松林的动物分层现象更明显 D.与马尾松林相比,马尾松、青冈栎混交林乔木层的植物种间竞争减弱 解析　采伐迹地原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体,因此题述演替属于次生演替,A项正确;与杂草群落相比,灌丛生长较高,更能充分利用阳光,B项正确;与灌丛相比,马尾松林可以为动物提供更广阔的栖息空间和食物条件,使动物的分层现象更明显,C项正确;与马尾松林相比,马尾松、青冈栎混交林乔木层的结构更复杂,植物对阳光等环境资源的竞争更激烈,种间竞争增强,D项错误。 能力二　群落演替的影响因素和趋势分析(考查科学思维) 3.牧草地在施用除草剂以及人工放牧的严重干扰下,植物种类大量减少。为了恢复该地的群落结构,研究人员进行了为期四年的实验。在相同的初始条件下,采取了两种处理方式:自然恢复和人工播种(第一年初人工播种多种草本植物种子)。调查实验期间这两种样地草本植物的类群数量相对值,结果如表所示。 时间 样地类型 初始 第一 年末 第二 年末 第三 年末 第四 年末 自然恢复样地 8 10 12 17 21 人工播种样地 8 26 23 21 21 下列叙述正确的是(D) A.自然恢复样地发生的演替类型是初生演替 B.自然恢复样地中食草动物的物种丰富度逐年减少 C.人工播种草本植物种子减缓了牧草地的恢复速度 D.第四年末两类样地的草本植物的物种组成可能不同 解析　自然恢复样地发生演替的起始具有一定的草本植物,该演替为次生演替,A项错误;自然恢复样地中草本植物的类群数量逐年增加,植物可为动物提供食物和栖息场所,可推测自然恢复样地中食草动物的物种丰富度逐年增加,B项错误;第三年末到第四年末,人工播种样地的草本植物的类群数量保持稳定,与自然恢复样地相比,人工播种样地草本植物类群数量达到稳定的时间较短,故推测人工播种草本植物种子能加快牧草地的恢复速度,C项错误;第四年末两类样地的草本植物的类群数量相同,但由于人为干预,两类样地的草本植物的物种组成可能不同,D项正确。 4.(2023·山东卷,T24)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演替速度快,趋向于恢复原来的群落,经历的阶段相对较少(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,丙的特点是个体较大、种群数量有限。 (3)据图分析,第30年至第50年乙种群密度的变化是不能确定(填“增大”“减小”或“不能确定”),原因是群落中该时间段植物个体总数的变化未知。 (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改变群落演替的方向。 解析　(1)初生演替和次生演替的区别主要体现在演替起点、演替速度、经历的阶段等方面不同。(2)记名计算法需要对研究对象进行逐个计数,适用于研究个体较大、种群数量有限的物种。(3)在无法获知群落中该时间段植物个体总数变化的情况下,仅根据某一物种的相对多度的变化情况不能确定该物种种群密度的变化情况。(4)与退耕前相比,退耕后群落的物种组成和物种丰富度发生改变,说明人类活动会改变群落演替的方向。 微真题重体悟 　 1.(2020·天津卷,T12)在利用种间关系进行生物防治的措施中,下列分析错误的是(D) A.施用绿僵菌工程菌减少虫害,不改变绿僵菌与害虫之间存在寄生关系 B.引入Fhb7增强小麦的抗菌性,目的是调节真菌对植物的寄生能力 C.AS1工程菌分泌的多种表达产物不改变AS1与按蚊之间存在共生关系 D.使AS1工程菌分泌多种表达产物杀灭疟原虫,目的是调节按蚊对人的寄生能力 解析　绿僵菌寄生在许多害虫体内,施用绿僵菌工程菌能增强绿僵菌致死害虫的效应,但并没有改变绿僵菌与害虫之间的寄生关系,A项正确;引入Fhb7增强小麦的抗菌性,目的是增强小麦对真菌的抗性,降低真菌对小麦的寄生能力,B项正确;AS1工程菌分泌的多种基因表达产物可杀灭疟原虫,并没有改变AS1与按蚊之间的共生关系,C项正确;疟疾由受疟原虫感染的雌按蚊通过叮咬在人群中传播,使AS1工程菌分泌多种基因表达产物杀灭疟原虫,目的是阻断疟疾传播途径,使人体不患疟疾,D项错误。 2.(2024·河北卷,T12)天然林可分为单种乔木的纯林和包含多种乔木的混交林。人工林通常是在栽培某树种后,经多年持续去除自然长出的其他树木进行抚育,形成单种乔木的森林。下列叙述错误的是(C) A.混交林的多种乔木可为群落中的其他物种创造复杂的生物环境 B.人工林经过抚育,环境中的能量和物质更高效地流向栽培树种 C.天然生长的纯林和人工林都只有单一的乔木树种,群落结构相同 D.与人工林相比,混交林生态系统物种组成更复杂 解析　混交林的多种乔木可为群落中的其他物种创造复杂的生物环境,A项正确;人工林经过抚育,去除自然长出的其他树木,减小非栽培树种与栽培树种的竞争,从而使环境中的能量和物质更高效地流向栽培树种,B项正确;据题意可知,天然生长的纯林只有单一的乔木树种,但人工林在抚育前,不止一种乔木,且二者的群落结构不完全相同,C项错误;与人工林相比,混交林物种丰富度更高,营养关系更复杂,生态系统物种组成更复杂,D项正确。 3.(2024·广东卷,T13)为探究人类活动对鸟类食性及物种多样性的影响,研究者调查了某地的自然保护区、农田和城区3种生境中雀形目鸟类的物种数量(取样的方法和条件一致),结果如图。下列分析错误的是(B) A.自然保护区的植被群落类型多样,鸟类物种丰富度高 B.农田的鸟类比自然保护区鸟类的种间竞争更小 C.自然保护区鸟类比其他生境的鸟类有更宽的空间生态位 D.人类活动产生的空白生态位有利于杂食性鸟类迁入 解析　由题图可知,自然保护区的雀形目鸟类物种数量明显高于农田和城区,鸟类物种丰富度高,推测原因为自然保护区的植被群落类型多样,群落的空间结构更加复杂,可为鸟类提供更多的栖息空间和食物条件,因此自然保护区鸟类比其他生境的鸟类有更宽的空间生态位,A、C两项正确;影响鸟类种间竞争的因素包括空间和资源等,据题图仅可了解到农田和自然保护区的雀形目鸟类的物种数量,不知道农田和自然保护区可提供的资源及鸟类个体的数量等,故无法比较两生境中鸟类种间竞争的大小,B项错误;由题图可知,农田和城区中杂食性鸟类的物种数量大致相同且均明显高于自然保护区,可判断人类活动产生的空白生态位有利于杂食性鸟类迁入,D项正确。 4.(2021·山东卷,T10)某种螺可以捕食多种藻类,但捕食喜好不同。L、M两玻璃缸中均加入相等数量的甲、乙、丙三种藻,L中不放螺,M中放100只螺。一段时间后,将M中的螺全部移入L中,并开始统计L、M中的藻类数量,结果如图所示。实验期间螺数量不变,下列说法正确的是(A) A.螺捕食藻类的喜好为甲藻>乙藻>丙藻 B.三种藻的竞争能力为乙藻>甲藻>丙藻 C.图示L中使乙藻数量在峰值后下降的主要种间关系是竞争 D.甲、乙、丙藻和螺构成一个微型的生态系统 解析　M中的螺全部移入L中后,L中的甲藻数量减少,M中甲藻的数量增多,说明螺喜食甲藻;L中乙藻的数量增多后又降低,说明螺在后期甲藻减少的情况下主要捕食乙藻,即导致乙藻数量在峰值后下降的主要种间关系是捕食;在甲、乙藻数量均较低的情况下,L中的丙藻增多,说明螺在食物缺乏的情况下对丙的捕食数量也比较少,A项正确,C项错误。据没有螺存在的M中三种藻的数量变化可以判断出三种藻的竞争能力为甲藻>乙藻>丙藻,B项错误。生态系统是生物群落和无机环境相互作用形成的统一整体,D项错误。 5.(2024·湖北卷,T19)高寒草甸是青藏高原主要的生态系统,多年来受气候变化和生物干扰的共同影响退化严重。高原鼢鼠广泛分布于青藏高原高寒草甸,常年栖息于地下。有研究发现,高原鼢鼠挖掘洞道时形成的众多土丘,能改变丘间草地的微生境土壤物理性状,进而对该栖息生境下植物群落的多样性、空间结构以及物种组成等产生显著影响。随着高原鼢鼠干扰强度增大,鼠丘密度增加,样地内植物物种数明显增多,鼠丘间原优势种在群落中占比减少,其他杂草的占比逐渐增加。 回答下列问题: (1)调查鼠丘样地内高原鼢鼠的种群密度,常采用的方法是标记重捕法。 (2)高原鼢鼠干扰造成微生境多样化,为栖息地植物提供了更丰富的土壤物理性状,促进植物群落物种共存。 (3)如果受到全球气候变暖加剧以及人为干扰如过度放牧等影响,高寒草甸生态系统发生逆行演替,其最终生态系统类型可能是荒漠生态系统。与高寒草甸生态系统相比,演替后的最终生态系统发生的变化是①(填序号)。 ①群落结构趋于简单,物种丰富度减少 ②群落结构不变,物种丰富度增加 ③群落结构趋于复杂,物种丰富度减少 ④群落结构趋于简单,物种丰富度增加 (4)在高原鼢鼠重度干扰的地区,如果需要恢复到原有的生态系统,从食物链的角度分析,可以采用的措施是适量引入高原鼢鼠的天敌,其原理是降低高原鼢鼠种群的环境容纳量。 (5)上述材料说明,除了人为活动、气候变化外,群落演替还受到群落内部种群相互关系的发展变化,植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性等(答出一点即可)等生物因素的影响。 解析　(1)高原鼢鼠活动能力强、活动范围广,通常采用标记重捕法调查其种群密度。(2)高原鼢鼠干扰造成微生境多样化,为栖息地植物提供了更丰富的土壤物理性状,促进植物群落物种共存。(3)全球气候变暖加剧及人类过度干扰等,可使高寒草甸生态系统发生逆行演替,其最终生态系统类型可能是荒漠生态系统。逆行演替可导致群落结构趋于简单,物种丰富度减少,①正确。(4)引入高原鼢鼠的天敌可以降低高原鼢鼠种群的环境容纳量,使高原鼢鼠的种群密度适度下降,有利于原有生态系统的恢复。(5)群落演替的影响因素有外因(群落外界环境的变化如气候变化、自然灾害等)和内因(如群落内部种群相互关系的发展变化,植物繁殖体的迁移、散布和动物活动性等)。 第34讲　生态系统的结构与能量流动 [课标内容]　1.阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成,各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体。2.讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构。3.分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环、能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。4.举例说明利用物质循环和能量流动规律,人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。5.解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。 微考点大突破 考点一　生态系统的结构 　 1.生态系统的概述 (1)概念:生态系统是在一定空间内,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。 (2)范围:有大有小,地球上最大的生态系统是生物圈。 (3)类型。 自然生态系统 人工生态系统 陆地生态系统 水域生态系统 森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统 海洋生态系统、淡水生态系统 农田生态系统、 人工林生态系统、 果园生态系统、 城市生态系统 (4)结构:由组成成分和营养结构(食物链和食物网)构成。 (5)功能:进行物质循环、能量流动、信息传递。 2.生态系统的组成成分 (1)非生物的物质和能量:光、热、水、空气、无机盐等。 (2)生物成分。 提醒　辨析生态系统成分认识的误区 ①三类“不一定”。 a.生产者不一定是植物(如蓝细菌、硝化细菌),植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活,属于消费者)。b.消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等),动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于分解者)。c.分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物),微生物不一定是分解者(如硝化细菌、蓝细菌属于生产者,寄生细菌属于消费者)。 ②两类“一定”。 a.生产者一定是自养生物,自养生物一定是生产者。b.营腐生生活的生物一定是分解者,分解者一定是营腐生生活的生物。 (3)相互关系。 生产者和分解者是联系生物群落与非生物的物质和能量的两大“桥梁”。 提醒　“非生物的物质和能量”和“生产者”两者之间为双向箭头,“非生物的物质和能量”指入箭头多,“生产者”指出箭头多。 3.生态系统的营养结构 (1)食物链。 ①概念:在生态系统中,各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。 ②实例。 ③ 提醒　食物链中只包括生产者和消费者,不存在非生物的物质和能量及分解者。 (2)食物网。 ①概念:食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。 ②形成的原因:a.一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物。b.一种植食性动物既可能吃多种植物,也可能被多种肉食性动物所食。 ③特点:同一种消费者在不同的食物链中,可以占据不同的营养级;食物网中,两种生物之间的种间关系除了捕食外,可能还有种间竞争。 ④功能 提醒　①食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类,而非取决于生物数量。 ②一般来说,一个生态系统的食物链越多,食物网越复杂,这个生态系统抵抗外界干扰的能力与保持自身稳定的能力越强。农田和果园等人工生态系统可以通过增加或延长食物链,提高生态系统的稳定性,同时获得更多的产品。例如,水田养鱼、果园养鸡等。 (1)生态系统类型众多,一般可分为自然生态系统和人工生态系统。(源自选择性必修2 P48)(√) (2)城市生态系统是人工建立的生态系统,需要较多物质和能量的投入才能维持系统的稳定。(源自选择性必修2 P48)(√) (3)不同种类的生物获取物质和能量的途径相同。(选择性必修2 P50“思考·讨论”)(×) (4)生产者是生态系统的基石,消费者的存在能够加快生态系统的物质循环。(源自选择性必修2 P50)(√) (5)生态系统中只有分解者能将有机物分解成无机物。(源自选择性必修2 P50)(×) (6)卷叶蛾→螳螂→黄雀构成一条食物链,其中螳螂位于第二营养级。(选择性必修2 P52“概念检测”1)(×) 判断以下生物属于生态系统的什么成分?(均填序号) ①菟丝子　②硝化细菌　③玉米　④噬菌体　⑤秃鹫 ⑥蜣螂　⑦蓝细菌　⑧结核杆菌　⑨蘑菇 生产者:②③⑦;消费者:①④⑧;分解者:⑤⑥⑨。 1.生态系统中各成分的判断 2.模型法构建食物链(网) (1)依据捕食关系曲线构建食物链(网)。 (2)依据所含能量或生物量构建食物链(网)。 生物种类 A B C D 有机物中的能 量[J/(cm2·a)] 15.9 870.7 1.9 141.0 (3)依据生物体内富集的有害物质浓度构建食物链(网)。 生物种类 A B C D E 有机汞质 量分数(%) 5.7× 10-6 7× 10-4 5.1× 10-5 6.8× 10-3 3.9× 10-5 (4)依据提供的食物信息,构建食物链(网)。 古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物,它们之间的关系是草蛉捕食红蜘蛛、蚜虫;七星瓢虫捕食蚜虫;红蜘蛛、蚜虫以古树的各器官为食物;麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。依据捕食关系由低营养级→高营养级直接绘图,可得到图4所示食物网。 3.食物链(网)中各营养级生物数量变动的分析与判断 (1)食物链的第一营养级的生物减少,整个食物链中的其他生物都会减少,简记为:“一级生物若减少,其他生物跟着跑”。 (2)“天敌”一方减少,短时间内被捕食者数量会增加,但随着数量增加,种内竞争加剧,种群密度下降,直到趋于稳定,简记为:“如果天敌患了病,先增后减再稳定”。 (3)若处于中间营养级的生物数量减少,则其他营养级生物数量的变化视具体食物链而定,简记为:“中间生物被捕杀,不同情况要分家”。举例分析如图: 若青蛙突然减少,则以它为食的蛇将减少,鹰过多捕食兔和食草鸟,从而导致兔、食草鸟减少,鹰不只捕食蛇一种生物,它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。 能力　食物链或食物网的结构分析(考查科学思维) 1.(2024·全国甲卷,T5)某生态系统中捕食者与被捕食者种群数量变化的关系如图所示,图中“→”表示种群之间数量变化的关系,如甲数量增加导致乙数量增加。下列叙述正确的是(B) A.甲数量的变化不会对丙数量产生影响 B.乙在该生态系统中既是捕食者又是被捕食者 C.丙可能是初级消费者,也可能是次级消费者 D.能量流动方向可能是甲→乙→丙,也可能是丙→乙→甲 解析　由题图可知,甲数量增加会引起乙数量增加,进而引起丙数量增加,因此甲数量的变化会对丙数量产生影响,推测这三者的捕食关系是甲→乙→丙,即乙可以捕食甲,也可以被丙捕食;因此乙在该生态系统中既是捕食者又是被捕食者,甲、乙、丙的能量流动关系为甲→乙→丙,B项正确,A、D两项错误。若甲为生产者,则丙为次级消费者;若甲为初级消费者,则丙为三级消费者,可推知丙不可能为初级消费者,C项错误。 2.某果园中存在A、B两种果树害虫,果园中的鸟(C)可以捕食这两种害虫;使用人工合成的性引诱剂Y诱杀B可减轻B的危害。回答下列问题: (1)果园中包含害虫A的一条食物链是果树→A→C。该食物链的第三营养级是C。 (2)A和B之间存在种间竞争关系,种间竞争通常是指两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象。 (3)性引诱剂Y传递给害虫B的信息属于化学信息。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体,从而破坏B种群的性别比例,导致种群密度降低,从而减轻B的危害。 解析　(1)该食物链的起点必须是生产者果树,所以果园中包含害虫A的一条食物链是果树→A→C。鸟(C)以果树害虫(A)为食,属于次级消费者,位于第三营养级。(2)种间竞争是指两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象。(3)人工合成的性引诱剂属于生态系统中的化学信息,利用其诱杀B种群的雄性个体,可以破坏B种群的性别比例,使很多雌性个体不能完成交配,无法产生后代,从而使该种害虫的种群密度降低。 考点二　生态系统的能量流动 　 1.能量流动的概念 2.能量流动过程 (1)能量流经第一营养级的过程。 提醒　①图中第一营养级生产者固定的太阳能中,一部分能量用于呼吸消耗,余下的用于自身的生长、发育和繁殖,即积累的能量。 ②未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗,也未被下一个营养级和分解者利用的能量。 (2)能量流经第二营养级的过程。 由图分析得到: ①初级消费者摄入量(a)=初级消费者的同化量(b)+粪便量(c)。 ②同化量(b)=呼吸作用散失的能量(d)+用于生长、发育和繁殖的能量(e)。 ③用于生长、发育和繁殖的能量(e)=遗体残骸被分解者利用的能量(f-c)+次级消费者同化的能量(i)+未被利用的能量(j)。 提醒　①流入每一营养级的能量最终去向=在呼吸作用中以热能形式散失+被下一营养级同化(最高营养级除外)+被分解者利用。 ②某营养级的粪便量不属于该营养级的同化量,而属于上一营养级流向分解者的能量,比如兔子吃草,兔子粪便中的能量属于草流向分解者的能量。 3.能量流动的特点 (1)能量流动是以种群作为一个整体来研究的。(选择性必修2 P54“科学方法”)(√) (2)太阳辐射到地球的能量就是输入生态系统的总能量。(源自选择性必修2 P55)(×) (3)分解者分解释放的能量是该营养级同化量的一部分。(源自选择性必修2 P55)(×) (4)家兔粪便中的能量与尿液中的能量都不属于家兔的同化量。(选择性必修2 P55“图3-5”)(×) (5)能量传递效率一般在10%~20%,即一只狼捕食了一只兔子,则该狼就获得了这只兔子能量的10%~20%。(源自选择性必修2 P57)(×) 1.如图为“稻—蟹”农田生态系统中各营养级所含能量的示意图,其中a、a1、a2表示上一年留存下来仍未被利用的能量,e、e1、e2表示呼吸作用消耗的能量,c、c1、c2表示什么?河蟹用于自身生长、发育和繁殖的能量包括哪些?(用图中字母表示) 答:c、c1、c2表示流向下一营养级的能量;河蟹用于自身生长、发育和繁殖的能量包括b2、c2、d2。 2.如图是能量流经某稻田第二营养级的示意图,图中的数值表示能量(单位:×10 kJ·m-2·a-1)。图中的C代表什么含义?第二营养级到第三营养级的能量传递效率是多少? 答:C代表初级消费者用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量(储存在有机物中的能量);第二营养级到第三营养级的能量传递效率为(500×10-60×10)÷(1 220×10+1 280×10)×100%=4 400÷25 000×100%=17.6%。  1.能量流动的三种模型 (1)能量流动过程的“一来二去”模型。 提醒　①A是初级消费者摄入量;B是初级消费者同化量;C是用于自身生长、发育和繁殖的能量;D是次级消费者摄入量。 ②初级消费者摄入量=同化量+粪便量。 ③同化量=呼吸作用散失的能量+用于生长、发育和繁殖的能量。 ④生长、发育和繁殖的能量=遗体残骸被分解者利用的能量+次级消费者摄入量。 (2)能量流动过程的“一来三去”模型。 提醒　①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。 ②三条去路(最高营养级除外):呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用。 (3)能量流动过程的“一来四去”模型。 提醒　①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。 ②四条去路(最高营养级除外):呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。 2.能量流动的计算 (1)能量的传递以营养级为单位。 在食物网中,能量传递效率不是以个体或种群为单位的,而是以营养级为单位的。如对于食物网C←A→B,由第一营养级到第二营养级的能量传递效率是指B和C同化的总能量占A同化的总能量的比例。 (2)能量传递效率的计算方法。 相邻两个营养级之间的能量传递效率=×100% (3)能量流动中的最值计算。 (4)能量流动中的定值计算。 ①已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算,而需按具体数值计算。例如,在食物链A→B→C→D中,能量传递效率分别为a%、b%、c%,若A的能量为M,则D获得的能量为M×a%×b%×c%。 ②如果是在食物网中,某一营养级同时从上一营养级的多种生物获得能量,且各途径所获得的生物量比例确定,则需按照各单独的食物链进行计算后合并。 (5)能量来源比例改变的计算。 在具体计算时务必先看清分配比例,再确定求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推(用除法)”,以如图食物网为例: ①若已知“植物同化量(A)”,并告知其“传向动物与直接传向人比例由1∶1调整为1∶2”,求解人最多增重变化量(M),计算时宜“顺推(用乘法)” 调整前 A××20%+A××(20%)2=M1 调整后 A××20%+A××(20%)2=M2 ②若已知“人同化量(M)”并告知人的食物来源“素食、肉食由1∶1调整为2∶1”,求解最少需要植物变化量(A),计算时应“逆推(用除法)” 调整前 调整后 +=A1 +=A2 (6)具有人工能量输入的能量传递效率的计算。 人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分,但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时,应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100%。 能力一　能量流动的过程、特点(考查科学思维) 1.(2023·全国甲卷,T5)在生态系统中,生产者所固定的能量可以沿着食物链传递,食物链中的每个环节即为一个营养级。下列关于营养级的叙述,错误的是(C) A.同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级 B.作为生产者的绿色植物所固定的能量来源于太阳 C.作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级 D.能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动 解析　同种动物的食物来源可能不同,当其捕食的对象来自不同食物链的不同营养级时,该动物也会在不同的食物链处于不同的营养级,如杂食性动物捕食植物时处于第二营养级,捕食动物时处于第三营养级或以上,A项正确;作为生产者的绿色植物通过光合作用固定太阳能合成有机物,B项正确;初级消费者属于第二营养级,次级消费者属于第三营养级,C项错误;食物链中的第一营养级为生产者(自养生物),其只能被第二营养级(异养生物)捕食,而不能捕食第二营养级,故能量从第一营养级向第二营养级只能单向流动,D项正确。 2.(2020·全国卷Ⅲ,T31)假设某种蓝细菌(A)是某湖泊中唯一的生产者,其密度极大,使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。回答下列问题: (1)该湖泊水体中A种群密度极大的可能原因是水体富营养化;没有其他生产者的竞争(答出2点即可)。 (2)画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。 答: (3)假设该湖泊中引入一种仅以A为食的动物(C)后,C种群能够迅速壮大,则C和B的种间关系是种间竞争。 解析　(1)蓝细菌(A)种群密度极大的原因可能是水体富营养化,没有其他生产者的竞争,捕食者数量少等。(2)流入某一营养级(最高营养级除外)的能量有三个去向:通过呼吸作用散失、被分解者分解利用、流向下一营养级,最高营养级的能量去向不包括流向下一营养级,由此可画出该湖泊生态系统能量流动的示意图,具体见答案。(3)种间竞争是指两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。由于B以蓝细菌(A)为食,C仅以A为食,且该湖泊中引入动物(C)后,C种群能够迅速壮大,故C和B的种间关系为种间竞争。 能力二　能量流动的相关计算(考查科学思维) 3.(2023·山东卷,T13)某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示,该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是(C) 生产者 固定　 来自陆 地的植 物残体 初级消 费者 摄入 初级消 费者 同化 初级消 费者呼 吸消耗 能量[×105 J/ (m2·a)] 90 42 84 13.5 3 A.流经该生态系统的总能量为90×105 J/(m2·a) B.该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级 C.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105 J/(m2·a) D.初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(m2·a),该能量由初级消费者流向分解者 解析　根据题意,流经该生态系统的总能量除了生产者固定的能量,还有来自陆地的植物残体中的能量,即(90+42)×105=132×105 J/(m2·a),A项错误;初级消费者的摄入量包括生产者固定的能量和来自陆地的植物残体中的能量,所以根据表中数据无法准确计算生产者的能量流入下一营养级的比例,B项错误;初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量=初级消费者同化的能量-初级消费者呼吸消耗的能量=13.5×105-3×105=10.5×105 J/(m2·a),C项正确;初级消费者粪便量=初级消费者摄入量-初级消费者同化量=84×105-13.5×105=70.5×105 J/(m2·a),该能量由第一营养级流向分解者,D项错误。 4.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·a)],请回答下列问题: (1)图中A代表的生理过程是呼吸作用。 (2)第二营养级到第三营养级的能量传递效率是15.625%,第一营养级到第二营养级的传递效率是12.7%。 (3)流入该生态系统的总能量是1.17×105 kJ/(m2·a)。 解析　(1)流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向包括流向下一营养级、未利用、被分解者分解及呼吸作用中以热能形式散失。因此,题图中A代表的是各种生物的呼吸作用。(2)肉食性动物从植食性动物同化的能量=(5.1+2.1+0.25+0.05-5)×103=2.5×103 kJ/(m2·a),植食性动物的同化量=(2.5+4+9+0.5)×103=16×103 kJ/(m2·a),因此第二营养级到第三营养级的能量传递效率=2.5/16×100%=15.625%。该生态系统中能量的来源有两个:生产者固定的能量和有机物输入,生产者固定的总能量=[96+14(生产者流入植食性动物的能量)]×103=110×103 kJ/(m2·a)。第一营养级到第二营养级的能量传递效率为14/110×100%≈12.7%。(3)流入该生态系统的总能量为(110+7)×103=1.17×105 kJ/(m2·a)。 考点三　生态金字塔及研究能量流动的实践意义 　 1.生态金字塔的类型及特点 2.研究能量流动的实践意义 (1)任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统的正常功能。(源自选择性必修2 P57)(√) (2)数量金字塔和生物量金字塔可以出现上宽下窄的倒置现象。(源自选择性必修2 P57)(√) (3)在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多。(源自选择性必修2 P57)(√) (4)沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环利用。(选择性必修2 P60“拓展应用”1)(×) 1.从能量流动角度分析农田除草、除虫的目的是什么? 答: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。 2.如图为某草原生态系统中的食物网(只显示部分)。 牧民通过养羊获取该生态系统的能量,经测算发现羊的同化量远小于草同化量的1/10,其原因可能是能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%~20%,羊属于第二营养级,该营养级还有食草昆虫和鼠等多个种群。 能力一　生态金字塔分析(考查科学思维) 1.如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是(A) A.前者为金字塔形,后者为倒金字塔形 B.前者为倒金字塔形,后者为金字塔形 C.前者为金字塔形,后者为金字塔形 D.两者均为倒金字塔形 解析　夏季草原生态系统中,作为第一营养级的牧草的个体数远大于作为第二营养级的羊的个体数,该生态系统数量金字塔的形状最可能是金字塔形。而在森林生态系统中,作为第一营养级的乔木的一个个体上生活着大量的作为第二营养级的昆虫个体,该生态系统数量金字塔的形状最可能为倒金字塔形。故选A。 2.(2024·山东卷,T12)某稳定的生态系统某时刻第一、第二营养级的生物量分别为6 g/m2和30 g/m2,据此形成上宽下窄的生物量金字塔。该生态系统无有机物的输入与输出,下列说法错误的是(D) A.能量不能由第二营养级流向第一营养级 B.根据生物体内具有富集效应的金属浓度可辅助判断不同物种所处营养级的高低 C.流入分解者的有机物中的能量都直接或间接来自第一营养级固定的能量 D.第一营养级固定的能量可能小于第二营养级同化的能量 解析　能量流动具有单向流动的特点,不能由第二营养级流向第一营养级,A项正确;营养级越高,生物体内具有富集效应的金属浓度就越大,B项正确;能量流动的起点为第一营养级固定的能量,故流入分解者的有机物中的能量都直接或间接来自第一营养级固定的能量,C项正确;能量在流动过程中是逐级递减的,在生态系统无有机物输入的情况下,第一营养级固定的能量应大于第二营养级同化的能量,D项错误。 能力二　能量流动在实践中的应用(考查社会责任) 3.(2022·山东卷,T11)某地长期稳定运行稻田养鸭模式,运行过程中不投放鸭饲料,鸭取食水稻老黄叶、害虫和杂草等,鸭粪可作为有机肥料还田。该稻田的水稻产量显著高于普通稻田,且养鸭还会产生额外的经济效益。若该稻田与普通稻田的秸秆均还田且其他影响因素相同,下列说法正确的是(A) A.与普通稻田相比,该稻田需要施加更多的肥料 B.与普通稻田相比,该稻田需要使用更多的农药 C.该稻田与普通稻田的群落空间结构完全相同 D.该稻田比普通稻田的能量利用率低 解析　与普通稻田相比,题述稻田的营养结构更复杂,其水稻产量还显著高于普通稻田,而运行过程中不投放鸭饲料,因此与普通稻田相比,该稻田需要施加更多的肥料,A项正确;该稻田中鸭取食害虫和杂草等,可以减少农药的使用,B项错误;与普通稻田相比,鸭子的存在可使题述稻田的物种组成与群落空间结构发生改变,C项错误;题述稻田中的水稻老黄叶、害虫和杂草等中的能量可通过鸭流向人类,提高了能量的利用率,D项错误。 能量传递效率与能量利用率的区别 (1)能量传递效率。 能量在沿食物链流动的过程中逐级减少,若以“营养级”为单位,能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%~20%。 (2)能量利用率。 ①概念:一般指流入人类或最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值。 ②一般来说,食物链越短,能量利用率越高。 ③有时考虑分解者的参与,使营养结构更加复杂,以实现能量的多级利用,从而提高能量利用率。 4.(2022·湖北卷,T22)如图为生态系统结构的一般模型,据图回答下列问题: (1)图中A代表分解者;肉食性动物1的数量不一定(填“一定”或“不一定”)少于植食性动物的数量。 (2)如果②、③、④代表能量流动过程,④代表的能量大约是②的1%~4%。 (3)如果图中生产者是农作物棉花,为了提高棉花产量,从物质或能量的角度分析,针对②的调控措施及理由分别是控制(减少)植食性动物的数量,使棉花固定的能量流向对人类最有益的部分;针对⑦的调控措施及理由分别是合理密植,增施有机肥,喷淋降温等;合理密植可改善通风条件,分解者分解有机物可产生棉花生长需要的无机盐、CO2等,喷淋降温可缓解因强光照、高温导致的光合“午休”现象,从而满足光合作用对CO2的需求。 解析　(1)生态系统中的分解者可将动植物遗体和动物排遗物分解成无机物,故题图中A为分解者。在食物链中,植食性动物中的能量大于肉食性动物,但肉食性动物1的数量不一定少于植食性动物的数量。(2)②③④分别为第二、三、四营养级同化的能量,根据能量传递效率10%~20%计算,④代表的能量最少是②的10%×10%=1%,④代表的能量最多是②的20%×20%=4%,即④代表的能量大约是②的1%~4%。(3)从物质或能量的角度分析,要提高棉花产量,需控制以其为食的动物数量,使能量更多地流向对人类最有益的部分;⑦表示生产者固定CO2与产生CO2的过程,针对⑦的调控措施是增强棉花的光合作用,减少呼吸消耗,以便积累更多有机物,提高产量。具体做法有合理密植、增施有机肥、喷淋降温等,理由见答案。 微真题重体悟 　 1.(2022·浙江6月选考,T20)生态系统的营养结构是物质循环和能量流动的主要途径。下列叙述错误的是(D) A.调查生物群落内各物种之间的取食与被取食关系,可构建食物链 B.整合调查所得的全部食物链,可构建营养关系更为复杂的食物网 C.归类各食物链中处于相同环节的所有物种,可构建相应的营养级 D.测算主要食物链各环节的能量值,可构建生态系统的能量金字塔 解析　生物群落中各物种间通过捕食关系建立食物链,A项正确;错综复杂的食物链构成食物网,B项正确;营养级是指物种在食物链中的位置,C项正确;测算全部食物链各环节的能量值,可构建生态系统的能量金字塔,D项错误。 2.(多选)(2024·黑吉辽卷,T16)如图为某红松人工林能量流动的调查结果。此森林的初级生产量有很大部分是沿着碎屑食物链流动的,表现为枯枝落叶和倒木被分解者分解,剩余积累于土壤。据图分析,下列叙述正确的是 (CD) [注]　植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量,其包括净初级生产量和自身呼吸消耗的能量。 A.E是太阳照射到生态系统的能量 B.E2属于未被利用的能量 C.E3占净初级生产量的36% D.E3的产生过程是物质循环的必要环节 解析　据题图分析可知,图中E是植物所固定的太阳能(初级生产量),其包括净初级生产量(图中为E1)和植物自身呼吸消耗的能量(图中为E2),A、B两项错误;E1(50×1010 J·hm-2·a-1)为净初级生产量,E3为18×1010 J·hm-2·a-1,因此E3占净初级生产量的36%,C项正确;题图中E3代表枯枝落叶和倒木被分解者分解利用的能量,分解者的分解作用是生态系统物质循环的必要环节,D项正确。 3.(2020·海南卷,T5)在生态系统中,植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量,其中一部分用于自身的呼吸消耗,余下部分称为净初级生产量。如表为4个生态系统的研究实例。 类别 玉米地 荒地 湖泊Ⅰ 湖泊Ⅱ 太阳能利用率 (初级生产量/ 入射太阳能) 1.6% 1.2% 0.4% 0.1% 呼吸消耗率(呼吸 消耗/初级生产量) 23.4% 15.1% 22.3% 21.0% 净初级生产效率 (净初级生产量/ 初级生产量) 76.6% 84.9% 77.7% 79.0% 下列有关叙述错误的是(A) A.与玉米地相比,荒地的太阳能利用率低,净初级生产效率也低 B.若入射太阳能相同,上述4个生态系统中,制造有机物质最多的是玉米地 C.两个湖泊中植物的呼吸消耗率与玉米地的大致相等,但明显高于荒地 D.两个湖泊的太阳能利用率低,与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关 解析　据题表分析可知,与玉米地相比,荒地的太阳能利用率低,但净初级生产效率高,A项错误;题中4个生态系统中,玉米地的太阳能利用率最高,若入射太阳能相同,则玉米地制造的有机物质最多,B项正确;两个湖泊中植物的呼吸消耗率(22.3%和21.0%)与玉米地的呼吸消耗率(23.4%)大致相等,但明显高于荒地的呼吸消耗率(15.1%),C项正确;与玉米地和荒地相比,两个湖泊的太阳能利用率低,这与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关,D项正确。 4.(2023·河北卷,T21)天鹅洲长江故道现为长江江豚自然保护区,是可人为调控的半封闭水域,丰水期能通过闸口将长江干流江水引入。2017年,评估认为该水域最多可保障89头长江江豚健康、稳定地生存。当年该水域开始禁渔。2019—2021年该生态系统的食物网及各类型鱼类的生物量调查结果如图、表所示。2021年该水域长江江豚种群数量为101头,但其平均体重明显低于正常水平。 调查时间 生物量(kg·hm-2) 小型鱼类 大中型鱼类 2019年 30.4 30.8 2020年 22.8 47.9 2021年 5.8 547.6 回答下列问题: (1)该群落中分层分布的各种水生生物形成一定的垂直结构。鲢、鳙等大中型鱼类与短颌鲚等小型鱼类利用相同的食物资源,存在生态位重叠,表现为种间竞争关系。蒙古鲌等大中型鱼类通过捕食使小型鱼类生物量降低,导致长江江豚食物资源减少。 (2)在此生态系统中,长江江豚占据3个营养级,其能量根本上来自该食物网中的浮游植物(或浮游植物固定的太阳能)。 (3)为实现对长江江豚的良好保护,可采取以下措施:其一,据表分析,从该水域适度去除大中型鱼类(或鲢、鳙和蒙古鲌等大中型鱼类),使能量更多流向长江江豚;其二,在丰水期打开闸口,使长江江豚饵料鱼类从干流迁入天鹅洲长江故道,增加长江江豚食物资源。以上措施可提高该水域对长江江豚的环境容纳量(或K值)。 解析　(1)群落的分层即为群落的垂直结构。分析题图可知,在该水生生物群落中,鲢、鳙等大中型鱼类与小型鱼类具有相似的地位或作用,彼此存在共同的资源利用,即存在生态位重叠,表现为种间竞争关系。结合题图和题表可知,蒙古鲌等大中型鱼类和长江江豚均通过捕食短颌鲚等小型鱼类获得能量,蒙古鲌等大中型鱼类增多使小型鱼类生物量明显降低,导致长江江豚食物资源减少。(2)由题图可知,长江江豚占据了第三、第四、第五3个营养级。在该食物网中,所有能量均根本上来自浮游植物(或浮游植物固定的太阳能)。(3)结合题表和题图可知,与长江江豚的饵料鱼类短颌鲚等存在种间竞争关系的鲢、鳙等大中型鱼类,以及通过捕食、限制短颌鲚等长江江豚饵料鱼类生物量的蒙古鲌等大中型鱼类在2021年生物量急剧增长,这是长江江豚的饵料鱼类生物量显著降低的直接原因,为实现对长江江豚的良好保护,需适度去除鲢、鳙和蒙古鲌等大中型鱼类以提高长江江豚的食物资源供给。采取“在丰水期打开闸口”这一措施的目的是使该水域长江江豚食物资源饵料鱼类种群数量增加,与种群数量特征的“迁入率”直接相关。迁入率的提高是通过物种向该空间内的“迁入”实现。据题知,2017年对该生态系统环境容纳量的科学评估值是89头,2021年调查到的101头长江江豚平均体重明显低于正常水平,说明种群数量已经超过K值。若使101头长江江豚(甚至更多的新增个体)能够健康生长,需通过改善长江江豚的资源水平,使其食物资源更加丰富,提高该水域对长江江豚的环境容纳量。 5.(2023·新课标卷,T33)现发现一种水鸟主要在某湖区的浅水和泥滩中栖息,以湖区的某些植物为其主要的食物来源。回答下列问题: (1)湖区的植物、水鸟、细菌等生物成分和无机环境构成了一个生态系统。能量流经食物链上该种水鸟的示意图如图,①②③表示生物的生命活动过程,其中①是水鸟同化;②是呼吸作用(细胞呼吸);③是分解者分解。 (2)要研究湖区该种水鸟的生态位,需要研究的方面有栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等(答出3点即可)。该生态系统中水鸟等各种生物都占据着相对稳定的生态位,其意义是有利于不同生物充分利用环境资源。 (3)近年来,一些水鸟离开湖区前往周边稻田,取食稻田中收割后散落的稻谷,羽毛艳丽的水鸟引来一些游客观赏。从保护鸟类的角度来看,游客在观赏水鸟时应注意的事项是不破坏水鸟的生存环境;远距离观赏等(答出1点即可)。 解析　(1)水鸟摄入的能量,一部分流入其体内,即水鸟同化,另一部分未被同化,以粪便的形式排出。水鸟同化的能量一部分通过自身的呼吸作用以热能的形式散失,另一部分用于自身的生长、发育和繁殖。粪便和遗体残骸会被分解者分解。(2)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,称为这个物种的生态位,水鸟属于动物,研究其生态位,需要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等;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。(3)鸟类的生存与环境密切相关,从保护鸟类的角度来看,游客在观赏水鸟时应注意的事项是不破坏水鸟的生存环境(不丢弃废弃物、不污染水源);远距离观赏而避免对其造成惊吓等。 第35讲　生态系统的物质循环、信息传递与稳定性 [课标内容]　1.分析生态系统中的物质在生物群落与非生物环境之间不断循环的规律。2.举例说明利用物质循环,人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。3.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。4.举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。 微考点大突破 考点一　生态系统的物质循环 　 1. 物质循环的概念 2.碳循环 (1)请写出图中各标号的含义。 a.生产者;b.消费者;c.呼吸作用;d.光合作用和化能合成作用;e.呼吸作用。 (2)碳的存在形式与循环形式。 (3)碳循环途径。 提醒　分解者的分解作用不完全等同于分解者的呼吸作用。分解作用包括胞内分解作用和胞外分解作用。 (4)温室效应。 3.生物富集 (1)概念:生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。 提醒　常见富集作用的物质:重金属如铅、镉、汞等,化学农药如DDT、六六六等。 (2)富集的过程。 ①途径:食物链(网)。 ②实例——铅的富集过程。 (3)特点。 ①食物链中营养级越高,生物富集的某种物质浓度就越大。 ②生物富集也具有全球性。 4.能量流动和物质循环的关系 5.探究土壤微生物的分解作用 (1)实验原理。 ①土壤中存在的细菌、真菌等微生物是分解者成分。 ②分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物,分解速度与环境中的温度、湿度等生态因子相关。 (2)实验流程。 项目 案例1 案例2 实验 假设 土壤微生物能分解落叶使之腐烂 土壤微生物能分解淀粉 对土壤进行高温处理 A烧杯中加入30 mL土壤浸出液 对土壤不做任何处理 B烧杯中加入30 mL蒸馏水 土壤中是否含有微生物 溶液中是否含有分解淀粉的微生物 实验 现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝 A2 产生砖红色沉淀 B B1 变蓝 B2 不产生砖红色沉淀 结论 分析 土壤中的微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 [注]　在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并加热。 (3)实验结论:土壤中的微生物具有分解作用。 (1)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。(选择性必修2 P62“思考·讨论”)(√) (2)与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和呼吸作用等。(选择性必修2 P62“图3-10”)(√) (3)大量燃烧化石燃料,导致大气中CO2的含量迅速增加,打破了生物圈中碳循环的平衡,导致温室效应。(选择性必修2 P63“与社会的联系”)(√) (4)铅可沿食物链进入人体,在人体内的浓度可能超过环境浓度。(源自选择性必修2 P64)(√) (5)只有在光照的条件下,生态系统的能量流动和物质循环才是同时进行的。(源自选择性必修2 P65)(×) 1.(选择性必修2 P67“拓展应用”2)氮元素在生物群落与非生物环境间能(填“能”或“不能”)循环利用。请解释需不断向农田中施加氮肥的原因:农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,且农产品源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤,所以需要施加氮肥。 2.某城市利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理,形成藻菌共生的污水净化系统,还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等而获得良好的经济效益。如图是该人工湿地系统的碳循环图解。 请在图中用恰当的箭头和文字补充完成该人工湿地公园的碳循环图解。 答: 　“箭头分析法”分析常见物质循环模型 (1)“三看法”快速判断。 (2)常见模式图分析。 能力一　碳循环的过程和特点(考查科学思维) 1.(2020·全国卷Ⅲ,T6)生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述,错误的是(A) A.消费者没有参与碳循环的过程 B.生产者的光合作用是碳循环的重要环节 C.土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节 D.碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式循环 解析　消费者的存在能加快生态系统的物质循环,A项错误;大气CO2库中的碳进入生物群落是通过生产者的光合作用或化能合成作用实现的,生产者的光合作用是碳循环的重要环节,B项正确;土壤中的微生物可以通过呼吸作用将含碳有机物中的碳返回大气中,土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节,C项正确;碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要以CO2的形式进行,在生物群落内部主要以含碳有机物的形式传递,D项正确。 碳循环中,蓝细菌能将大气中的CO2转化为生物体内的含碳有机物;氮循环中,相关细菌能将动植物遗体中的氮和动物代谢过程中产生的含氮废物转化为N2,上述过程中的蓝细菌和相关细菌分别属于生态系统组成成分中的生产者、分解者。农业生产中为了提高产量和效益,往往要施用氮肥,从能量流动的角度分析,其目的是补充植物生长发育中所需元素,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 2.(2023·广东卷,T13)凡纳滨对虾是华南地区养殖规模最大的对虾种类。放苗1周内虾苗取食藻类和浮游动物,1周后开始投喂人工饵料,1个月后对虾完全取食人工饵料。1个月后虾池生态系统的物质循环过程见图。下列叙述正确的是(B) A.1周后藻类和浮游动物增加,水体富营养化程度会减轻 B.1个月后藻类在虾池的物质循环过程中仍处于主要地位 C.浮游动物摄食藻类、细菌和有机碎屑,属于消费者 D.异养细菌依赖虾池生态系统中的沉积物提供营养 解析　根据题意,1周后开始投喂人工饵料,对虾开始取食人工饵料,减少对藻类和浮游动物的取食,且水体中有机碎屑和沉积物转变为N、P等无机盐,导致藻类增加,使水体富营养化加重,A项错误;藻类作为生产者,在虾池物质循环过程中仍占据主要地位,B项正确;浮游动物摄食藻类,属于消费者,浮游动物摄食有机碎屑,属于分解者,C项错误;由题图可知,异养细菌依赖虾池生态系统中的沉积物和有机碎屑提供营养,D项错误。 能力二　生物富集(考查社会责任) 3.(多选)(2025·保定调研)某生态系统中,镉在沿着食物链传递的过程中产生生物富集现象。该生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级,各营养级所积累的镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述正确的是 (CD) A.图示四个营养级中的所有生物构成生物群落 B.该生态系统的食物链可表示为丙→甲→乙→丁 C.镉沿食物链不断聚集并最终积累在最高营养级,随生物的遗体残骸等能回归非生物环境 D.四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁>甲+乙+丙 解析　题图所示不同营养级的生物包括该生态系统的生产者和消费者,但未包括分解者,不构成生物群落,A项错误;某些有害物质沿食物链积累,因此题图中积累的镉浓度越高,营养级越高,故该食物链可表示为丁→乙→甲→丙,B项错误;由于上一营养级到下一营养级的能量传递效率为10%~20%,因此四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁>甲+乙+丙,D项正确。 4.(2023·浙江6月选考,T21)地球上存在着多种生态系统类型,不同的生态系统在物种组成、结构和功能上的不同,直接影响着各生态系统的发展过程。回答下列问题: (1)在消杀某草原生态系统中的害虫时,喷施了易在生物体内残留的杀虫剂Q,一段时间后,在该草原不同的生物种类中均监测到Q的存在,其含量如图所示(图中数据是土壤及不同营养级生物体内Q的平均值)。由图可知,随着营养级的递增,Q含量的变化规律是逐级积累;在同一营养级的不同物种之间,Q含量也存在差异,如一年生植物与多年生植物相比,Q含量较高的是多年生植物。因某些环境因素变化,该草原生态系统演替为荒漠,影响演替过程的关键环境因素是平均温度与年降雨量(或温度与水分)。该演替过程中,草原中的优势种所占据生态位的变化趋势为逐渐变小。 (2)农田是在人为干预和维护下建立起来的生态系统,人类对其进行适时、适当地干预是系统正常运行的保证。例如在水稻田里采用灯光诱杀害虫、除草剂清除杂草、放养甲鱼等三项干预措施,其共同点都是干预了系统的信息传递和能量流动;在稻田里施无机肥,是干预了系统物质循环过程。 (3)热带雨林是陆地上非常高大、茂密的生态系统,物种之丰富、结构之复杂在所有生态系统类型中极为罕见。如果仅从群落垂直结构的角度审视,“结构复杂”具体表现在分层更加复杂,其下木层和灌木层还可再分为2~3个层次(或乔木层可分为多个层次)。雨林中动物种类丰富,但每种动物的个体数不多,从能量流动的角度分析该事实存在的原因是热带雨林食物网复杂,每个营养级中动物种类多,但流经生态系统的总能量和每个营养级的能量是一定的,所以每种动物的个体数不多。 解析　(1)由题图可知营养级越高,单位质量的该营养级生物体内Q含量也越高;由于Q难以降解,会在生物体中富集,因此与一年生植物相比,多年生植物体内的Q含量较高;决定群落类型的两大气候因素是温度与水分;由于该草原最终演替成荒漠,故草原中的原优势种变为非优势种,其占据的生态位也就相应变小。(2)水稻田里用灯光诱杀害虫等三项措施的目的是利用生态系统的信息传递调节种间关系,使能量流向对人类有益的方向;人工施用无机肥,通过促进农田物质循环提高水稻产量。(3)热带雨林垂直分层具体表现为从树冠到地面可以分为乔木层(包括树冠层、下木层)、灌木层、草本层和地表层,其中下木层和灌木层又分成多层;热带雨林植物种类多,空间结构复杂,为动物提供了多种多样的食物和栖息环境,所以动物种类多,但流经生态系统的总能量和每个营养级的能量是一定的,所以每种动物的个体数不多。 考点二　生态系统的信息传递 　 1.生态系统中信息的种类 2.信息传递过程 3.信息传递在生态系统中的作用 提醒　生态系统的信息传递不包括细胞之间的信息传递,而是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与非生物环境之间的传递。 4.信息传递在农业生产中的应用 (1)应用和实例。 (2)控制动物危害的技术方法比较。 5.能量流动、物质循环和信息传递的关系 项目 能量流动 物质循环 信息传递 特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环性 往往是双向的 范围 食物链(网)的各营养级 整个生物圈 生物与生物之间、生物与非生物环境之间 途径 食物链和食物网 多种 地位 生态系统的动力 生态系统的基础 决定能量流动和物质循环的方向和状态 联系 同时进行,相互依存,不可分割,形成统一整体 (1)物理信息可来源于无机环境,也可来自生物个体或群体。(源自选择性必修2 P69)(√) (2)生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。(源自选择性必修2 P69)(√) (3)生态系统的信息传递既存在于细胞与细胞之间、同种生物之内,也发生在不同生物之间。(源自选择性必修2 P69)(×) (4)从家蚕中分离并鉴定出第一种信息素——蚕蛾醇,属于化学信息。(选择性必修2 P69“相关信息”)(√) (5)昆虫通过特殊的腺体分泌的信息素可以通过空气传播。(选择性必修2 P72“课外实践”)(√) 在草原生态系统中,某些鸟类看到食物时,其体内便分泌一种激素,促使其快速完成捕食,判断这种激素是否属于生态系统的化学信息,并说出你的判断理由。 答:不属于。生态系统的信息传递在个体与个体或个体与非生物环境之间,动物激素属于个体内细胞间传递信息的分子。 能力　信息的种类、信息传递的作用及应用(考查科学思维) 1.(2024·广东卷,T8)松树受到松叶蜂幼虫攻击时,会释放植物信息素,吸引寄生蜂将卵产入松叶蜂幼虫体内,寄生蜂卵孵化后以松叶蜂幼虫为食。下列分析错误的是(B) A.该过程中松树释放的信息应是化学信息 B.3种生物凭借该信息相互联系形成食物链 C.松树和寄生蜂的种间关系属于原始合作 D.该信息有利于维持松林群落的平衡与稳定 解析　松树释放植物信息素吸引寄生蜂,植物信息素属于化学信息,A项正确;松叶蜂幼虫攻击松树不需要凭借该信息,B项错误;松树受到松叶蜂幼虫攻击时,会释放植物信息素,吸引寄生蜂将卵产入松叶蜂幼虫体内,寄生蜂卵孵化后以松叶蜂幼虫为食,从而减少松树受到攻击,两者相互合作,彼此也能分开,属于原始合作关系,C项正确;据题可知,通过该信息的调节使得松树、松叶蜂、寄生蜂维持相对稳定,有利于维持松林群落的平衡与稳定,D项正确。 判断生态系统信息种类的方法 2.(2024·湖北卷,T7)研究发现,某种芦鹀分布在不同地区的三个种群,因栖息地环境的差异导致声音信号发生分歧。不同芦鹀种群的两个和求偶有关的鸣唱特征,相较于其他鸣唱特征有明显分歧。因此推测和求偶有关的鸣唱特征,在芦鹀的早期物种形成过程中有重要作用。下列叙述错误的是(D) A.芦鹀的鸣唱声属于物理信息 B.求偶的鸣唱特征是芦鹀与栖息环境之间协同进化的结果 C.芦鹀之间通过鸣唱形成信息流,芦鹀既是信息源又是信息受体 D.和求偶有关的鸣唱特征的差异,表明这三个芦鹀种群存在生殖隔离 解析　声音、温度、光等通过物理过程传递的信息属于物理信息,A项正确;协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,不同地区的芦鹀求偶的鸣唱特征是芦鹀与栖息环境之间协同进化的结果,B项正确;芦鹀之间通过鸣唱形成信息流,芦鹀既能产生信息,又能接收信息,C项正确;生殖隔离的判断标准是相互交配后是否产生可育后代,通过和求偶有关的鸣唱特征的差异不能判断出这三个芦鹀种群是否存在生殖隔离,D项错误。 考点三　生态系统的稳定性 　 1.生态平衡 2.生态系统的稳定性 (1)对生态系统稳定性的理解。 (2)生态系统稳定性的类型。 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 区 别 实质 保持自身结构与功能相对稳定 恢复自身结构与功能相对稳定 核心 抵抗干扰,保持原状 遭到破坏后恢复原状 影响 生态系统中物种丰富度越大,营养结构越复杂,抵抗力稳定性越强 条件越适宜,恢复原状所需时间越短 二者 联系 两者是同时存在于同一系统中体现生态系统稳定性的两个方面,它们相互作用,共同维持生态系统的稳定 (3)提高生态系统稳定性的措施。 提醒　①特例:冻原、荒漠等生态系统两种稳定性都比较低。 ②生态系统稳定性的3个易混点。 a.生态系统的稳定性主要与生物种类有关,还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定,若食物链数量相同,再看生产者,生产者多的稳定程度高。 b.生态系统的稳定性不是恒定不变的,因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。 c.强调“生态系统稳定性高低”时,必须明确是抵抗力稳定性还是恢复力稳定性,因为二者一般呈负相关。 3.设计制作生态缸 (1)实验原理。 在有限的空间内,依据生态系统原理,将生态系统的基本成分进行组织,构建一个人工微生态系统是可能的。在设计时,还需考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。 (2)实验流程。 (3)实验设计要求。 设计要求 相关分析 生态缸必须是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰 生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力,种类齐全(具有生产者、消费者和分解者) 使生态缸中的生态系统能够进行物质循环和能量流动,在一定时期内保持稳定 生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能,保持生态缸内温度,便于观察 生态缸宜小不宜大,缸中的水量应适宜,要留出一定的空间 便于操作,且使缸内储备一定量的空气 生态缸的采光应用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡 选择的动物不宜过多,个体不宜太大 减少对氧气的消耗,防止氧气的产生量小于消耗量 (4)结果分析。 生态缸内的生物只能存活一段时间。生态缸中的营养结构极为简单,自我调节能力极差,所以抵抗力稳定性极低,生态系统的稳定性极易被破坏。 (1)具有自我调节能力是生态系统能维持相对稳定的基础。(源自选择性必修2 P73)(√) (2)某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节。(源自选择性必修2 P74)(×) (3)热带雨林的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很强。(源自选择性必修2 P75)(×) (4)人工马尾松林经常发生松毛虫虫害是因为马尾松对松毛虫的抵抗力差。(选择性必修2 P77“概念检测”3)(×) (5)百姓在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣,河水仍能保持清澈,体现了河流具有恢复力稳定性。(选择性必修2 P77“拓展应用”1)(×) (6)就生态系统结构而言,生态缸的稳定性取决于物种数。(选择性必修2 P78“探究·实践”)(×) 在生态系统中存在正反馈调节和负反馈调节两种形式,两者比较如表所示,请完善表格内容。 调节机制 正反馈 负反馈 调节方式 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化 结果 常使生态系统偏离稳态 有利于生态系统保持相对稳定 实例分析 若一个湖泊受到的污染超过其自我调节能力,则污染会越来越严重 草原上植食性动物和植物的数量变化 能力一　生态系统的稳定性和调节机制分析(考查科学思维) 1.(多选)生态系统平衡的调节主要是通过系统的反馈机制、抵抗力稳定性和恢复力稳定性实现的。下列相关叙述正确的是 (BCD) A.正反馈调节可通过自身功能减缓系统内的压力以维持生态系统稳定 B.环境容纳量、自我调节、自净作用等都是生态系统抵抗力稳定性的表现形式 C.污染水域切断污染源后,生物群落的恢复是系统恢复力稳定性的表现之一 D.生态系统发育越成熟,则其结构越复杂,抵抗外界干扰的能力也越强 解析　负反馈调节在生态系统中普遍存在,生态系统的稳定性依赖于以负反馈为基础的自我调节,A项错误;生态系统抵抗力稳定性的表现形式有环境容纳量、自我调节、自净作用等,B项正确;污染水域切断污染源后,生物群落可逐渐恢复,这是生态系统恢复力稳定性的表现之一,C项正确;生态系统发育越成熟,则其物种丰富度也越高,营养结构越复杂,抵抗外界干扰的能力也越强,D项正确。 2.(2021·湖南卷,T4)某草原生态系统中植物和食草动物两个种群数量的动态模型如图所示。下列叙述错误的是(B) A.食草动物进入早期,其种群数量增长大致呈“J”形曲线 B.图中点a的纵坐标值代表食草动物的环境容纳量 C.该生态系统的相对稳定与植物和食草动物之间的负反馈调节有关 D.过度放牧会降低草原生态系统的抵抗力稳定性 解析　食草动物进入早期,由于空间、资源充足,又不受其他生物的制约,所以食草动物的种群数量的增长大致呈“J”形曲线,A项正确;环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量,而题图中点a的纵坐标对应的数量为该食草动物短时间内出现的最大数量,所以环境容纳量应小于点a的纵坐标值,B项错误;在植物与食草动物之间存在负反馈调节,使生态系统中的植物和食草动物数量保持动态平衡,从而维持了生态系统的相对稳定,C项正确;过度放牧会导致植物种类和数量大量减少,进而使食草动物因缺少食物而大量死亡,最终造成草原生态系统的抵抗力稳定性降低,D项正确。 能力二　生态缸的制作和分析(考查科学探究) 3.(2025·扬州模拟)某同学用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、泥土设计制作一个较为稳定的生态缸,下列叙述正确的是(B) A.加入该生态缸的成分按生态系统的组成成分可概括为生产者、消费者和分解者 B.虽然该生态缸处于密闭状态,但维持缸内生态系统能量流动仍需依赖外界环境 C.为了维持生态缸的稳定,应当保证缸中植物同化的能量与小动物和分解者同化的总能量相当 D.随着缸中苔藓、金鱼藻、铁线蕨等植物的生长繁殖,该生态缸中物质总量先增加后逐渐维持稳定 解析　加入该生态缸的成分按生态系统的组成成分可概括为生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量,A项错误;虽然该生态缸处于密闭状态,其中的物质循环不需要外界环境的维持,但维持缸内生态系统能量流动仍需依赖外界环境,B项正确;为了维持生态缸的稳定,应当保证缸中植物同化的能量多于小动物和分解者同化的总能量,C项错误;密闭的生态缸内物质虽然存在形式上的变化,但物质总量是固定的,D项错误。 4.(多选)为观察生态系统的稳定性,某生物兴趣小组设计了4个密闭、透明的生态缸,各缸内的组成和条件如表所示。下列相关叙述正确的是 (BC) 生态系 统组成 光 水草 藻类 浮游 动物 小鱼 泥沙 生态缸 编号 ① - + + + - + ② + + + + - + ③ + + + + + + ④ + + + + - - [注]　“+”表示有;“-”表示无。 A.生态缸②③④应置于太阳光能直射的地方 B.生态缸②中的氧气含量应该低于生态缸④ C.生态缸③较生态缸④稳定性强,生态缸②稳定性最强 D.实验说明消费者和生产者是该生态系统不可缺少的成分 解析　生态缸②③④应置于光线良好的地方,但要避免阳光直接照射,A项错误;生态缸②中的氧气含量应该低于生态缸④,因为②比④中多泥沙,分解者的分解作用会消耗氧气,使其中的溶解氧含量相对低,B项正确;生态缸③中成分齐全,而生态缸④中缺乏分解者(泥沙),生态缸②中成分齐全,且消费者数量较少,生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例,以维持生态系统的相对稳定,因此生态缸②稳定性最强,C项正确;由于四个生态缸都有生产者(水草、藻类)和消费者(浮游动物),因此不能说明生产者和消费者是该生态系统不可缺少的成分,该实验能说明非生物的物质和能量、分解者是生态系统必不可少的成分,D项错误。 微真题重体悟 　 1.(2023·河北卷,T11)气候变暖使某地的欧洲白头翁提早开花,而为其传粉的蜜蜂并未提前孵化,且成年蜜蜂也未开始采蜜,造成该植物主要传粉途径受阻。幼年蜜蜂的采蜜技巧须向成年蜜蜂学习,下列叙述错误的是(B) A.幼年蜜蜂学习采蜜技巧,依赖生态系统中的信息传递 B.该地欧洲白头翁的提早开花促使其种群数量增加 C.蜜蜂采食花蜜过程中发生了生态系统的能量流动 D.调查欧洲白头翁的种群数量可采用样方法 解析　幼年蜜蜂向成年蜜蜂学习采蜜技巧属于生态系统中的个体间的信息传递,A项正确;欧洲白头翁提早开花造成其主要传粉途径受阻,会使其出生率下降,导致种群数量下降,B项错误;蜜蜂采食花蜜过程中,植物同化的有机物中的部分化学能被蜜蜂同化,发生了能量流动,C项正确;欧洲白头翁为植物,其种群数量的调查可采用样方法,D项正确。 2.(2023·湖北卷,T9)胁迫是指一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件。水杨酸可以减轻胁迫对植物的不利影响。在镉的胁迫下,添加适宜浓度的水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统,降低丙二醛和H2O2含量,有效缓解镉对苦草的氧化胁迫。下列叙述错误的是(D) A.水杨酸能缓解H2O2对苦草的氧化作用 B.在胁迫环境下,苦草种群的环境容纳量下降 C.通过生物富集作用,镉能沿食物链传递到更高营养级 D.在镉的胁迫下,苦草能通过自身的调节作用维持稳态 解析　据题干信息可知,添加适宜浓度的水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统,降低丙二醛和H2O2含量,因此水杨酸能缓解H2O2对苦草的氧化作用,A项正确;胁迫是指一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件,因此在胁迫环境下,苦草种群的环境容纳量下降,B项正确;生物富集是指生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度超过环境浓度的现象,镉等重金属存在生物富集现象,因此,通过生物富集作用,镉能沿食物链传递到更高营养级,C项正确;苦草自身的调节作用是有一定限度的,在镉的胁迫下,苦草不能通过自身的调节作用维持稳态,D项错误。 3.(2022·河北卷,T12)关于生态学中的稳定与平衡,下列叙述错误的是(A) A.稳定的种群具有稳定型年龄结构,性别比例为1∶1,数量达到K值 B.演替到稳定阶段的群落具有相对不变的物种组成和结构 C.相对稳定的能量流动、物质循环和信息传递是生态系统平衡的特征 D.资源的消费与更新保持平衡是实现可持续发展的重要标志 解析　不同生物种群的性别比例差别很大,如对于有性染色体的生物来说,种群中的性别比例通常为1∶1,但可能由于种种原因达不到该比例,而对于孤雌生殖的生物来说,雌雄比例可为3∶4,故稳定的种群的性别比例不一定为1∶1,A项错误;群落演替到相对稳定的阶段后,构成群落的物种组成和结构相对不变,B项正确;生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递,生态系统的功能保持相对稳定是生态系统平衡的特征,C项正确;可持续发展要求资源的消费与更新保持平衡,D项正确。 4.(2023·湖南卷,T13)党的二十大报告指出:我们要推进美丽中国建设,坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理,统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。下列叙述错误的是(D) A.一体化保护有利于提高生态系统的抵抗力稳定性 B.一体化保护体现了生态系统的整体性和系统性 C.一体化保护和系统治理有助于协调生态足迹与生态承载力的关系 D.运用自生原理可以从根本上达到一体化保护和系统治理 解析　生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受损害)的能力,叫作抵抗力稳定性,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,由题可知,一体化保护有利于提高生态系统的抵抗力稳定性,A项正确;一体化保护不仅考虑了自然生态系统的规律,也考虑了经济和社会等系统的影响力,体现了生态系统的整体性和系统性,B项正确;生态足迹是指在现有技术条件下,维持某一人口单位(一个人、一个城市、一个国家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积,坚持一体化保护和系统治理有助于协调生态足迹与生态承载力(代表地球提供资源的能力)的关系,C项正确;自生是由生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持,运用自生原理无法从根本上达到一体化保护和系统治理,D项错误。 5.(2023·全国乙卷,T31)农田生态系统和森林生态系统属于不同类型的生态系统。回答下列问题: (1)某农田生态系统中有玉米、蛇、蝗虫、野兔、青蛙和鹰等生物,请从中选择生物,写出一条具有5个营养级的食物链:玉米→蝗虫→青蛙→蛇→鹰。 (2)负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。请从负反馈调节的角度分析,森林中害虫种群数量没有不断增加的原因是在森林中,当害虫数量增加时,一方面,其天敌由于食物丰富,数量也会增加,另一方面,害虫种群数量增加后,其食物减少,则害虫种群数量的增长就会受到抑制。 (3)从生态系统稳定性的角度来看,一般来说,森林生态系统的抵抗力稳定性高于农田生态系统,原因是森林生态系统与农田生态系统相比,森林生态系统中的组分多,食物网复杂,自我调节能力强。 解析　(1)食物链是根据捕食关系构成的,题干中生物可组成具有5个营养级的食物链为玉米→蝗虫→青蛙→蛇→鹰。(2)森林中害虫存在天敌,当害虫数量增加时,一方面,其天敌因为食物充足,数量也会增加,另一方面,害虫种群数量增加后,其食物减少,则害虫种群数量的增长就会受到抑制。(3)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,森林生态系统中的组分比农田生态系统中的多,食物网复杂,自我调节能力强,抵抗力稳定性高。 第36讲　人与环境 [课标内容]　1.探讨人口增长会对环境造成压力。2.关注全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、土地荒漠化、生物多样性丧失和环境污染等全球性生态环境问题对生物圈的稳态造成威胁,同时也对人类的生存和可持续发展造成影响。3.概述生物多样性对维持生态系统的稳定性以及人类生存和发展的重要意义,并尝试提出人与环境和谐相处的合理化建议。4.举例说明根据生态学基本原理,采用系统工程的方法和技术,达到资源多层次和循环利用的目的,使特定区域中的人和自然环境均受益。5.形成“环境保护需要从我做起”的意识。 微考点大突破 考点一　人类活动对生态环境的影响 　 1.人口增长与生态足迹 提醒　缓解人口增长带来的环境压力:①减少生态足迹总量。如节约用水用电、低碳出行、提倡素食、垃圾分类回收再利用等。②提高生态承载力总量。如加大农、林、牧、渔等产业的科技投入,提高生产力,提高产量。 2.关注全球性生态环境问题 (1)生态足迹的值越大,对生态环境的影响越小。(源自选择性必修2 P83)(×) (2)生态足迹中的碳足迹表示扣除海洋对碳的吸收量之后,吸收化石燃料燃烧排放的二氧化碳等所需的森林面积。(选择性必修2 P83“图4-1”)(√) (3)我国目前已进入低生育水平国家行列,但我国依然是人口大国,未来城市化和人口老龄化还将加速。(源自选择性必修2 P84)(√) (4)生态承载力代表了地球提供资源的能力。(选择性必修2 P85“思考·讨论”)(√) (5)引起温室效应、酸雨、臭氧层空洞的主要气体污染物依次是CO2、SO2、氟氯烃。(选择性必修2 P86“图4-2”)(√) (6)绿色出行、“光盘行动”、节水节能等,都可以缩小生态足迹。(选择性必修2 P87“思考·讨论”)(√) 1.为什么说“绿水青山就是金山银山”? 答:绿水青山就是良好的生态环境,保持良好的生态环境,协调好经济发展与生态环境的关系,促进经济、社会和生态的协调发展,才能实现可持续发展。 2.水体富营养化分析。 能力一　人口增长与生态足迹(考查科学思维) 1.(2024·北京卷,T15)1961年到2007年间全球人类的生态足迹如图所示,下列叙述错误的是(C) A.1961年到2007年间人类的生态足迹从未明显下降过 B.2005年人类的生态足迹约为地球生态容量的1.4倍 C.绿色出行、节水节能等生活方式会增加生态足迹 D.人类命运共同体意识是引导人类利用科技缩小生态足迹的重要基础 解析　据题图分析可知,从1961年到2007年,全球人类的生态足迹随着年份的增加而增加,并未明显下降,A项正确;分析题图可知,2005年人类的生态足迹约为地球生态容量的1.4倍,B项正确;与开车出行相比,绿色出行可减少吸收尾气所需要的林地面积,减少生态足迹,节水节能也能减少生态足迹,C项错误;人类只有一个地球,它是人类共同的家园,人类命运共同体意识可引导人类利用科技缩小生态足迹,走可持续发展道路,D项正确。 2.(多选)(2025·大连模拟)海南州位于青藏高原东北部,由于过度放牧等导致当地天然草地退化,并引发水土流失,加剧了土地沙漠化。2005年起,政府主导实施了生态工程建设,种植抗旱抗风沙的植被,科学确定载畜量。如表记录了海南州生态工程实施前后生态承载力与生态足迹的变化情况。下列叙述正确的是 (BCD) 年份 总的生态足迹 (×104 hm2) 总的生态承载 力(×104 hm2) 2004年 165.5 178.7 2017年 243.7 260.1 A.生态足迹是指维持某一人口单位生存所需的耕地、草地和林地的面积 B.当地居民适当减少食物中肉类所占的比例,有助于减少生态足迹 C.治理草地沙化和制定合理载畜量的措施遵循了自生原理和协调原理 D.总生态承载力与总生态足迹的差值较之前增加,生态工程建设初见成效 解析　生态足迹是指在现有技术条件下,维持某一人口单位生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积,包括耕地、草地、林地、渔业用地、建设用地及碳足迹等,A项错误;适当减少食物中肉类所占的比例,可有效减少能量的损耗,减少生态足迹,B项正确;治理草地沙化和制定合理载畜量的措施遵循了自生原理和协调原理,C项正确;生态盈余为生态承载力与生态足迹的差值,2017年生态盈余较2004年生态盈余有所增加,说明生态工程建设初见成效,D项正确。 能力二　生态环境问题与治理分析(考查社会责任) 3.(2024·广东卷,T1)“碳汇渔业”,又称“不投饵渔业”,是指充分发挥生物碳汇功能,通过收获水产品直接或间接减少CO2的渔业生产活动,是我国实现“双碳”目标、践行“大食物观”的举措之一。下列生产活动属于“碳汇渔业”的是(A) A.开发海洋牧场,发展深海渔业 B.建设大坝鱼道,保障鱼类洄游 C.控制无序捕捞,实施长江禁渔 D.增加饵料投放,提高渔业产量 解析　开发海洋牧场,发展深海渔业可以通过收获水产品将水体中的CO2转移出水体,A项正确;建设大坝鱼道和实施长江禁渔,并未输出水产品,B、C两项错误;“碳汇渔业”又称“不投饵渔业”,则增加饵料投放不属于“碳汇渔业”,D项错误。 (1)为了实现碳达峰、碳中和的目标,一方面,可以通过改变能源结构,控制化石燃料使用量,增加清洁可再生能源使用效率等各种手段,控制温室气体排放;另一方面,可以通过植树造林和固碳技术等增加温室气体的吸收。 (2)为什么垃圾要分类? 答:①防止对空气产生污染;②减少垃圾对土地的侵占;③提高垃圾资源化利用。 4.(2023·浙江6月选考,T2)自从践行生态文明建设以来,“酸雨”在我国发生的频率及强度都有明显下降。下列措施中,对减少“酸雨”发生效果最明显的是(A) A.大力推广风能、光能等绿色能源替代化石燃料 B.通过技术升级使化石燃料的燃烧率提高 C.将化石燃料燃烧产生的废气集中排放 D.将用煤量大的企业搬离城市中心 解析　酸雨的主要成因是化石燃料燃烧时向大气中排放过多的硫和氮的氧化物,使用绿色能源可以有效减少酸雨发生,A项正确。 考点二　生物多样性及其保护 　 1.生物多样性的概述及价值 提醒　①遗传多样性是生物多样性的根本原因,它决定了物种多样性。 ②物种多样性是生物多样性最直观、最根本的表现。 ③物种多样性形成了生态系统多样性,生态系统多样性是生物多样性的宏观表现。 2.生物多样性丧失的原因及保护措施 提醒　①外来物种的入侵不一定会引起本地物种数目的增加。如果入侵的物种对当地生物的生存是不利的,则会引起本地物种数目锐减,使生物多样性丧失。 ②就地保护和易地保护两种方法中保护的对象不同:就地保护除了保护区域内的物种,还保护相应的生态环境。但物种生存的环境遭到破坏,不再适于物种生存后,就只能实行易地保护。 (1)任何一个灭绝的物种都会带走它独特的基因,这属于生物多样性的物种多样性。(选择性必修2 P91“思考·讨论”)(×) (2)红树林对海岸的防护作用,说明生物多样性具有潜在价值。(选择性必修2 P91“思考·讨论”)(×) (3)生物多样性在促进生态系统中基因流动和协同进化等方面具有重要的生态价值。(源自选择性必修2 P92)(√) (4)就地保护如建立自然保护区或国家公园,是保护生物多样性的最有效措施。(源自选择性必修2 P94)(√) (5)保护生物多样性并非禁止开发和利用任何自然资源,而是反对盲目地、掠夺式开发和利用。(源自选择性必修2 P95)(√) 能力　生物多样性及其保护(考查社会责任) 1.(2024·北京卷,T10)朱鹮曾广泛分布于东亚,一度濒临灭绝。我国朱鹮的数量从1981年在陕西发现时的7只增加到如今的万只以上,其中北京动物园38岁的朱鹮“平平”及其27个子女对此有很大贡献。下列相关叙述错误的是(B) A.北京动物园所有朱鹮构成的集合是一个种群 B.朱鹮数量已达到原栖息地的环境容纳量 C.“平平”及其后代的成功繁育属于易地保护 D.对朱鹮的保护有利于提高生物多样性 解析　在一定空间范围内,同种生物所有个体形成的集合就是种群,A项正确;环境容纳量是一定环境条件所能维持的种群最大数量,根据题干信息不能说明朱鹮数量已达到原栖息地的环境容纳量,B项错误;易地保护是指把保护对象从原地迁出,在异地进行专门保护,如建立植物园、动物园及濒危动植物繁育中心等,C项正确;加强对濒危物种的保护,有利于其生存和繁衍,有利于提高生物多样性,D项正确。 2.(2025·宜春模拟)20世纪90年代初,长江江豚被引入湖北天鹅洲故道进行迁地保护。在2023年4月,4头受迁地保护的长江江豚回到了长江的怀抱,人类首次实现了迁地保护濒危水生哺乳动物的野化放归。天鹅洲故道生态系统的部分食物网如图所示。 请回答下列问题: (1)生物多样性对人类有着独特的直接、间接价值,人类活动导致栖息地丧失和碎片化是物种灭绝和生物多样性丧失的主要原因。对严重濒危野生物种进行迁地保护,可采取建立动物园、植物园等措施,同时还应调查该物种的生态位,从生物因素角度可调查捕食对象、和其他生物的种间关系、天敌(答出2点即可)。 (2)长江江豚从昆虫幼虫所在食物链同化的能量往往少于其他食物链,原因是能量沿食物链单向流动、逐级递减,该食物链中营养级最多,江豚获得能量最少。 (3)迁地保护的最终目的是将受保护的物种再迁入原栖息地,恢复其野生种群。为避免长江江豚因近亲繁殖或地理隔离导致种群遗传多样性下降,保护区对所有饲养的江豚建立“家谱”档案,并在江豚繁殖期与其他保护区进行个体交换。野化放归后,保护人员采用水体环境DNA监测技术对长江江豚种群数量进行调查,该技术的优点是不会对江豚造成伤害(对江豚的活动影响小、误差较小,受其他因素干扰少)(答出1点即可)。 解析　(1)生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性,生物多样性对人类有着独特的直接价值和间接价值;人类活动导致栖息地丧失和碎片化是物种灭绝和生物多样性丧失的主要原因;对严重濒危野生物种进行迁地保护时,应调查该物种的生态位,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,从生物因素角度可调查捕食对象、和其他生物的种间关系、天敌等。(2)由于能量沿食物链单向流动、逐级递减,该食物链中营养级最多,江豚获得的能量最少,故长江江豚从昆虫幼虫所在食物链同化的能量往往少于其他食物链。(3)为避免长江江豚因近亲繁殖或地理隔离导致种群遗传多样性下降,保护区对所有饲养的江豚建立“家谱”档案,并在江豚繁殖期与其他保护区进行个体交换;采用水体环境DNA监测技术对长江江豚种群数量进行调查,该技术的优点是不会对江豚造成伤害(对江豚的活动影响小或误差较小,受其他因素干扰少)。 (1)对人类有食用、药用和工业原料等实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为直接价值。 (2)对生态系统起重要调节作用的价值为间接价值。 (3)生物多样性的间接价值明显大于(填“大于”“小于”或“等于”)它的直接价值。 考点三　生态工程 　 1.关注生态工程建设 2.生态工程所遵循的基本原理 提醒　①强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。 ②体现物种多,营养关系复杂,提高自我调节能力→自生原理。 ③强调生物与环境的协调与平衡,涉及环境承载力→协调原理。 ④涉及自然、经济和社会,如林业生态工程建设→整体原理。 3.生态工程的实例分析 (1)农村综合发展型生态工程。 (2)湿地生态恢复工程。 (3)矿区废弃地的生态恢复工程。 (1)我国西北地区土地沙化和盐渍化非常严重,主要原因是超载放牧,导致草地退化。这主要违背了生态工程的自生原理。(源自选择性必修2 P99)(×) (2)“无废弃物农业”充分体现了生态系统的协调原理。(源自选择性必修2 P100)(×) (3)进行生态工程建设时,不仅要考虑自然生态系统的规律,更要考虑经济和社会等系统的影响力。(源自选择性必修2 P101)(√) (4)园林既能改善生态环境,又能提高社会和经济效益,体现了生态工程的整体原理。(选择性必修2 P103“概念检测”1)(√) (5)恢复矿区生态环境的关键在于植被恢复,以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。(源自选择性必修2 P107)(√) (6)有了生态工程,就可以走“先污染、破坏,后治理”的途径。(源自选择性必修2 P107)(×) (选择性必修2 P100“图4-12”)“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一,这一成就遵循的原理是循环原理,与传统的农业生态系统相比,该生态工程的优点是少消耗、多效益、可持续。 能力　生态工程的基本原理和实例分析(考查科学思维、社会责任) 1.(2024·甘肃卷,T14)沙漠化防治一直是困扰人类的难题。为了固定流沙、保障包兰铁路的运行,我国人民探索出将麦草插入沙丘防止沙流动的“草方格”固沙技术。流沙固定后,“草方格”内原有沙生植物种子萌发、生长,群落逐渐形成,沙漠化得到治理。在“草方格”内种植沙生植物,可加速治沙进程。甘肃古浪八步沙林场等地利用该技术,成功阻挡了沙漠的侵袭,生态效益显著,成为沙漠化治理的典范。关于“草方格”技术,下列叙述错误的是(C) A.采用“草方格”技术进行流沙固定、植被恢复遵循了生态工程的自生原理 B.在“草方格”内种植沙拐枣、梭梭等沙生植物遵循了生态工程的协调原理 C.在未经人工种植的“草方格”内,植物定植、群落形成过程属于初生演替 D.实施“草方格”生态工程促进了生态系统防风固沙、水土保持功能的实现 解析　采用“草方格”技术进行流沙固定,创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖,以及它们形成互利共存关系的条件,使植被逐渐恢复,遵循了生态工程的自生原理,A项正确;在“草方格”内种植沙拐枣、梭梭等沙生植物时考虑了生物与环境、生物与生物的协调与适应,遵循了生态工程的协调原理,B项正确;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,而次生演替是指原有植被虽然已经不存在,但是原有土壤条件基本保留,甚至还保留有植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替,“草方格”内保留有原有沙生植物种子,故该群落形成过程属于次生演替,C项错误;“草方格”固沙技术能防止沙子流动,有利于植被恢复,促进了生态系统防风固沙、水土保持功能的实现,D项正确。 常见生态工程实例所遵循的原理 (1)无废弃物农业——遵循循环原理。 (2)在人工林中增加植被层次——遵循自生原理。 (3)草原确定合理载畜量,不能过度放牧——遵循协调原理。 (4)引种时考虑是否适应环境——遵循协调原理。 (5)在进行林业生态工程建设时,既号召农民种树,又要考虑农民生活问题——遵循整体原理。 2.(2025·淮安模拟)被誉为中国蚕丝之乡的江南,其蚕丝加工是其生产上的一大特色。图1为某条小河流从高山湖泊进入大河的示意图,其中某蚕丝加工厂的有机污染物会向A河段排放。图2是A河段的处理设施图。结合所学知识,回答下列问题: (1)生态系统是维持地球生命环境的基础,其主要功能包括物质循环、能量流动和信息传递,以及维持生物物种与遗传多样性等。淡水不仅是人类社会经济的基础资源,而且维持了人类赖以生存的自然生态环境条件。图2海马齿净化池中的能量来源是太阳能和工厂排放污水中有机物的化学能;高山、河流、村庄在生物种类上的差异属于群落空间结构中的水平结构。 (2)整个蚕丝加工厂排出的尾水首先经过过滤池进行粗过滤;再进入海马齿浮床的主体处理单元中,利用海马齿发达的根系吸附截留悬浮物,吸收尾水中氮和磷;经过生物净化后的尾水进入二沉池,通过循环泵抽取上层水体回流至蓄水池重新利用,其他部分排出(见图2)。由此推断,附着在海马齿发达的根系表面的微生物主要通过有氧呼吸的方式分解水中的有机物。若要保证污水净化效果,则流入该处理设施的废水不能过量,说明生态系统的自我调节能力是有限的。为了保证污水净化效果,某科研人员根据其他地区富营养化治理的经验,向海马齿净化池、二沉池中引入了挺水植物、鲢鱼、鳙鱼等鱼类,通过相互之间的种间竞争和捕食关系自发构成有序的整体,这主要体现了生态工程的自生原理。在上述基础上,相关部门还进一步建立了一个集污水净化、休闲、蓄洪防旱为一体的新型人工生态系统,这主要体现了生物多样性的直接和间接价值。 (3)图1 B河段地理位置独特,土壤肥沃,物种丰富,含氧量高,是典型的稻渔混养模式示范区。为了探究增加养殖品种和密度对产量和生态效益的影响,某研究团队进行了相关实验,部分结果如表(注:增重率是与实验开始时的鱼的平均体重进行比较,可表示产量)。 组别 混养模式 (以平方米养 殖的尾数计算) 第75天鲤 鱼增重率 第150天鲤 鱼增重率 甲 稻+鲤鱼(0.3尾) 140.2% 310.3% 乙 稻+鲤鱼(0.3尾)+罗非鱼(0.1尾) 148.2% 260.2% 丙 稻+鲤鱼(0.3尾)+罗非鱼(0.2尾) 85.6% 415.3% ①从种间关系的角度,分析丙组第75天鲤鱼增重率最低的原因:鱼的密度较大,对食物、空间等资源的竞争加剧;随着鱼类逐渐适应生活环境,在第150天鲤鱼增重率最高,可能原因是鲤鱼的觅食生态位逐渐变大(或变宽),占用更多资源。 ②从非密度制约因素的角度分析,在丙组养殖模式的基础上,如果再增加罗非鱼的养殖密度,则第150天鲤鱼增重率会远低于丙组,可能的原因是水质条件恶化对养殖鱼类产生胁迫。 解析　(1)生态系统的主要功能:物质循环、能量流动和信息传递。题图1中河流生态系统中的能量来源是太阳能和工厂排放污水中有机物的化学能。因为地形等变化导致水平方向生物种类的差异属于水平结构。(2)海马齿发达的根系表面的微生物主要通过有氧呼吸的方式将有机物分解成无机物,若要保证污水净化效果,则流入该处理设施的废水不能过量,说明生态系统的自我调节能力是有限的。挺水植物与藻类之间是种间竞争关系。鲢鱼、鳙鱼等鱼类以浮游生物为食,因此鱼类与藻类之间是捕食关系。藻类、挺水植物、鲢鱼、鳙鱼等通过种间竞争和捕食关系进行自组织,形成有序的整体,体现了生态工程的自生原理。题干中指出该生态系统可以集污水净化、休闲、蓄洪防旱为一体,这主要体现了生物多样性的直接和间接价值。(3)①丙组第75天时,鱼的密度较大,对食物、空间等资源的竞争加剧,故鲤鱼增重率最低。在第150天鲤鱼增重率最高,可能原因是随着鱼类逐渐适应生境,鲤鱼的觅食生态位逐渐变大,占用更多资源。②在丙组养殖模式基础上,如果再增加罗非鱼的养殖密度,鱼类数量增加,对于资源的利用增多,同时产生更多代谢废物,使水质条件恶化,对养殖鱼类产生胁迫,则第150天鲤鱼增重率会远低于丙组。 微真题重体悟 　 1.(2024·湖北卷,T3)据报道,2015年到2019年长江经济带人均生态足迹由0.321 2 hm2下降至0.295 8 hm2,5年的下降率为7.91%。人均生态承载力从0.460 7 hm2下降到0.449 8 hm2,5年的下降率为2.37%。结合上述数据,下列叙述错误的是(B) A.长江经济带这5年处于生态盈余的状态 B.长江经济带这5年的环境容纳量维持不变 C.长江经济带居民绿色环保的生活方式有利于生态足迹的降低 D.农业科技化和耕地质量的提升可提高长江经济带的生态承载力 解析　生态足迹小于生态承载力时表现为生态盈余,根据题意可知,长江经济带这5年人均生态承载力高于人均生态足迹,所以处于生态盈余的状态,A项正确;根据长江经济带这5年生态承载力和生态足迹发生的变化分析,长江经济带的环境条件和居民的生活方式均有所改善,因此,长江经济带这5年的环境容纳量发生了变化,B项错误;绿色环保的生活方式可降低对环境资源的消耗,减少生态占用,有利于生态足迹的降低,C项正确;农业科技化和耕地质量的提升可增加农业产量,提高生态承载力,D项正确。 2.(2022·江苏卷,T12)采用原位治理技术治理污染水体,下列相关叙述正确的是(A) A.应用无土栽培技术,种植的生态浮床植物可吸收水体营养和富集重金属 B.为了增加溶解氧,可以采取曝气、投放高效功能性菌剂及其促生剂等措施 C.重建食物链时放养蚌、螺等底栖动物作为初级消费者,摄食浮游动、植物 D.人为操纵生态系统营养结构有利于调整能量流动方向和提高能量传递效率 解析　种植的生态浮床植物可以吸收水中的无机盐、重金属等,可治理水体污染,A项正确;曝气可以增加水体溶氧量,但菌剂的投放可增加水体中微生物的数量,增加耗氧量,B项错误;初级消费者摄食浮游植物,次级消费者摄食浮游动物,C项错误;人为操纵生态系统的营养结构可调整能量流动方向,但不能改变能量传递效率,D项错误。 3.(2024·贵州卷,T11)在公路边坡修复过程中,常选用“豆科—禾本科”植物进行搭配种植。下列叙述错误的是(D) A.边坡修复优先筛选本地植物是因为其适应性强 B.“豆科—禾本科”搭配种植可减少氮肥的施用 C.人类对边坡的修复加快了群落演替的速度 D.与豆科植物共生的根瘤菌属于分解者 解析　依据生态工程所遵循的协调原理,公路边坡修复优先选用本地植物是因其有较高的生态适应性,A项正确;豆科植物可以与根瘤菌共生,根瘤菌具有固氮能力,故“豆科—禾本科”搭配种植可减少氮肥的施用,与豆科植物共生的根瘤菌属于消费者,B项正确,D项错误;人类修复边坡的过程中,选择种植与边坡环境相适应的植物,避免了长期而缓慢的演替过程,加快了演替的速度,C项正确。 4.(多选)(2023·河北卷,T17)党的二十大报告指出,要提升生态系统多样性、稳定性、持续性。塞罕坝分布着大面积针叶纯林,现计划引入多种阔叶树种,把部分纯林改造成异龄复层混交林,增加防风固沙、水土保持和固碳等生态功能。下列叙述正确的是 (BCD) A.改造后的森林生物多样性的直接价值明显大于间接价值 B.营造复层混交林可以提高该群落利用环境资源的能力 C.纯林改造为混交林,可增强此生态系统的遗传多样性 D.人为改造森林应遵循森林群落的自然演替规律 解析　生物多样性的间接价值明显大于直接价值,A项错误;与针叶纯林相比,复层混交林具有明显的分层现象,这种分层现象显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力,B项正确;纯林改造为混交林后,群落中生物种类增多,遗传多样性增加,C项正确;生态工程中,对群落的改造应遵循群落自然演替的规律,D项正确。 5.(2024·新课标卷,T33)厦门筼筜湖经生态治理后环境宜人,成为城市会客厅,是我国生态修复的典型案例。回答下列问题: (1)湖泊水体的氮浓度是评价水质的指标之一,原因是氮元素是植物生长的必需元素,氮浓度可以反映水体富营养化程度。 (2)湖区的红树林可提高固碳效率、净化水体。在湖区生态系统中,红树植物参与碳循环的主要途径有光合作用、呼吸作用,还有通过根系吸收土壤中的碳酸盐,在体内转变成有机碳;通过食物链和食物网的形式,将制造的有机碳传入其他生物(答出2点即可)。 (3)湖区水质改善后鸟类的种类和数目增加。鸟类属于消费者,消费者在生态系统中的作用是加快生态系统中的能量流动和物质循环;帮助植物传粉和传播种子(答出2点即可)。 (4)生态修复后湖区生态系统的生物多样性增加,保护生物多样性的意义是维持生态系统的稳定性,为人类的生存发展提供物质条件等。 解析　(1)氮元素是植物生长的必需元素,湖泊水体中含有超标的氮类物质时,会使藻类等水生生物的生长过快,导致水体富营养化,从而引发水华等环境问题,因此湖泊水体的氮浓度是评价水质的重要指标之一。(2)在湖区生态系统中,红树植物参与碳循环的主要途径有光合作用、呼吸作用,还有通过根系吸收土壤中的碳酸盐,在体内转变成有机碳;通过食物链和食物网的形式,将制造的有机碳传入其他生物等。(3)鸟类属于消费者,消费者通过自身的新陈代谢,能将有机物转化为无机物(CO2、水、氨等),这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用。因此消费者的存在,能够加快生态系统的物质循环。此外,消费者对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。(4)保护生物多样性的意义在于维持生态系统的稳定性,为人类的生存发展提供物质条件等。 大题加油站(四)　生物与环境高频考点与能力培养 　 高频考点1　种群及其动态 　　高考题大多是对增长率、增长速率、种群密度和环境容纳量等种群数量特征进行综合考查。近几年,常结合数学模型,考查种群数量特征之间的内在关系以及影响种群数量变化的因素等。 　 (2022·全国乙卷,T31)(本题共8分)某研究小组借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量,主要操作流程是选取样方、空中拍照、识别照片中该种动物并计数。回答下列问题: (1)为保证调查的可靠性和准确性,选取样方时应注意的主要事项有随机取样、样方的大小、样方的数量(3分,答出随机取样、样方大小和数量,即可得3分,答出一点给1分)(答出3点即可)。 (2)已知调查区域总面积为S,样方面积为m,样方内平均个体数为n,则该区域的种群数量为Sn/m(3分,正确书写可得分)。 (3)与标记重捕法相比,上述调查方法的优势有误差小,准确度高;操作更便捷,避免资源浪费(2分,答出操作便捷、准确度高即可得2分,或答出对动物损伤小,结果准确也可得2分)(答出2点即可)。 [命题立意]　本题以“调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量”为学科情境,主要考查学生对样方法相关知识的理解和应用。 解析　(1)借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物种群数量的方法,其实质是样方法,用样方法调查种群密度时,选取样方需注意以下几点:一是随机取样,使调查结果不受主观因素的影响;二是样方的大小适宜且一致,样方大小应视调查对象的大小和分布情况而定;三是样方的数量应适宜,样方数量过少,其统计结果的误差可能较大,样方数量过多,花费的时间、精力较大。(2)假设调查区域内种群数量为x,根据比例相同原则,x/S=n/m,故x=Sn/m。(3)与标记重捕法相比,借助空中拍照技术实施调查对动物的干扰小、操作也相对简便快捷。 【解题能力】　信息加工和逻辑推理与论证 关键信息 破题关键 逻辑推理与论证 ①借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量 ②空中拍照技术的主要操作流程是选取样方、空中拍照、识别照片中该种动物并计数 ①理解样方法的定义、适用范围和注意事项 ②分析与标记重捕法相比,运用空中拍照技术调查动物种群数量的优势 针对第(1)小问: 根据教材知识可知,样方法是在被调查种群的分布范围内,随机选取若干个样方,通过统计每个样方内的个体数,求得每个样方的种群密度,以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度的估算值 推论:为保证调查的可靠性和准确性,选取样方应注意的主要事项有随机取样、样方的大小和样方的数量 针对第(2)小问: 根据题干信息可知,调查区域总面积为S,样方面积为m,样方内平均个体数为n 推论:单位面积的个体数量为n/m,该区域的种群数量为Sn/m 针对第(3)小问: 高频考点2　群落的结构与演替 　　群落的结构与演替相关题型主要以生产、生活或科研实验为载体,考查学生对群落的结构、物种丰富度、种间关系和群落的演替等知识的理解和应用。考查的知识点主要有种间关系、物种丰富度、生态位和群落的演替等。 　 (2022·山东卷,T24)(本题共9分,除说明外,每空1分)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。 频度 级 1%~20% 21%~40% 41%~60% 61%~80% 81%~100% A B C D E (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E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种群密度小、分布范围广。 (2)若某草地植物物种的频度级符合图示比例关系,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200(2分)种。 (3)若研究植物甲的生态位,通常需要研究的因素有ABCD(2分)(多选,填选项字母)。 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。群落演替的原因是影响群落变化的因素常常处于变化的过程中,适应变化的种群数量增长或得以维持,不适应的数量减少甚至被淘汰(2分)。 [命题立意]　本题通过考查群落的优势种、物种丰富度、生态位及演替,培养学生从图表中提取信息的能力,分析问题、解决问题的能力,使学生树立环境保护的意识和责任。 解析　(1)优势种通常指数量很多,对其他物种的影响也很大的物种,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)由题图可知,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,以及它与其他物种的关系等。故选ABCD。(4)影响群落变化的因素常常处于变化的过程中,适应变化的种群数量增长或得以维持,不适应的数量减少甚至被淘汰。 【解题能力】　第(1)小问 第一步:提取关键信息。题干中频度的概念,表格中频度级别的划分,坐标图中各频度级的物种数所占比例不同。 第二步:信息解读。优势种通常是指数量很多,对其他物种的影响也很大的物种。 第三步:规范作答。如果数量最多,则最有可能出现的次数最多,则频度最高。如果频度最高,又不是优势种,则该植物不是体积上最大的植物,而应该是散乱分布,但又数量很大,说明种群密度小,分布范围广。 第(2)小问 第一步:提取关键信息。坐标图中每一个频度级植物物种数在该群落植物物种总数中的占比各不同,且占比之和为100%。 第二步:信息解读。丰富度是指一个群落中的物种数目。由题图可知,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。 第三步:规范作答。该草地中植物类群的丰富度为16÷8%=200(种)。 高频考点3　种群、群落与生态系统的综合考查 　　该命题点旨在考查学生对种群的数量特征及其变化规律、群落的结构组成、生态系统的物质循环、能量流动和信息传递等知识的综合理解和应用,是对学生系统观、整体观、生物与环境协调发展等生命观念的考查。 　 (2024·广东卷,T20)(本题共15分,除说明外,每空2分)某湖泊曾处于重度富营养化状态,水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清淤、换水以及引种沉水植物等手段,成功实现了水体生态恢复。引种的3种多年生草本沉水植物(①金鱼藻、②黑藻、③苦草,答题时植物名称可用对应序号表示)在不同光照强度下光合速率及水质净化能力如图。 图a 回答下列问题: (1)湖水富营养化时,浮游藻类大量繁殖,水体透明度低,湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于呼吸作用消耗(1分,答出呼吸消耗)的有机物,最终衰退和消亡。 (2)生态恢复后,该湖泊形成了以上述3种草本沉水植物为优势的群落垂直结构,从湖底到水面依次是③②①(1分,顺序不能颠倒),其原因是③②①达到最大光合速率时的光照强度依次升高(答出三者达到最大光合速率的比较可得分)。 (3)为了达到湖水净化的目的,选择引种上述3种草本沉水植物的理由是①除藻率高,②除氮率高,③除磷率高(答出三者除氮、除磷、除藻效果可得分),三者配合能实现综合治理效果。 (4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径(浓缩CO2形成高浓度C4后,再分解成CO2传递给C5),使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用,在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案,验证黑藻的碳浓缩优势,完成下列表格。 实验设计方案 实验材料 对照组:金鱼藻(1分);实验组:黑藻 实验条件 控制光照强度为500 μmol·m-2·s-1 营养及环境条件相同且适宜,培养时间相同 控制条件 CO2浓度较低且相同 测量指标 单位时间内O2的释放量 (5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良,此外,大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施:在浅水区种植挺水植物为沉水植物遮光,恢复该湖泊生态系统的食物链。 [命题立意]　本题以“某湖泊引入3种多年生草本沉水植物进行生态修复”的科学实验和探究为学科情境,考查学生通过3种植物在不同光照强度下光合速率及水质净化能力的数据对该湖泊生态修复前的富营养化原因分析、生态修复后群落结构特点以及后续的修复建议进行分析,是对教材中群落的结构、生态系统的结构、生态修复等相关知识的深度考查。 解析　(1)光合作用强度小于呼吸作用强度时,植物无法积累有机物,无法正常生长,最终衰退和消亡。(2)从湖底到水面,光照强度增大,由题图a可知①的最大光合速率对应的光照强度大于②和③,②的最大光合速率对应的光照强度大于③,推测从湖底到水面依次分布③②①。(3)由题图b可知,①除藻率高,②除氮率高,③除磷率高,三者配合能实现综合治理效果。(4)由题图a可知,在光照强度为500 μmol·m-2·s-1时,金鱼藻和黑藻光合速率相同,在不同光照强度下,苦草的光合速率均明显低于黑藻,所以选择金鱼藻作为对照组验证黑藻的碳浓缩优势,且控制光照强度为500 μmol·m-2·s-1;为了验证黑藻的碳浓缩优势,需要在CO2浓度较低的环境下进行实验,并且要控制对照组和实验组的CO2浓度相同,通过测量单位时间内O2的释放量,比较两种植物的净光合速率,判断两者的竞争力。(5)浅水区种挺水植物为沉水植物遮光,缓解沉水植物由强光抑制造成的生长不良;恢复湖泊生态系统食物链,让消费者摄食沉水植物叶片,减少维护成本。 【解题能力】　(1)教材衔接、逻辑推理 根据生物学原理可知,绿色植物通过光合作用制造有机物,通过细胞呼吸消耗有机物,植物正常生长需要制造的有机物大于消耗的有机物,因此第(1)小问中,原有沉水植物最终衰退和消亡的原因是光合作用合成的有机物少于呼吸作用消耗的有机物。 (2)信息获取与加工、数学模型解释 根据题图b可知,金鱼藻除藻率高,黑藻除氮率高,苦草除磷率高,因此第(3)小问中,三者配合能高效去除氮、磷和藻,实现综合治理效果。 根据第(5)小问可知,目前的两个实际问题是湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良以及大量沉水植物叶片凋落,需及时打捞,增加维护成本。解决措施为在浅水区种植挺水植物为沉水植物遮光,恢复该湖泊生态系统的食物链。 (3)教材知识及归纳概括、演绎推理 高频考点4　生态工程与环境保护 　　此考点通常选取生态恢复的科研实例、生态环境破坏的现实实例、生态工程实例等真实情境作为载体,其呈现形式多样化,包括文字信息、表格数据、曲线图等,要求学生准确提取关键信息,并结合生态系统稳定性、生态工程原理解决实际问题。 　 (2024·河北卷,T21)(本题共11分,除说明外,每空1分)我国采取了多种措施对大熊猫实施保护,但在其栖息地一定范围内依旧存在人类活动的干扰。第四次全国大熊猫调查结果如图所示,大熊猫主要分布于六个山系,各山系的种群间存在地理隔离。 回答下列问题: (1)割竹挖笋和放牧使大熊猫食物资源减少,人和家畜属于影响大熊猫种群数量的密度制约(或生物)因素。采矿和旅游开发等使大熊猫栖息地的部分森林转化为裸岩或草地,生态系统中消费者获得的总能量减少。森林面积减少,土壤保持和水源涵养等功能下降,这些功能属于生物多样性的间接价值。 (2)调查结果表明,大熊猫种群数量与栖息地面积和竹林面积呈正相关。天然林保护、退耕还林及自然保护区建设使大熊猫栖息地面积扩大,且食物资源增多,提高了栖息地对大熊猫的环境容纳量。而旅游开发和路网扩张等使大熊猫栖息地丧失和碎片化,导致大熊猫被分为33个局域种群,种群增长受限。 (3)调查结果表明,岷山山系大熊猫栖息地面积和竹林面积最大,秦岭山系的秦岭箭竹等大熊猫主食竹资源最丰富,这些环境特征有利于提高种群的繁殖能力。据此分析,环境资源如何通过改变出生率和死亡率影响大熊猫种群密度:当环境资源充足时,大熊猫种群的出生率升高,死亡率降低,种群密度增大;当环境资源有限时,种内竞争加剧,大熊猫种群的出生率降低,死亡率升高,种群密度减小(2分,答出环境资源充足时出生率升高、死亡率降低、种群密度增大;环境资源有限时出生率降低、死亡率升高、种群密度减小可得分)。 (4)综合分析,除了就地保护,另提出2条保护大熊猫的措施:建立大熊猫繁育中心,建立基因库,利用生物技术对大熊猫的基因进行保护,完善保护大熊猫的相关法律法规(2分,任选两条即可)。 [命题立意]　本题以“大熊猫栖息地一定范围内存在人类活动的干扰”的科学实验和探究为学科情境,考查学生通过对第四次全国大熊猫调查结果数据的分析,引导学生运用种群密度、群落的结构、生态系统的结构、生态环境保护等相关知识解决实际问题。 解析　(1)人和家畜会与大熊猫竞争食物资源,属于影响大熊猫种群数量的生物因素,由于对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的,因此也属于密度制约因素。采矿和旅游开发等导致森林面积减少,生态系统中生产者减少,固定的太阳能减少,因此生态系统中消费者获得的总能量减少。土壤保持和水源涵养等功能属于调节生态系统的功能,体现了生物多样性的间接价值。(2)由题图可知,与大熊猫种群数量曲线变化趋势基本一致的有栖息地面积和竹林面积,说明大熊猫种群数量变化与栖息地面积和竹林面积呈正相关。因此通过天然林保护、退耕还林及自然保护区建设使大熊猫栖息地面积扩大和食物(竹林面积)资源增多,从而提高栖息地对大熊猫的环境容纳量。根据题意,旅游开发和路网扩张等人类活动导致大熊猫被分为33个局域种群,导致大熊猫栖息地丧失和碎片化。(3)根据题意,栖息地面积和食物资源均会影响种群繁殖能力,即影响种群出生率,则大熊猫栖息地面积和竹林面积增大,会提高种群繁殖能力,使出生率上升,同时种内竞争减弱,死亡率减小,从而提高种群密度;若大熊猫栖息地面积和竹林面积减小,大熊猫种群繁殖能力减弱,出生率降低,同时种内竞争增强,死亡率增加,从而导致大熊猫种群密度减小。(4)对于保护大熊猫的措施,除了就地保护,还有易地保护、完善相关法律法规等,具体措施详见答案。 【解题能力】　(1)信息获取与加工、演绎推理 (2)信息获取与加工、教材衔接 题干关键信息 教材衔接 第(1)小问第三空要求分析“森林面积减少,土壤保持和水源涵养等功能下降。这些功能属于生物多样性的什么价值” 根据教材可知,生物多样性的间接价值主要体现在调节生态系统的功能等方面,因此根据题干信息可知,土壤保持和水源涵养等功能属于生物多样性的间接价值 第(2)小问第三空和第四空要求分析“天然林保护、退耕还林及自然保护区建设使大熊猫环境容纳量增加的原因”,以及“旅游开发和路网扩张等导致大熊猫被分为33个局域种群的原因” 根据教材可知,食物资源是限制大熊猫环境容纳量的原因之一,且栖息地丧失和碎片化是导致种群栖息地被破坏的原因,因此第(2)小问第三空的答案是食物,第四空的答案是碎片化 第(4)小问要求分析“除了就地保护,另提出2条保护大熊猫的措施” 根据教材可知,易地保护包括建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等。因此除就地保护外,还可通过建立大熊猫繁育中心,建立基因库,利用生物技术对大熊猫的基因进行保护,完善保护大熊猫的相关法律法规等方式来保护大熊猫 (3)数学模型解释 根据题图可知,第(2)小问第一空和第二空中,大熊猫种群数量与栖息地面积和竹林面积呈正相关。 学科网（北京）股份有限公司 $$