内容正文:
课题研习(二) 生物进化理论
1.达尔文生物进化论的主要组成
2.两种生物进化理论的比较
3.明确隔离、物种形成与进化的关系
4.理清生物进化知识脉络
5.掌握基因频率与基因型频率的计算方法
万丈高楼平地起,基础还得靠自己/以下必备基础知识,课下自主记准记牢
目录
任务(一)
生物进化中的易错点分析
课时训练
任务(二)
基因频率的计算及应用
任务(一) 生物进化中的易错点分析
√
1.(2025·河南高考)系统进化树是一种表示物种间亲缘关系的树形图。研究人员结合形态学和分子证据,构建了绿色植物的系统进化关系,示意简图如下。下列推断正确的是 ( )
A.植物的系统进化关系是共同由来学说的体现和自然选择的结果
B.基因重组增强了生物变异的多样性,但不影响进化的速度和方向
C.绿藻化石首次出现地层的年龄小于苔藓植物化石首次出现地层的年龄
D.裸子植物与被子植物的亲缘关系比裸子植物与蕨类植物的亲缘关系远
解析:系统进化树是一种表示物种间亲缘关系的树形图,而且自然选择决定进化的方向,故植物的系统进化关系是共同由来学说的体现和自然选择的结果,A正确;基因重组增强了生物变异的多样性,能为进化提供更多的原材料,会影响进化的速度和方向,B错误;绿藻的出现早于苔藓植物,故绿藻化石首次出现地层的年龄大于苔藓植物化石首次出现地层的年龄,C错误;据图分析可知,裸子植物与被子植物的亲缘关系比裸子植物与蕨类植物的亲缘关系近,D错误。
2.(2025·广东高考)果蝇外骨骼角质中表皮烃的含量不仅影响果蝇的环境适应能力,也影响果蝇的交配对象选择(如图)。表皮烃的合成受mFAS基因控制。下列叙述错误的是 ( )
√
A.突变和自然选择驱动果蝇物种A和物种B的形成
B.自然选择使具有低表皮烃性状的果蝇适应潮湿环境
C.果蝇种群A和种群B交配减少加速了新物种的形成
D.mFAS基因突变带来的双重效应足以导致生殖隔离
解析:突变产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,故突变和自然选择驱动果蝇物种A和物种B的形成,A正确;在潮湿环境中,低表皮烃个体因更高的存活率和繁殖力,其基因频率在种群中逐渐上升,即自然选择使具有低表皮烃性状的果蝇适应潮湿环境,B正确;果蝇种群A和种群B交配减少,导致种群间的基因交流减少,基因频率发生改变,最终形成生殖隔离,加速了新物种的形成,C正确;由题图可知,果蝇种群A和果蝇种群B有少量交配行为,说明mFAS基因突变带来的双重效应不足以导致生殖隔离,生殖隔离需多因素协同作用,如基因库的长期积累、地理隔离、自然选择等,D错误。
1.准确把握现代进化理论的基本内容
(1)进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。
(2)突变和基因重组产生进化的原材料。
(3)自然选择决定生物进化的方向。
(4)隔离导致物种形成。
输入你的标题
深化知能·发展素养
2.辨明物种形成≠生物进化
(1)物种形成必定存在生物进化,生殖隔离是新物种形成的必要条件。
(2)生物进化不一定形成新物种,发生进化的标志为基因频率改变。
3.明确自然选择的实质
自然选择直接作用的对象是个体的表型,实质是使基因频率发生定向改变。
任务(二) 基因频率的计算及应用
√
1.(2024·江西高考)某水果的W基因(存在多种等位基因)影响果实甜度。研究人员收集到1 000棵该水果的植株,它们的基因型及对应棵数如下表。据表分析,这 1 000棵植株中W1的基因频率是 ( )
基因型 W1W2 W1W3 W2W2 W2W3 W3W4 W4W4
棵数 211 114 224 116 260 75
A.16.25% B.32.50%
C.50.00% D.67.50%
解析:根据基因频率计算的公式可得W1的基因频率=(211+114)÷
(1 000 ×2)×100%=16.25%,A符合题意。
√
2.(2024·湖北高考)某二倍体动物的性别决定方式为ZW型,雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是 ( )
A.该种群有11%的个体患该病
B.该种群h基因的频率是10%
C.只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型共有6种
D.若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,H基因频率不变
解析:由题干“该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)”可知,雌性中h基因的频率为10%,故雄性中h基因的频率也为10%,雄性中ZhZh=10%×10%=1%,由于雌性和雄性个体数的比例为1∶1,整个种群有(10%+1%)÷2=5.5%的个体患该病,A错误;该种群h基因的频率与雌性个体中ZhW的基因型频率相等,均为10%,B正确;只考虑该对基因,则种群繁殖一代后存在ZHZH、ZHZh、ZhZh、ZHW、ZhW共五种基因型,C错误;若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,导致ZhZh个体减少,h基因数量减少,h基因频率会降低,而h基因频率和H基因频率之和为100%,故H基因频率会升高,D错误。
3.(2025·湖北高考)若在一个随机交配的二倍体生物种群中,偶然出现一个有利突变基因,该突变基因可能是隐性或显性,具有突变表型的个体更容易生存和繁衍。图1与图2是在自然选择下突变基因的频率变化趋势图。据图分析,下列叙述正确的是 ( )
√
A.图1曲线在1 200代左右时形成了新物种
B.对比图1与图2,推测图1中有利突变基因为隐性
C.随着世代数的增加,图2曲线的峰值只能接近1,无法等于1
D.图2曲线在200~400代增长慢,推测该阶段含有利基因的纯合体占比少
解析:物种形成的标志是生殖隔离的出现,图1曲线说明种群发生了进化,但不能说明形成了新物种,A错误。如果有利突变是隐性突变,那么在突变初期,隐性基因纯合子的占比较低,有利性状不易表现出来,有利突变基因频率增加较慢;相反如果是显性突变,突变个体即表现有利性状,在突变初期,有利突变基因频率增加较快。根据图1和图2分析知,在突变初期,图1中基因频率增加迅速,所以图1中有利突变基因为显性,图2中有利突变基因为隐性,B错误。图2中有利突变基因为隐性,随着世代数的增加,经过长期的自然选择,最后存活的个体可能都是隐性纯合子,因此有利突变基因的频率可能达到1,C错误。图2曲线在200~400代增长慢,因为有利突变基因是隐性基因,在该阶段含有利突变基因的个体主要以杂合子形式存在,含有利基因的纯合体占比小,所以有利突变基因频率增长较慢,D正确。
X染色体上基因频率计算的相关技巧
(1)条件设定
①男女比例为1∶1;②自然人群处于遗传平衡。
(2)规律使用
规律①:男性中伴X染色体隐性遗传病的发病率=男性中Xn的基因频率=女性中Xn的基因频率=人群中Xn的基因频率。
规律②:男性中伴X染色体隐性遗传病的发病率=2×人群中男性伴X染色体隐性遗传病的发病率;女性中伴X染色体隐性遗传病的发病率=2×人群中女性伴X染色体隐性遗传病的发病率。
输入你的标题
思维建模
例如:设色盲基因Xb的频率=q,正常基因XB的频率=1-q=p,基因型频率计算结果具体如表。
群体分析 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
在男性群体中 p q
在女性群体中 p2 2pq q2
在整个群体中
(男∶女=1∶1) p2/2 pq q2/2 p/2 q/2
课时训练
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一、选择题
1.(2025·岳阳模拟)在湖北宜昌,距今约5.5亿年前的石板滩生物群中,科学家们发现了一块令人兴奋的新化石,该化石被命名为“螺旋网格海绵”。科学家们对“螺旋网格海绵”进行了详细的研究和分析。他们将此化石与各种现生海绵动物进行比较,结果显示,“螺旋网格海绵”属于冠群海绵,并且与六放海绵的亲缘关系较近。下列叙述错误的是( )
A.化石证据是研究生物进化最直接的证据
B.细胞和分子水平的证据可以作为进化的佐证
C.地理隔离在不同水域分布的海绵进化过程中起作用
D.现生海绵动物的多样性和适应性是变异的结果
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解析:化石证据是研究生物进化最直接、最重要的证据,A正确;比较解剖学证据、胚胎学证据、细胞和分子水平的证据可以作为进化的佐证,B正确;地理隔离在不同水域分布的海绵进化过程中起作用,C正确;现生海绵动物的多样性和适应性是变异和选择的结果,D错误。
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2.(2025·银川模拟)百岁兰是一种沙漠植物,一生只有两片高度木质化的叶子,科学家曾在巴西采集到其化石。经研究发现,百岁兰基因组整体呈现重度甲基化,且基因组朝“低耗能”方向演化。下列叙述错误的是 ( )
A.百岁兰化石是其进化的直接证据,能直观反映百岁兰的进化轨迹
B.极端干旱与营养贫乏使百岁兰种群中的“低耗能”相关基因频率上升
C.重度甲基化不改变碱基排列顺序,不能为百岁兰进化提供原材料
D.百岁兰两片木质化叶子适应干旱环境是自然选择长期作用的结果
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解析:化石是研究生物进化最直接的证据,百岁兰化石能直观反映其进化轨迹,A正确;在极端干旱与营养贫乏的环境中,“低耗能”的百岁兰个体更容易存活和繁殖后代,根据自然选择学说,具有“低耗能”相关基因的个体被保留下来的机会增多,导致百岁兰种群中的“低耗能”相关基因频率上升,B正确;重度甲基化不改变碱基排列顺序,但会影响基因的表达和功能,从而在一定程度上为生物进化提供原材料,C错误;在长期的自然选择过程中,百岁兰中具有两片木质化叶子这种适应干旱环境特征的个体得以生存和繁衍,不适应的个体逐渐被淘汰,所以百岁兰两片木质化叶子适应干旱环境是自然选择长期作用的结果,D正确。
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3.(2025·哈尔滨模拟)蜜距是某些被子植物花上储存花蜜的结构,有蜜距的植物主要依赖长喙昆虫和鸟类传粉。达尔文认为,长喙传粉者能获取更多花蜜,使蜜距和喙长度共同增长。下列说法正确的是 ( )
A.蜜距和喙长度均增长体现了不同物种之间的协同进化
B.传粉者喙长度的增加直接诱发了植物蜜距基因的突变
C.传粉者长喙适应性特征的形成只与可遗传的有利变异有关
D.基因结构差异导致蜜距由短到长的演变增加了物种多样性
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解析:蜜距和喙长度均增长体现了不同物种间的协同进化,A正确;植物蜜距基因的突变是自发的、不定向的,不是传粉者喙长度的增加直接诱发的,B错误;自然选择决定生物进化的方向,传粉者长喙适应性特征的形成与可遗传的有利变异以及自然选择均有关,C错误;基因结构差异导致蜜距由短到长的演变增加了遗传多样性,D错误。
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4.(2025·黄冈模拟)讨厌香菜的人接近香菜时,香菜所散发出来的醛类物质会让他们感受到肥皂味。研究发现,喜爱吃香菜与A基因有关,讨厌吃香菜与a基因有关。据调查某沿海城市人群中a基因频率为30%。下列有关叙述正确的是 ( )
A.人群中全部A和a基因构成了一个基因库
B.该人群中讨厌香菜的人所占比例大约为21%
C.香菜散发出来的醛类物质会导致a基因频率逐渐上升
D.人口流动可能导致该区域的a基因频率改变
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解析:基因库是一个群体中所有个体的全部基因的总和,A错误;该人群不一定遵循遗传平衡定律,因此该人群中讨厌香菜的人所占比例未知,B错误;香菜散发出来的醛类物质不会影响a基因的频率,C错误;人口流动可能导致该区域的a基因频率改变,D正确。
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5.(2025·陕晋宁青高考)专食性绢蝶幼虫以半荷包紫堇叶片为食,成体绢蝶偏好在绿叶型半荷包紫堇植株附近产卵。生长于某冰川地域的半荷包紫堇因bHLH35基因突变使叶片呈现类似岩石的灰色,不易被成体绢蝶识别。冰川消融导致裸露岩石增多、分布范围扩大,则该地区 ( )
A.半荷包紫堇突变的bHLH35基因频率会逐渐增加
B.半荷包紫堇bHLH35基因突变会引起绢蝶的变异
C.灰叶型半荷包紫堇的出现标志着新物种的形成
D.冰川消融导致绢蝶受到的选择压力减小
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解析:该地区半荷包紫堇因bHLH35基因突变使叶片呈现类似岩石的灰色,不易被成体绢蝶识别并产卵,也不易被绢蝶幼虫取食,则其生存和繁殖机会增加,导致半荷包紫堇突变的bHLH35基因频率逐渐增加,A符合题意;半荷包紫堇bHLH35基因突变会对绢蝶进行选择,但不会引起绢蝶的变异,B不符合题意;隔离是物种形成的必要条件,根据题意分析可知,灰叶型半荷包紫堇的出现标志着该物种发生了进化,但不一定形成了新物种,C不符合题意;冰川消融导致更多的半荷包紫堇不易被识别和取食,从而导致绢蝶受到的选择压力增大,D不符合题意。
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6.(2025·北京高考)蝴蝶幼虫取食植物叶片,萝藦类植物进化出产生CA的能力,CA抑制动物细胞膜上N酶的活性,对动物产生毒性,从而阻止大部分蝴蝶幼虫取食。斑蝶类蝴蝶因N酶发生了一个氨基酸替换而对CA不敏感,其幼虫可以取食萝藦。下列叙述错误的是 ( )
A.斑蝶类蝴蝶对CA的适应主要源自基因突变和选择
B.斑蝶类蝴蝶取食萝藦可减少与其他蝴蝶竞争食物
C.N酶基因突变导致斑蝶类蝴蝶与其他蝴蝶发生生殖隔离
D.萝藦类植物和斑蝶类蝴蝶的进化是一个协同进化的实例
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解析:斑蝶类蝴蝶因N酶发生了一个氨基酸替换而对CA不敏感,其幼虫可以取食萝藦,其对CA的适应主要是因为发生了基因突变和环境的选择,A正确;斑蝶类蝴蝶可以取食萝藦,其他大部分蝴蝶无法取食萝藦,这样可减少其与其他蝴蝶竞争食物,B正确;斑蝶类蝴蝶N酶基因突变使得其幼虫可以取食萝藦,根据题意不能得出N酶基因突变导致斑蝶类蝴蝶与其他蝴蝶发生生殖隔离,C错误;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,这就是协同进化,萝藦类植物和斑蝶类蝴蝶的进化是一个协同进化的实例,D正确。
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7.(2025·广元模拟)某草原生活有甲物种的多个种群,因人类活动被隔离在不同区域。甲的某种群中直毛(G)与卷毛(g)是一对相对性状,该种群中基因型GG个体占40%,基因型gg个体占40%。10年后,该种群中基因型GG个体占30%,基因型gg个体占30%。下列叙述错误的是 ( )
A.甲物种中可能包含多个种群基因库
B.建设生态廊道有助于促进甲物种中不同种群间的基因交流
C.10年后该种群G、g基因频率改变,说明该种群已进化
D.10年后物种甲的该种群随机交配,子代中直毛∶卷毛=3∶1
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解析:一个物种可包含多个种群,每个种群的所有个体含有的全部基因构成种群基因库,A正确;建设生态廊道可以打破因人类活动造成的地理隔离,有助于促进甲物种中不同种群间的基因交流,B正确;10年前,甲的某种群G基因频率为40%+1/2×20%=50%,g基因频率为50%,10年后,甲的该种群G基因频率为30%+1/2×40%=50%,g基因频率为50%,10年后G、g基因频率未发生改变,因此该种群未发生进化,C错误;10年后甲的该种群随机交配,由于G基因频率为50%,g基因频率为50%,因此,子代中GG的基因型频率=25%,Gg的基因型频率=50%,gg的基因型频率=25%,即直毛∶卷毛=3∶1,D正确。
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8.(2025·泸州模拟)某种群雌雄比例接近1∶1,B/b为一对等位基因,基因型为XbY的个体在该种群全部个体中占1%。下列叙述正确的是 ( )
A.全部XB和Xb构成了该种群的基因库
B.该种群中Xb的基因频率为2%
C.可通过比较同一种群不同时期的基因型频率来判断生物是否发生 进化
D.基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的,不受环境的影响
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解析:一个种群内全部个体所含有的全部基因称为该种群的基因库,不仅仅包括XB和Xb基因,A错误;由于该种群雌雄比例接近1∶1,假定Xb的概率为A,雄性个体中XbY的概率为A,整个种群中XbY的概率为A/2,已知基因型为XbY的个体占1%,因此该种群中Xb的基因频率为2%,B正确;生物进化的标志是基因频率的改变,基因型频率改变,但基因频率不一定改变,生物不一定发生进化,C错误;基因频率变化不仅受突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组影响,还受自然选择、遗传漂变、迁移等环境因素的影响,D错误。
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9.(2025·安徽高考)粗糙玉蜀螺是一种分布于海岸边的小海螺,其天冬氨酸转氨酶活性受一对等位基因Aat100和Aat120控制。至1987年,这对等位基因的频率在该种群世代间保持相对稳定(低潮带Aat120基因频率为0.4)。1988年,该螺分布区发生了一次有毒藻类暴发增殖,藻类分泌的藻毒素使低潮带个体大量死亡,而高潮带个体受影响较小,此后高潮带个体向低潮带扩散。1993年,种群又恢复到1987年的相对稳定状态。Aat120基因频率变化如图所示。下列叙述正确的是 ( )
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A.1987年,含Aat120基因的个体在低潮带比高潮带具有更强的适应 能力
B.在自然选择作用下,1993年后低潮带Aat100基因频率将持续上升
C.1988~1993年,影响低潮带种群基因频率变化的主要因素是个体 迁移
D.1993年,含Aat100基因的个体在低潮带种群中所占比例为84%
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解析:根据题图信息可知,1987年,低潮带的Aat120基因频率低于高潮带,说明含Aat120基因的个体在高潮带比低潮带具有更强的适应能力,A错误。1993年,种群又恢复到1987年的相对稳定状态,在自然选择作用下,理论上Aat100基因频率不会持续上升,B错误。根据题意可知,1988年,有毒藻类爆发增殖,藻类分泌的藻毒素使低潮带个体大量死亡,而高潮带个体受影响较小,高潮带个体迁入低潮带,导致低潮带Aat120基因频率升高;之后由于含Aat100基因的个体在低潮带有更强的适应能力,在自然选择的作用下,1993年,种群又恢复到1987年的相对稳定状态,C错误。1993年,Aat120基因频率为0.4,含Aat100基因的个体在低潮带种群中所占比例为1-0.4×0.4=84%,D正确。
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10.(2025·临沂三模)在基因结构中仅编码区的碱基序列能编码蛋白质,位于编码区上游和下游的非编码区不编码蛋白质。研究者对数百种拟南芥的基因进行测序,发现了超过100万个突变,利用生物信息学方法,计算得到不同位点的突变概率,如图所示。下列说法错误的是 ( )
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A.基因突变为生物进化提供了原材料
B.编码蛋白质的编码区突变概率低于其上游和下游的非编码区的突变概率
C.大多数的基因突变不影响编码蛋白质的碱基序列
D.超过100万个突变体现了基因突变具有普遍性
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解析:基因突变是可遗传变异的一种,能产生新的基因,为生物进化提供了原材料,A正确;由题图可知,编码区的突变概率曲线整体低于非编码区的突变概率曲线,即编码蛋白质的编码区突变概率低于其上游和下游的非编码区的突变概率,B正确;因为编码区突变概率低于非编码区,所以可以推断出大多数的基因突变发生在非编码区,也就意味着大多数的基因突变不影响编码蛋白质的碱基序列,C正确;数百种拟南芥中存在超过100万个突变体现的是基因突变具有随机性和不定向性,而基因突变的普遍性是指基因突变在生物界中普遍存在,D错误。
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二、非选择题
11.(2025·河北高考)我国东北虎豹国家公园的设立使东北虎和东北豹的生存环境明显改善。为更好保护东北虎和东北豹,研究者根据国家公园内人类活动强度,将调查区域分为人类低干扰点和高干扰点,以研究人类活动对相关动物活动节律的影响。回答下列问题:
(1)梅花鹿是东北虎的主要猎物,二者的种间关系是__________。对二者种间关系的研究属于__________ (填“种群”或“群落”)水平的研究。人类活动产生的噪声会影响动物的活动节律,这些噪声属于生态系统中的___________信息。
捕食
群落
物理
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解析:捕食是指一种生物以另一种生物为食的现象,梅花鹿是东北虎的主要猎物,二者的种间关系是捕食。对梅花鹿和东北虎种间关系的研究属于群落水平的研究。噪声属于生态系统中的物理信息。
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(2)在人类低干扰点和高干扰点,大型食肉动物(东北虎、东北豹)和梅花鹿的日活动节律如图所示。低干扰点的大型食肉动物和梅花鹿的活动时间都集中在晨昏,但也存在一定差异,二者分别占据着相对稳定的生态位,这是__________的结果。与低干扰点相比,高干扰点的大型食肉动物在________ (填“日间”或“夜间”)的活跃度明显较高。
注:相对活跃度:某时间点出现的次数与全天出现总次数的比值;重叠度:大型食肉动物和梅花鹿日活动节律的重叠程度。
协同进化
夜间
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解析: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,是群落中不同物种之间及生物与环境间协同进化的结果。由题图可知,与低干扰点相比,高干扰点的大型食肉动物在夜间(18:00~24:00)的活跃度明显较高。
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(3)如果大型食肉动物和梅花鹿每天的活动次数不变,据上图所示,从重叠度角度分析人类高干扰对大型食肉动物的影响是______________ ____________________________________________。
梅花鹿与大型食肉动物的重叠度降低,不利于大型食肉动物捕食
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解析:据题图可知,人类高干扰时,梅花鹿与大型食肉动物的重叠度降低,如果大型食肉动物和梅花鹿每天的活动次数不变,会造成大型食肉动物更难捕食到猎物。
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(4)根据上述研究结果,在东北虎豹国家公园内可以从哪些方面提高东北虎和东北豹的环境容纳量:_________________________________ (答出两点即可)。
解析:据以上分析可知,为提高东北虎和东北豹的环境容纳量,应降低人类干扰程度、增加东北虎和东北豹的食物来源等。
降低人类干扰程度、增加食物来源
本课结束
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