内容正文:
考向2 生态系统的稳定性、生物多样性与生态工程
【通考源·知识奠基】
一、生态系统的稳定性与环境保护
1.运用结构与功能观理解生态系统的稳定性:
【提示】
抵抗力稳定性与自我调节能力的关系
2.生物多样性及其保护措施和成因:
二、生态工程的基本原理
原理
判断方法
循环
强调物质循环、废物利用、减轻环境污染
自生
生物之间通过相互作用进行自组织;有效选择生物组分并合理布设,提高生物多样性;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
协调
强调生物与环境、生物与生物的协调与平衡,涉及环境容纳量
整体
自然结合、经济和社会结合,如林业生态工程建设
【研考题·方法领悟】
1.(2025·黑吉辽内蒙古高考)红藻兼具无性生殖和有性生殖。海蟑螂依赖红藻躲避天敌,并取食红藻表面附生的硅藻,在此过程中携带了红藻的雄配子,使红藻有性生殖成功率提升。下列叙述错误的是( )
A.海蟑螂与红藻存在互惠关系,二者协同进化
B.海蟑螂数量减少不利于红藻形成多样的变异
C.硅藻附生于红藻,因此二者存在寄生关系
D.海蟑螂与红藻的关系类似传粉昆虫与虫媒花
【解析】选C。依题意,红藻兼具无性生殖和有性生殖,海蟑螂从红藻获得庇护和食物(间接通过其取食硅藻),红藻则从海蟑螂的活动中提升有性生殖成功率(帮助雄配子传播),因此二者存在互惠关系,长期互动可能促使协同进化,A正确;海蟑螂帮助红藻进行有性生殖,有性生殖通过基因重组产生多样的变异,海蟑螂数量减少不利于红藻形成多样的变异,B正确;依题意,硅藻附生于红藻表面,但并未表明二者存在营养关系,且硅藻是自养生物,故不能推测二者存在寄生关系,C错误;海蟑螂携带红藻的雄配子,使红藻有性生殖成功率提升,传粉昆虫帮助虫媒花传粉,促进其受精,海蟑螂与红藻的关系类似传粉昆虫与虫媒花,D正确。
2.(2025·北京高考)塞罕坝曾森林茂密,后来由于人类活动破坏而逐渐变成荒原。20世纪60年代以来,林业工人不断努力,种植了华北落叶松等多种树木,如今已将森林覆盖率提高到75%以上,成为人类改善自然环境的典范。下列叙述错误的是( )
A.塞罕坝造林经验可推广到各类荒原的治理,以提高森林覆盖率
B.植树造林时要尽量种植多种树木,以利于提高生态系统稳定性
C.塞罕坝的变化说明,人类活动可以影响群落演替的进程和方向
D.与20世纪60年代相比,现在塞罕坝生态系统的固碳量大幅增加
【解析】选A。不同荒原的环境条件(如气候、土壤等)差异较大,塞罕坝的造林经验基于当地特定条件,不能直接推广到所有类型的荒原治理,A错误;增加物种多样性可提高生态系统的抵抗力稳定性,种植多种树木符合这一原理,B正确;人类活动(如植树造林)能改变群落演替的速度和方向,塞罕坝的恢复是典型实例,C正确;森林覆盖率的提高意味着生产者(如华北落叶松)数量增加,光合作用固定CO2的能力增强,生态系统的总固碳量必然增加,D正确。
3.(2025·黑吉辽内蒙古高考)为修复矿藏开采对土壤、植被等造成的毁坏,采用生态工程技术对矿区开展生态修复。下列叙述错误的是( )
A.修复首先要对土壤进行改良,为植物生长提供条件
B.修复应遵循生态工程的协调原理,因地制宜配置物种
C.修复后,植物多样性提升,丰富了动物栖息环境,促进了群落演替
D.修复后,生物群落能实现自我更新和维持,体现了生态工程整体原理
【解析】选D。矿区土壤常因开采导致污染、结构破坏或肥力低下,修复时需先改良土壤(如去除污染物、补充养分等),为植物生长创造条件,A正确;协调原理要求生物与环境相适应,因地制宜选择本地物种(避免外来物种入侵),符合生态修复的基本原则,B正确;植物多样性提升后,可为动物提供更多食物和栖息地,促进动物种类增加,推动群落向更复杂、更稳定的方向演替,C正确;生物群落的自我更新和维持体现的是自生原理(依赖物种多样性和生态系统的内在调节能力),而整体原理强调整个系统的总体功能(自然、经济、社会效益统一),D错误。
【练考向·素养提升】
1.互花米草入侵威胁我国滨海湿地本土植物芦苇的生长。基于下图数据,下列分析错误的是( )
A.互花米草的叶面积与土壤含水量呈正相关,与土壤盐度呈负相关
B.互花米草受水盐波动影响较小,有利于其入侵
C.互花米草入侵会改变湿地生态系统的营养结构
D.滨海湿地的植物以草本为主,该群落不存在垂直结构
【解析】选D。据题图可知,互花米草的叶面积与土壤含水量总体上呈正相关,而与土壤盐度呈负相关,A正确;与芦苇相比较,互花米草的叶面积随土壤盐度的变化波动较小,所以有利于其入侵,B正确;互花米草的入侵会使生物多样性降低,进而使生物多样性的营养结构发生改变,C正确;滨海湿地的植物以草本为主,任何群落都存在垂直结构和水平结构,D错误。
2.(2025·揭阳模拟)为探究某入侵植物对入侵地植物群落结构和多样性的影响,研究者调查了其入侵地的14个样点中的所有植物。
(1)一般情况下,外来物种入侵后,可能会造成入侵地生物多样性降低,生态系统维持自身______________处于相对平衡状态的能力减弱,使原有生态系统的________稳定性下降。
【解析】(1)生物多样性程度越高,生态系统自我调节能力越强。若生物入侵造成生态系统生物多样性降低,则生态系统自我调节能力降低,生态系统维持自身结构和功能处于相对平衡状态的能力减弱,使原有生态系统的抵抗力稳定性下降。
答案:(1)结构与功能 抵抗力
(2)研究者调查了入侵地的数据,比较了包含入侵植物(白色散点)与不包含入侵植物(黑色散点)的数据,结果如下图。根据散点数据,若横轴数据和纵轴数据存在明显的相关性,则可生成趋势线;反之,则无趋势线生成。
①由图1可知,包含入侵植物的群落平均高度的变化趋势为:
______________________________________________________________。
当入侵植物大量繁殖时,它们会缠绕在一起形成密集的植被层,抑制下层植物的生长。据此分析,入侵植物对入侵地植物群落结构和资源利用可能产生的影响是:使入侵地植物群落_________________________________________________。
②结合图2分析,入侵植物可能对入侵地植物群落的演替方向产生的影响是:
________________________________________________________________________________。
【解析】(2)①据图1可知,随着入侵植物占比增加,群落平均高度增加。依题意,当入侵植物大量繁殖时,它们会缠绕在一起形成密集的植被层,抑制下层植物的生长。因此,入侵植物繁殖会使垂直结构变得简单,上层植物对光等资源的竞争增强,下层植物获得的资源减少。
②据图2可知,随着入侵植物占比增加,群落的丰富度在减小,因此,入侵植物可能使入侵地植物群落演替方向发生改变,可能使群落朝着有利于入侵植物的方向发展。
答案:(2)①随着入侵植物占比增加,群落平均高度增加 垂直结构变得简单,上层植物对光等资源的竞争增强,下层植物获得的资源减少 ②使入侵地植物群落的演替方向发生改变,可能朝着有利于入侵植物的方向发展
【加固训练】
钱塘江源头“生态农业示范带”构建了“茶—果—蜂”协同系统。具体措施包括:
①茶园修剪枝叶粉碎后作为果园覆盖物,减少土壤水分蒸发;
②蜂群为果树授粉,同时生产蜂产品延伸产业链;
③用蜂群养殖中蜂蜡、花粉渣等副产品,以及周边配套养殖场的有机废弃物(如畜禽粪便)进行沼气发酵,沼液通过智能滴灌系统精准输送至农作物根部,替代传统漫灌。
回答下列问题:
(1)该系统遵循了循环、整体原理,依据分别是________________________。
从生态系统能量流动的角度分析,养蜂获得蜂产品的意义是_________________________________________________________。
【解析】(1)有机废弃物生产沼气、沼液施肥,有机物被分解者分解为无机物回到非生物环境,体现了循环原理;既减少了废弃物对环境的污染,同时提高了经济效益,体现了整体原理。养蜂获得蜂产品的意义是合理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,提高了能量的利用率。
答案:(1)有机废弃物生产沼气、沼液施肥;既减少了废弃物污染,又提高了经济效益 合理调整能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
(2)沼液智能滴灌增加了土壤有机质含量,直接影响生态系统的____________功能,生态系统实现该功能离不开________________________(生物成分)。
【解析】(2)有机质被土壤微生物分解,元素回到非生物环境,再被植物吸收转化为有机物进入生物群落,然后通过生产者传递给消费者,并通过它们的呼吸作用(代谢)回到非生物环境,实现物质循环。故沼液智能滴灌增加了土壤有机质含量,直接影响生态系统的物质循环功能,生态系统的物质循环离不开生产者、消费者和分解者。
答案:(2)物质循环 生产者、消费者和分解者
(3)为验证“沼液智能滴灌”对土壤微生物多样性的影响,科研人员设置两组实验:
实验组:沼液智能滴灌(按需调控);对照组:传统漫灌。连续三年测定微生物多样性指数。实验中“微生物多样性指数”常用于评估生态系统的抵抗力稳定性的原因是__________________________________________________。若沼液滴灌过量,预测此过程中土壤微生物丰富度变化趋势并解释:__________________________
________________________________________________。
【解析】(3)生态系统稳定性与生物种类多少和营养结构复杂程度呈正相关,生物多样性程度越高,营养结构越复杂,自我调节能力越强,抵抗力稳定性越高。若沼液滴灌过量,则土壤微生物丰富度先升高后降低,理由是适量沼液促进微生物生长,过量导致土壤渗透压升高,有些微生物会因为细胞失水而死亡,导致种类减少。
答案:(3)生态系统生物多样性程度越高,营养结构越复杂,自我调节能力越强,抵抗力稳定性越高 多样性先升高后降低,适量沼液促进微生物生长,过量导致土壤渗透压升高,部分微生物细胞失水死亡
(4)若蜂群引入后导致当地野生传粉昆虫减少,从生物种间关系角度分析并提出两条调控措施: _____________________________________________________。
【解析】(4)从种间竞争的角度考虑,限制蜂群密度,可以减弱与野生传粉昆虫竞争蜜源和栖息地;建立生态工程要遵循协调原理,本地蜂种与本地动植物之间更协调和适应,应优先养殖本地蜂种。
答案:(4)控制蜂群密度,减弱与野生传粉昆虫竞争蜜源和栖息地;优先养殖本地蜂种
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