第6讲 素养提升课——破译新情境·系统实验知能·增分主观大题
一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂
新情境问题 奥海的水质研究及净化
[科普科研材料]
北京奥林匹克森林公园的主湖是一个人工湖,人们习惯称其为奥海。奥海具有水域面积小且封闭、易污染、缺少完整食物链等特点导致水体容易富营养化,爆发水华。为评估奥海的水体生态系统现状,提出水质净化的有效措施,进行了相关研究。
材料一 研究人员利用软件对公园主湖生态系统进行模拟研究。依据自然水域数据设计模型1。模拟期限为5个植物生长期,部分实验结果如图1和图2所示。
材料二 为彻底解决持续性净水的问题,研究人员以模型1为基础,分别在进水口增加人工湿地、加入底栖动物田螺(田螺以有机碎屑、浮游生物、苔藓类植物为食,也是鲤鱼的食物之一)、将沉水植物菹草置换为挺水植物荷花,构建模型2、3、4,重复材料一模拟实验。结果显示,各模型沉水植物中仅水藓长势的差异显著,如图3。其他植物干重均呈规律性周期变化。
[内蕴知识融通]
(1)从村落和农田到如今北京最大的森林公园,展现了生物群落的 过程。通过生态工程,对人工生态系统进行分析、设计和调控,可实现生态系统的 、功能平衡和收支平衡。
(2)根据材料一,比较图1和图2可知,2017年沉水植物的存在抑制了浮游植物的生长,支持上述结论的依据是
。
(3)根据材料二的实验结果推测,以下净水措施的可持续性排序依次为 (用字母与符号表示)。
A.增加人工湿地净化系统 B.无人工湿地净化系统
C.优化群落的垂直结构 D.增加多条完整的食物链
(4)请从生态系统营养结构的角度分析,增加底栖动物有效提升主湖自净能力的原因是
。
[迁移创新训练]
1.近年来,全国各地都在积极探索“农牧结合、生态循环”发展路径,打通畜禽粪肥还田利用“最后一公里”,推动传统农业向绿色种养循环农业模式转变。某地结合当地实际形成了“牛—牛粪—蚯蚓—蚯蚓肥—水稻、牧草、花卉—牧草喂牛”等循环产业链,使资源能够高效循环利用。下列叙述正确的是 ( )
A.蚯蚓肥可为水稻提供有机营养物质和能量
B.禽畜粪肥还田体现了生态工程的循环原理
C.牛粪饲养蚯蚓过程中牛同化量的一部分流入蚯蚓
D.绿色种养循环农业模式使得能量可高效、循环利用
2.生态浮岛是利用生态工程原理,以水生植物为主体,以高分子材料等为载体,运用无土栽培技术降低富营养化水体中氮、磷等含量的生态修复技术。下图是生态浮岛的示意图,回答下列问题:
(1)生态浮岛的外貌和结构会随每年四季变化发生规律性改变,体现群落的 变化。设计生态浮岛时需要充分考虑水生植物的生态位差异和种间关系,研究某种植物的生态位通常需要研究的因素有 (填标号)。
①该植物在该区域出现的频率 ②该植物的种群密度 ③该植物的植株高度 ④该植物与其他物种的关系
(2)生态浮岛中的植物与藻类竞争 和 ,降低藻类光合作用,能有效抑制水体中藻类大量繁殖,从而治理水体富营养化。为提高治理效果, (填“应该”或“不应该”)定期收割浮岛植物。若水体受到重金属污染,浮岛中的水生植物不能作为家畜饲料,原因是
。
3.(2025·济南模拟)某湖泊由于水生植物腐败、污水排放等,水体出现严重有机污染以及水华现象。科研人员创建了三个样池并标号1、2、3,除养分浓度不同(3>2>1)外,其余初始条件均相同且适宜,一段时间后统计了各样池中生产者同化的总能量(GPP)及呼吸散失量(R)与水深(Z)的关系,如图所示。请回答以下问题。
(1)从生态系统的稳定性角度分析,该湖泊生态失衡的原因是
。
控制污染源,若干年后该湖泊会重新回到原有的生态平衡,这依赖于生态系统具有 性。
(2)图中Zeu的含义是 。长期处于该点状态生态系统 (填“能”或“不能”)维持稳态,理由是 。
(3)养分浓度对GPP和Zeu的影响分别是 ,主要原因是
。
(4)为了治理该湖泊,研究人员采取太阳能水生态修复方案,利用太阳能电机系统产生纵向的高速水流来搅动水体,破坏表层生物层的同时将底层低溶解氧的水提升到表层,该方案治理效果良好。请结合群落及生态系统的相关知识和以上信息,从两个角度说明该生态修复方案的作用机理:
。
二、系统实验知能——调查类实验
1.教材调查类实验归纳比较
(1)种群密度与类群丰富度调查的比较
名称 种群密度的调查 研究土壤中小动物类群的丰富度
调查方法和对象 ①标记重捕法:活动能力强、活动范围大的动物; ②样方法:植物或活动能力弱的动物 取样器取样法:土壤中的小动物
计算公式/统计方法 ①=; ②以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值 记名计算法、 目测估计法
(2)遗传病发病率与遗传方式调查的比较
项目 调查 对象 注意事项 结果计算及 分析
遗传病 发病率 自然 人群 最好选择发病率较高的单基因遗传病,随机抽样,群体足够大 患病人数占所调查的总人数的百分比
遗传病 遗传方式 患者 家系 最好选择发病率较高的单基因遗传病 分析致病基因的显隐性及所在染色体的类型
2.调查类实验一般流程
[专题提能训练]
1.种群密度是种群最基本的数量特征。下列相关叙述正确的是 ( )
A.调查种群密度时,样方法适合所有植物以及一些活动范围较小的动物
B.利用标记重捕法调查种群密度时,标记的个体必须是成年个体
C.调查某山坡上樟树的种群密度时,所用样方的大小会影响调查结果
D.调查某农田内跳蝻的种群密度时,标记物不能太大,也不能过于醒目
2.(2025·湛江高三阶段检测)下列调查活动或实验中,实验所得到数值与实际数值相比,可能偏大的是 ( )
A.标记重捕法调查某池塘中鲤鱼的种群密度时,部分鲤鱼身上的标记物脱落
B.探究培养液中酵母菌种群数量时,从试管上层吸出培养液计数且没有振荡试管
C.调查土壤小动物类群的丰富度时,用诱虫器采集小动物没有打开电灯
D.样方法调查某草地中的蒲公英时,不统计正好在样方线上的个体
3.一项关于唐氏综合征的调查结果如下表,以下叙述错误的是 ( )
母亲的生育年龄/岁 20~ 24 25~ 29 30~ 34 35~ 39 40~ 44 45~ 50
唐氏综合征发病率/‰ 1.19 2.03 2.76 3.3 9.42 16.38
A.抽样调查时应兼顾地区差异等因素,以增大取样的随机性
B.减数分裂Ⅰ后期21号染色体未分离,可导致子代患唐氏综合征
C.应该加强35岁以上孕妇的基因检测以降低唐氏综合征发病率
D.父亲的生育年龄也会影响新生儿患唐氏综合征的概率
三、增分主观大题——生物与环境类主观题的题点考法集训
推动绿色发展,促进人与自然和谐共生是时代的主旋律。高考命题回应时代的召唤,生态学相关内容的考查不仅占据较大的比重,试题情境也更加注重和实践相结合,关注和解决实际问题。试题信息除了文字材料外,往往还有一定比例的不同形式的图表等。种群的数量变化及影响因素、群落的结构及演替、生态系统及其稳定性、人与环境等均是高考重要的命题点。审答此类问题,要准确把握题干信息各要素间的相互关系,然后准确“对接”生态学的基本概念、观点或规律等,再组织语言精确表达。
1.(2024·江西高考,节选)研究人员统计发现,福寿螺入侵某生态系统后,种群数量呈指数增长。从食物和天敌的角度分析,其原因是 。
2.(2024·贵州高考,节选)一般情况下,与非交错区相比,两种生态系统交错区物种之间的竞争 (填“较强”或“较弱”),原因是
。
3.(2024·江西高考,节选)通过“稻鸭共育”技术在稻田中引入鸭防治福寿螺的危害,属于 防治。为了验证“稻鸭共育”技术防治福寿螺的效果,研究人员在引入鸭之前,投放了一定数量的幼龄、中龄和老龄福寿螺(占比分别为70%、20%和10%);引入鸭一段时间后,发现鸭对幼龄、中龄和老龄福寿螺的捕食率分别为95.2%、60.3%和1.2%,结果表明该技术能防治福寿螺危害。从种群年龄结构变化的角度分析,其原因是
。
4.(2024·黑吉辽高考,节选)为了合理开发渔业资源,构建生态学模型,探究岩龙虾种群出生率和死亡率与其数量的动态关系。仅基于模型(下图)分析,对处于B状态的岩龙虾种群进行捕捞时,为持续获得较大的岩龙虾产量,当年捕捞量应为 只;当年最大捕捞量不能超过 只,否则需要采取有效保护措施保证岩龙虾种群的延续,原因是
。
5.(2023·山东高考,节选)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(某物种个体数量占群落中总个体数量的多少)与演替时间的关系如图所示。
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
。
6.(2023·全国乙卷,节选)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
。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
。
7.(2024·浙江6月选考,节选)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。
8.(2024·海南高考)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
。
9.(2024·天津高考)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*/%
来源 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* 2 636 1 624
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。
第6讲 素养提升课
一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂
[内蕴知识融通]
(1)次生演替 结构平衡 (2)叶绿素a浓度在春秋两季到达低谷，分别对应苦草和菹草生物量最大的时期(或叶绿素a浓度在6～9月间达到峰值，此时苦草和菹草生物量最小) (3)D>C>A＞B
(4)加入底栖动物使主湖食物网更加完善，营养结构更加复杂，抵抗力稳定性增强，从而具有更强的自我调节能力，因而可以提升自净能力
[迁移创新训练]
1．选B 蚯蚓肥主要是蚯蚓的粪便，主要为水稻提供无机物，不能提供能量和有机营养物质，A错误；禽畜粪肥还田实现了物质循环利用，体现了生态工程的循环原理，B正确；牛粪中的能量不属于牛同化的能量，属于其上一个营养级(生产者)同化量的一部分，C错误；绿色种养循环农业模式实现了物质循环利用、能量多级利用，但能量不能循环利用，D错误。
2．解析：(1)由于阳光、温度和水分等随季节而变化，所以生态浮岛的外貌和结构也会随每年四季的变化而发生规律性改变，这体现了群落的季节性变化。研究某种植物的生态位，通常要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征，以及它与其他物种的关系等，即通常要研究的因素有①②③④。(2)生态浮岛中的植物通过与藻类竞争阳光和水体中的氮、磷等无机营养来降低藻类的光合作用，因此能有效抑制水体中藻类大量繁殖，从而治理水体富营养化。生态浮岛以水生植物为主体，为了避免水生植物过度繁殖而导致生态平衡失调，应该定期收割浮岛植物，以提高治理效果。若水体受到重金属污染，由于重金属会沿食物链富集，对家畜和人的健康产生危害，因此浮岛中的水生植物不能作为家畜饲料。
答案：(1)季节性 ①②③④ (2)阳光 水体中的氮、磷等无机营养 应该 重金属会沿食物链富集，对家畜和人的健康产生危害
3．解析：(2)据题图分析可知，Z表示水深，Zeu对应的GPP＝R，故Zeu表示该生态系统生产者同化的总能量和呼吸散失量相等时所对应的水深。长期处于生产者同化的总能量和呼吸散失量相等的状态，没有用于生长、发育和繁殖的能量，能量也无法流向分解者和下一营养级，生态系统不能维持稳态。
(3)分析题图可知，Zeu1>Zeu2>Zeu3，故随养分浓度增加，Zeu变小；浅水区GPP1答案：(1)生态系统的自我调节能力有限，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重的破坏 恢复力稳定 (2)该生态系统生产者同化的总能量和呼吸散失量相等时所对应的水深 不能 在此点时生产者同化的总能量等于其呼吸散失量，没有用于生长、发育和繁殖的能量，无法流向分解者和下一营养级 (3)随养分浓度增加：浅水层的GPP变大，深水层的GPP变小；Zeu变小 高浓度的养分和充足的光照使湖泊浅水层的浮游植物大量繁殖，固定的太阳能增加，GPP增加；而照射到深水层的光照减少，水下植物固定的太阳能降低，GPP变小；随水深增加，GPP变小，而养分浓度越高生产者的R越大，所以Zeu变小 (4)搅动水体使溶解氧增加，减少了浮游动物等初级消费者的死亡，浮游动物等初级消费者可捕食浮游植物，缓解水华现象；溶解氧增加，水体中好氧细菌数量增加，分解有机物缓解有机污染(或表层生物层被破坏，对光的遮蔽减弱，中下层植物获得的光照增加，生命活动增强，对N、P等的吸收增加)
二、系统实验知能——调查类实验
1．选C 有些植株不适合用样方法调查，如个体数量较少、体形较大的陆生植物，A错误；利用标记重捕法调查种群密度时，标记的个体不一定是成年个体，B错误；调查某山坡上樟树的种群密度时，需选择大小合适的样方，樟树属于高大乔木，样方面积要适当加大，C正确；跳蝻是蝗虫的若虫，某农田内所有跳蝻不能构成种群，且调查跳蝻的种群密度应该用样方法，D错误。
2．选A 标记重捕法调查某池塘中鲤鱼的种群密度时，个体总数(N)＝初次捕获个体数(n)×再次捕获个体数(M)÷重捕的标记个体数(m)，若标记物脱落，会使重捕的标记个体数(m)偏小，导致调查结果偏大，A正确；探究培养液中酵母菌种群数量时，从试管上层吸出培养液计数且没有振荡试管，调查结果偏小，B错误；土壤小动物具有趋湿、趋暗、避高温的特性，如果用诱虫器采集小动物时没有打开电灯，调查结果偏小，C错误；采用样方法调查某草地中的蒲公英时，要统计相邻两条边及其夹角中的个体，若不统计样方线上的个体，调查结果偏小，D错误。
3．选C 抽样调查的关键是随机取样，对于唐氏综合征的抽样调查应该兼顾地区差异等因素，以增大取样的随机性，A正确；唐氏综合征是由于患者体细胞中21号染色体比正常人多了一条引起的，若减数分裂Ⅰ后期21号染色体未分离，可导致配子中多一条21号染色体，该配子与正常异性配子结合后，可使子代患唐氏综合征， B正确；唐氏综合征是染色体异常遗传病，不能通过基因检测的方式诊断，C错误；由题表可知，各年龄阶段的母亲都可能生育唐氏患儿，故新生儿患唐氏综合征不仅与母亲年龄有关，可能与其他因素也有关，如父亲的生育年龄，D正确。
三、增分主观大题——生物与环境类主观题的题点考法集训
1．福寿螺食物充足，且没有天敌
2．较强 两种生态系统交错区环境条件比较复杂，导致其中的物种数目以及一些物种的密度要比非交错区大(合理即可)
3．生物 引入鸭一段时间后，发现鸭对幼龄、中龄和老龄福寿螺的捕食率分别为95.2%、60.3%和1.2%，会导致之后幼龄和中龄的个体数剩余少于老龄个体数，年龄结构会逐渐变为衰退型，最终数量减少甚至灭绝，所以该技术能防治福寿螺危害
4．9 29 种群数量低于A点(5只)时，出生率<死亡率，该种群将面临灭绝的风险
5．不能确定 群落中该时间段乙种群植物个体总数变化未知，不能确定乙种群密度的变化
6．在森林中，当害虫种群数量增加时，一方面，食虫鸟由于食物丰富，数量增多，捕食的害虫增多；另一方面，害虫种群数量增加使食物减少，害虫种群的增长就受到抑制 森林生态系统的生物种类多(物种丰富度高)，食物网(营养结构)复杂，自我调节能力强
7．(1)不同放牧强度 样方 (3)无明显差异(或基本相同) 降低 差
8．解析：(1)由题中信息知，青皮林被当地人称为“雨神”，表明青皮林能够增加空气湿度，具有调节气候的生态功能。
(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优势地位。在青皮种群中，幼苗占53%，幼树占40%，成树占7%，幼龄个体数量多，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，可增加石梅湾青皮种群的基因种类，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，这会导致木麻黄林的物种丰富度降低，营养结构简单，自我调节能力弱，故木麻黄林的稳定性低。
(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，可采取的措施是引入抗风、耐盐和能抵抗木麻黄释放的化学物质的本土物种，通过合理的搭配，使成分单一的木麻黄林转变为混交林，混交林通过自然演替逐渐转变为本土自然海防林。
答案：(1)调节气候 (2)优势 增长 (3)基因(或遗传) (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)引入抗风、耐盐和能抵抗木麻黄释放的化学物质的本土物种，通过合理的搭配，使成分单一的木麻黄林转变为混交林，混交林通过自然演替逐渐转变为本土自然海防林(合理即可)
9．解析：(1)该生态系统中，捕食食物链第Ⅱ营养级的生物以浮游植物为食，属于消费者；而碎屑食物链第Ⅱ营养级的生物以生物残体或碎屑为食，发挥分解者的功能，所以属于分解者。
(2)分析表1数据，比较当前与十年前捕食食物链各营养级间转换效率，可看出当前各营养级间转换效率更高。转换效率为相邻两个营养级间用于生长、发育和繁殖能量的比值，当更高比例的能量流入下一营养级时，各营养级未被利用的能量和流向碎屑的能量有所减少。
(3)根据题意及表2数据，可知当前时期渤海生态系统总初级生产量/总呼吸量数值较小，所以成熟度较高，相对来说剩余生产量减少，对于海洋生态系统来说，可被人类利用的渔业资源就包含在剩余生产量中，故则需采取相应管理措施恢复渔业资源。
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)(共52张PPT)
素养提升课——破译新情境 系统实验知能 增分主观大题
第6讲
一、破译新情境——抽象、理性的
学科情境要读懂
[科普科研材料]
北京奥林匹克森林公园的主湖是一个人工湖，人们习惯称其为奥海。奥海具有水域面积小且封闭、易污染、缺少完整食物链等特点导致水体容易富营养化，爆发水华。为评估奥海的水体生态系统现状，提出水质净化的有效措施，进行了相关研究。
新情境问题 奥海的水质研究及净化
材料一 研究人员利用软件对公园主湖生态系统进行模拟研究。依据自然水域数据设计模型1。模拟期限为5个植物生长期，部分实验结果如图1和图2所示。
材料二 为彻底解决持续性净水的问题，研究人员以模型1为基础，分别在进水口增加人工湿地、加入底栖动物田螺(田螺以有机碎屑、浮游生物、苔藓类植物为食，也是鲤鱼的食物之一)、将沉水植物菹草置换为挺水植物荷花，构建模型2、3、4，重复材料一模拟实验。结果显示，各模型沉水植物中仅水藓长势的差异显著，如图3。其他植物干重均呈规律性周期变化。
[内蕴知识融通]
(1)从村落和农田到如今北京最大的森林公园，展现了生物群落的__________过程。通过生态工程，对人工生态系统进行分析、设计和调控，可实现生态系统的___________、功能平衡和收支平衡。
次生演替
结构平衡
(2)根据材料一，比较图1和图2可知，2017年沉水植物的存在抑制了浮游植物的生长，支持上述结论的依据是__________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
叶绿素a浓度在春秋两季到达低谷，分别对应苦草和菹草生物量最大的时期(或叶绿素a浓度在6~9月间达到峰值，此时苦草和菹草生物量最小)
(3)根据材料二的实验结果推测，以下净水措施的可持续性排序依次为__________ (用字母与符号表示)。
A.增加人工湿地净化系统 B.无人工湿地净化系统
C.优化群落的垂直结构 D.增加多条完整的食物链
(4)请从生态系统营养结构的角度分析，增加底栖动物有效提升主湖自净能力的原因是___________________________________________
_________________________________________________________________________________。
D>C>A>B
加入底栖动物使主湖食物网更加完善，营养结构更加复杂，抵抗力稳定性增强，从而具有更强的自我调节能力，因而可以提升自净能力
[迁移创新训练]
1.近年来，全国各地都在积极探索“农牧结合、生态循环”发展路径，打通畜禽粪肥还田利用“最后一公里”，推动传统农业向绿色种养循环农业模式转变。某地结合当地实际形成了“牛—牛粪—蚯蚓—蚯蚓肥—水稻、牧草、花卉—牧草喂牛”等循环产业链，使资源能够高效循环利用。下列叙述正确的是( )
A.蚯蚓肥可为水稻提供有机营养物质和能量
B.禽畜粪肥还田体现了生态工程的循环原理
C.牛粪饲养蚯蚓过程中牛同化量的一部分流入蚯蚓
D.绿色种养循环农业模式使得能量可高效、循环利用
√
解析：蚯蚓肥主要是蚯蚓的粪便，主要为水稻提供无机物，不能提供能量和有机营养物质，A错误；禽畜粪肥还田实现了物质循环利用，体现了生态工程的循环原理，B正确；牛粪中的能量不属于牛同化的能量，属于其上一个营养级(生产者)同化量的一部分，C错误；绿色种养循环农业模式实现了物质循环利用、能量多级利用，但能量不能循环利用，D错误。
2.生态浮岛是利用生态工程原理，以水生植物为主体，以高分子材料等为载体，运用无土栽培技术降低富营养化水体中氮、磷等含量的生态修复技术。下图是生态浮岛的示意图，回答下列问题：
(1)生态浮岛的外貌和结构会随每年四季变化发生规律性改变，体现群落的________变化。设计生态浮岛时需要充分考虑水生植物的生态位差异和种间关系，研究某种植物的生态位通常需要研究的因素有_________ (填标号)。
①该植物在该区域出现的频率 ②该植物的种群密度 ③该植物的植株高度 ④该植物与其他物种的关系
解析：由于阳光、温度和水分等随季节而变化，所以生态浮岛的外貌和结构也会随每年四季的变化而发生规律性改变，这体现了群落的季节性变化。研究某种植物的生态位，通常要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征，以及它与其他物种的关系等，即通常要研究的因素有①②③④。
季节性
①②③④
(2)生态浮岛中的植物与藻类竞争_______和___________________
________，降低藻类光合作用，能有效抑制水体中藻类大量繁殖，从而治理水体富营养化。为提高治理效果，______ (填“应该”或“不应该”)定期收割浮岛植物。若水体受到重金属污染，浮岛中的水生植物不能作为家畜饲料，原因是____________________________________
______________。
阳光
水体中的氮、磷等
无机营养
应该
重金属会沿食物链富集，对家畜和人的健康产生危害
解析：生态浮岛中的植物通过与藻类竞争阳光和水体中的氮、磷等无机营养来降低藻类的光合作用，因此能有效抑制水体中藻类大量繁殖，从而治理水体富营养化。生态浮岛以水生植物为主体，为了避免水生植物过度繁殖而导致生态平衡失调，应该定期收割浮岛植物，以提高治理效果。若水体受到重金属污染，由于重金属会沿食物链富集，对家畜和人的健康产生危害，因此浮岛中的水生植物不能作为家畜饲料。
3.(2025·济南模拟)某湖泊由于水生植物腐败、污水排放等，水体出现严重有机污染以及水华现象。科研人员创建了三个样池并标号1、2、3，除养分浓度不同(3>2>1)外，其余初始条件均相同且适宜，一段时间后统计了各样池中生产者同化的总能量(GPP)及呼吸散失量(R)与水深(Z)的关系，如图所示。请回答以下问题。
(1)从生态系统的稳定性角度分析，该湖泊生态失衡的原因是
_________________________________________________________________________________________________________________________。控制污染源，若干年后该湖泊会重新回到原有的生态平衡，这依赖于生态系统具有___________性。
生态系统的自我调节能力有限，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重的破坏
恢复力稳定
(2)图中Zeu的含义是__________________________________________
___________________。长期处于该点状态生态系统_____ (填“能”或“不能”)维持稳态，理由是____________________________________________
____________________________________________________________。
该生态系统生产者同化的总能量和呼吸散失量相等时所对应的水深
不能
在此点时生产者同化的总能量等于其呼吸散失量，没有用于生长、发育和繁殖的能量，无法流向分解者和下一营养级
解析：据题图分析可知，Z表示水深，Zeu对应的GPP=R，故Zeu表示该生态系统生产者同化的总能量和呼吸散失量相等时所对应的水深。长期处于生产者同化的总能量和呼吸散失量相等的状态，没有用于生长、发育和繁殖的能量，能量也无法流向分解者和下一营养级，生态系统不能维持稳态。
(3)养分浓度对GPP和Zeu的影响分别是________________________
______________________________________，主要原因是___________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
随养分浓度增加：浅水层的GPP变大，深水层的GPP变小；Zeu变小
高浓度的养分和充足的光照使湖泊浅水层的浮游植物大量繁殖，固定的太阳能增加，GPP增加；而照射到深水层的光照减少，水下植物固定的太阳能降低，GPP变小；随水深增加，GPP变小，而养分浓度越高生产者的R越大，所以Zeu变小
解析：分析题图可知，Zeu1>Zeu2>Zeu3，故随养分浓度增加，Zeu变小；浅水区GPP1(4)为了治理该湖泊，研究人员采取太阳能水生态修复方案，利用太阳能电机系统产生纵向的高速水流来搅动水体，破坏表层生物层的同时将底层低溶解氧的水提升到表层，该方案治理效果良好。请结合群落及生态系统的相关知识和以上信息，从两个角度说明该生态修复方案的作用机理：____________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
搅动水体使溶解氧增加，减少了浮游动物等初级消费者的死亡，浮游动物等初级消费者可捕食浮游植物，缓解水华现象；溶解氧增加，水体中好氧细菌数量增加，分解有机物缓解有机污染(或表层生物层被破坏，对光的遮蔽减弱，中下层植物获得的光照增加，生命活动增强，对N、P等的吸收增加)
二、系统实验知能——调查类实验
1.教材调查类实验归纳比较
(1)种群密度与类群丰富度调查的比较
名称 种群密度的调查 研究土壤中小动物类群的丰富度
调查方法和对象 ①标记重捕法：活动能力强、活动范围大的动物； ②样方法：植物或活动能力弱的动物 取样器取样法：土壤中的小动物
计算公式/统计方法 ①=； ②以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值 记名计算法、
目测估计法
(2)遗传病发病率与遗传方式调查的比较
项目 调查对象 注意事项 结果计算及分析
遗传病发病率 自然人群 最好选择发病率较高的单基因遗传病，随机抽样，群体足够大 患病人数占所调查的总人数的百分比
遗传病遗传方式 患者家系 最好选择发病率较高的单基因遗传病 分析致病基因的显隐性及所在染色体的类型
2.调查类实验一般流程
[专题提能训练]
1.种群密度是种群最基本的数量特征。下列相关叙述正确的是( )
A.调查种群密度时，样方法适合所有植物以及一些活动范围较小的动物
B.利用标记重捕法调查种群密度时，标记的个体必须是成年个体
C.调查某山坡上樟树的种群密度时，所用样方的大小会影响调查结果
D.调查某农田内跳蝻的种群密度时，标记物不能太大，也不能过于醒目
√
解析：有些植株不适合用样方法调查，如个体数量较少、体形较大的陆生植物，A错误；利用标记重捕法调查种群密度时，标记的个体不一定是成年个体，B错误；调查某山坡上樟树的种群密度时，需选择大小合适的样方，樟树属于高大乔木，样方面积要适当加大，C正确；跳蝻是蝗虫的若虫，某农田内所有跳蝻不能构成种群，且调查跳蝻的种群密度应该用样方法，D错误。
2.(2025·湛江高三阶段检测)下列调查活动或实验中，实验所得到数值与实际数值相比，可能偏大的是 ( )
A.标记重捕法调查某池塘中鲤鱼的种群密度时，部分鲤鱼身上的标记物脱落
B.探究培养液中酵母菌种群数量时，从试管上层吸出培养液计数且没有振荡试管
C.调查土壤小动物类群的丰富度时，用诱虫器采集小动物没有打开电灯
D.样方法调查某草地中的蒲公英时，不统计正好在样方线上的个体
√
解析：标记重捕法调查某池塘中鲤鱼的种群密度时，个体总数(N)=初次捕获个体数(n)×再次捕获个体数(M)÷重捕的标记个体数(m)，若标记物脱落，会使重捕的标记个体数(m)偏小，导致调查结果偏大，A正确；探究培养液中酵母菌种群数量时，从试管上层吸出培养液计数且没有振荡试管，调查结果偏小，B错误；土壤小动物具有趋湿、趋暗、避高温的特性，如果用诱虫器采集小动物时没有打开电灯，调查结果偏小，C错误；采用样方法调查某草地中的蒲公英时，要统计相邻两条边及其夹角中的个体，若不统计样方线上的个体，调查结果偏小，D错误。
3.一项关于唐氏综合征的调查结果如下表，以下叙述错误的是 ( )
A.抽样调查时应兼顾地区差异等因素，以增大取样的随机性
B.减数分裂Ⅰ后期21号染色体未分离，可导致子代患唐氏综合征
C.应该加强35岁以上孕妇的基因检测以降低唐氏综合征发病率
D.父亲的生育年龄也会影响新生儿患唐氏综合征的概率
母亲的生育年龄/岁 20~24 25~29 30~34 35~39 40~44 45~50
唐氏综合征发病率/‰ 1.19 2.03 2.76 3.3 9.42 16.38
√
解析：抽样调查的关键是随机取样，对于唐氏综合征的抽样调查应该兼顾地区差异等因素，以增大取样的随机性，A正确；唐氏综合征是由于患者体细胞中21号染色体比正常人多了一条引起的，若减数分裂Ⅰ后期21号染色体未分离，可导致配子中多一条21号染色体，该配子与正常异性配子结合后，可使子代患唐氏综合征， B正确；唐氏综合征是染色体异常遗传病，不能通过基因检测的方式诊断，C错误；由题表可知，各年龄阶段的母亲都可能生育唐氏患儿，故新生儿患唐氏综合征不仅与母亲年龄有关，可能与其他因素也有关，如父亲的生育年龄，D正确。
三、增分主观大题——生物与环境类主观题的题点考法集训
推动绿色发展，促进人与自然和谐共生是时代的主旋律。高考命题回应时代的召唤，生态学相关内容的考查不仅占据较大的比重，试题情境也更加注重和实践相结合，关注和解决实际问题。试题信息除了文字材料外，往往还有一定比例的不同形式的图表等。种群的数量变化及影响因素、群落的结构及演替、生态系统及其稳定性、人与环境等均是高考重要的命题点。审答此类问题，要准确把握题干信息各要素间的相互关系，然后准确“对接”生态学的基本概念、观点或规律等，再组织语言精确表达。
1.(2024·江西高考，节选)研究人员统计发现，福寿螺入侵某生态系统后，种群数量呈指数增长。从食物和天敌的角度分析，其原因是_____________________________。
福寿螺食物充足，且没有天敌
2.(2024·贵州高考，节选)一般情况下，与非交错区相比，两种生态系统交错区物种之间的竞争_______ (填“较强”或“较弱”)，原因是
___________________________________________________________________________________________________。
较强
两种生态系统交错区环境条件比较复杂，导致其中的物种数目以及一些物种的密度要比非交错区大(合理即可)
3.(2024·江西高考，节选)通过“稻鸭共育”技术在稻田中引入鸭防治福寿螺的危害，属于_____防治。为了验证“稻鸭共育”技术防治福寿螺的效果，研究人员在引入鸭之前，投放了一定数量的幼龄、中龄和老龄福寿螺(占比分别为70%、20%和10%)；引入鸭一段时间后，发现鸭对幼龄、中龄和老龄福寿螺的捕食率分别为95.2%、60.3%和1.2%，结果表明该技术能防治福寿螺危害。从种群年龄结构变化的角度分析，其原因是______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
生物
引入鸭一段时间后，发现鸭对幼龄、中龄和老龄福寿螺的捕食率分别为95.2%、60.3%和1.2%，会导致之后幼龄和中龄的个体数剩余少于老龄个体数，年龄结构会逐渐变为衰退型，最终数量减少甚至灭绝，所以该技术能防治福寿螺危害
4.(2024·黑吉辽高考，节选)为了合理开发渔业资源，构建生态学模型，探究岩龙虾种群出生率和死亡率与其数量的动态关系。仅基于模型(下图)分析，对处于B状态的岩龙虾种群进行捕捞时，为持续获得较
大的岩龙虾产量，当年捕捞量应为____只；当年最大捕捞量不能超过___只，否则需要采取有效保护措施保证岩龙虾种群的延续，原因是________
________________________________________________________。
9
29
种群数量
低于A点(5只)时，出生率<死亡率，该种群将面临灭绝的风险
5.(2023·山东高考，节选)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(某物种个体数量占群落中
总个体数量的多少)与演替时间的关系如图所示。
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____________________________________
___________________________________。
不能确定
群落中该时间段乙种群植物个体总数变化未知，不能确定乙种群密度的变化
6.(2023·全国乙卷，节选)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_____________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________。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________________________________________________________
______________________。
在森林中，当害虫种群数量增加时，一方面，食虫鸟由于食物丰富，数量增多，捕食的害虫增多；另一方面，害虫种群数量增加使食物减少，害虫种群的增长就受到抑制
森林生态系统的生物种类多(物种丰富度高)，食物网(营养结构)复杂，自我调节能力强
7.(2024·浙江6月选考，节选)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。
不同放
牧强度
样方
(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。
无明显差异(或基本相同)
降低
差
8.(2024·海南高考)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)。
解析：由题中信息知，青皮林被当地人称为“雨神”，表明青皮林能够增加空气湿度，具有调节气候的生态功能。
调节气候
(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。
解析：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优势地位。在青皮种群中，幼苗占53%，幼树占40%，成树占7%，幼龄个体数量多，说明该种群的年龄结构为增长型。
优势
增长
(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。
解析：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，可增加石梅湾青皮种群的基因种类，从而提高石梅湾青皮种群的基因多样性。
基因(或遗传)
(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______________________
__________________________________________________________。
解析：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，这会导致木麻黄林的物种丰富度降低，营养结构简单，自我调节能力弱，故木麻黄林的稳定性低。
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)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____________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：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，可采取的措施是引入抗风、耐盐和能抵抗木麻黄释放的化学物质的本土物种，通过合理的搭配，使成分单一的木麻黄林转变为混交林，混交林通过自然演替逐渐转变为本土自然海防林。
引入抗风、耐盐和能抵抗木麻黄释放的化学物质的本土物种，通过合理的搭配，使成分单一的木麻黄林转变为混交林，混交林通过自然演替逐渐转变为本土自然海防林(合理即可)
9.(2024·天津高考)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*/%
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
来源 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
(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_______。
解析：该生态系统中，捕食食物链第Ⅱ营养级的生物以浮游植物为食，属于消费者；而碎屑食物链第Ⅱ营养级的生物以生物残体或碎屑为食，发挥分解者的功能，所以属于分解者。
消费者
分解者
(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______。
表1 渤海生态系统各营养级间的转换效率*/%
高
减少
来源 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
解析：分析表1数据，比较当前与十年前捕食食物链各营养级间转换效率，可看出当前各营养级间转换效率更高。转换效率为相邻两个营养级间用于生长、发育和繁殖能量的比值，当更高比例的能量流入下一营养级时，各营养级未被利用的能量和流向碎屑的能量有所减少。
(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)]
当前
剩余生产量(或多余的生产量或可利用生产量)
系统特征 十年前 当前
总初级生产量* 2 636 1 624
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
解析：根据题意及表2数据，可知当前时期渤海生态系统总初级生产量/总呼吸量数值较小，所以成熟度较高，相对来说剩余生产量减少，对于海洋生态系统来说，可被人类利用的渔业资源就包含在剩余生产量中，故则需采取相应管理措施恢复渔业资源。
