第6講素養提升課——破譯新情境·系統實驗知能·增分主觀大題一、破譯新情境——抽象、理性的學科情境要讀懂新情境問題奧海的水質研究及凈化[科普科研材料]北京奧林匹克森林公園的主湖是一個人工湖,人們習慣稱其為奧海。奧海具有水域面積小且封閉、易污染、缺少完整食物鏈等特點導致水體容易富營養化,爆發水華。為評估奧海的水體生態系統現狀,提出水質凈化的有效措施,進行了相關研究。材料一研究人員利用軟件對公園主湖生態系統進行模擬研究。依據自然水域數據設計模型1。模擬期限為5個植物生長期,部分實驗結果如圖1和圖2所示。材料二為徹底解決持續性凈水的問題,研究人員以模型1為基礎,分別在進水口增加人工濕地、加入底棲動物田螺(田螺以有機碎屑、浮游生物、苔蘚類植物為食,也是鯉魚的食物之一)、將沉水植物菹草置換為挺水植物荷花,構建模型2、3、4,重復材料一模擬實驗。結果顯示,各模型沉水植物中僅水蘚長勢的差異顯著,如圖3。其他植物干重均呈規律性周期變化。[內蘊知識融通](1)從村落和農田到如今北京最大的森林公園,展現了生物群落的過程。通過生態工程,對人工生態系統進行分析、設計和調控,可實現生態系統的、功能平衡和收支平衡。

(2)根據材料一,比較圖1和圖2可知,2017年沉水植物的存在抑制了浮游植物的生長,支持上述結論的依據是。

(3)根據材料二的實驗結果推測,以下凈水措施的可持續性排序依次為(用字母與符號表示)。

A.增加人工濕地凈化系統B.無人工濕地凈化系統C.優化群落的垂直結構D.增加多條完整的食物鏈(4)請從生態系統營養結構的角度分析,增加底棲動物有效提升主湖自凈能力的原因是。

[遷移創新訓練]1.近年來,全國各地都在積極探索“農牧結合、生態循環”發展路徑,打通畜禽糞肥還田利用“最后一公里”,推動傳統農業向綠色種養循環農業模式轉變。某地結合當地實際形成了“牛—牛糞—蚯蚓—蚯蚓肥—水稻、牧草、花卉—牧草喂牛”等循環產業鏈,使資源能夠高效循環利用。下列敘述正確的是()A.蚯蚓肥可為水稻提供有機營養物質和能量B.禽畜糞肥還田體現了生態工程的循環原理C.牛糞飼養蚯蚓過程中牛同化量的一部分流入蚯蚓D.綠色種養循環農業模式使得能量可高效、循環利用2.生態浮島是利用生態工程原理,以水生植物為主體,以高分子材料等為載體,運用無土栽培技術降低富營養化水體中氮、磷等含量的生態修復技術。下圖是生態浮島的示意圖,回答下列問題:(1)生態浮島的外貌和結構會隨每年四季變化發生規律性改變,體現群落的變化。設計生態浮島時需要充分考慮水生植物的生態位差異和種間關系,研究某種植物的生態位通常需要研究的因素有(填標號)。

①該植物在該區域出現的頻率②該植物的種群密度③該植物的植株高度④該植物與其他物種的關系(2)生態浮島中的植物與藻類競爭和,降低藻類光合作用,能有效抑制水體中藻類大量繁殖,從而治理水體富營養化。為提高治理效果,(填“應該”或“不應該”)定期收割浮島植物。若水體受到重金屬污染,浮島中的水生植物不能作為家畜飼料,原因是。

3.(2025·濟南模擬)某湖泊由于水生植物腐敗、污水排放等,水體出現嚴重有機污染以及水華現象。科研人員創建了三個樣池并標號1、2、3,除養分濃度不同(3>2>1)外,其余初始條件均相同且適宜,一段時間后統計了各樣池中生產者同化的總能量(GPP)及呼吸散失量(R)與水深(Z)的關系,如圖所示。請回答以下問題。(1)從生態系統的穩定性角度分析,該湖泊生態失衡的原因是。

控制污染源,若干年后該湖泊會重新回到原有的生態平衡,這依賴于生態系統具有性。

(2)圖中Zeu的含義是。長期處于該點狀態生態系統(填“能”或“不能”)維持穩態,理由是。

(3)養分濃度對GPP和Zeu的影響分別是,主要原因是。

(4)為了治理該湖泊,研究人員采取太陽能水生態修復方案,利用太陽能電機系統產生縱向的高速水流來攪動水體,破壞表層生物層的同時將底層低溶解氧的水提升到表層,該方案治理效果良好。請結合群落及生態系統的相關知識和以上信息,從兩個角度說明該生態修復方案的作用機理:。

二、系統實驗知能——調查類實驗1.教材調查類實驗歸納比較(1)種群密度與類群豐富度調查的比較名稱種群密度的調查研究土壤中小動物類群的豐富度調查方法和對象①標記重捕法:活動能力強、活動范圍大的動物;②樣方法:植物或活動能力弱的動物取樣器取樣法:土壤中的小動物計算公式/統計方法①初次捕獲并標記個體數總數(N)②以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計值記名計算法、目測估計法(2)遺傳病發病率與遺傳方式調查的比較項目調查對象注意事項結果計算及分析遺傳病發病率自然人群最好選擇發病率較高的單基因遺傳病,隨機抽樣,群體足夠大患病人數占所調查的總人數的百分比遺傳病遺傳方式患者家系最好選擇發病率較高的單基因遺傳病分析致病基因的顯隱性及所在染色體的類型2.調查類實驗一般流程[專題提能訓練]1.種群密度是種群最基本的數量特征。下列相關敘述正確的是()A.調查種群密度時,樣方法適合所有植物以及一些活動范圍較小的動物B.利用標記重捕法調查種群密度時,標記的個體必須是成年個體C.調查某山坡上樟樹的種群密度時,所用樣方的大小會影響調查結果D.調查某農田內跳蝻的種群密度時,標記物不能太大,也不能過于醒目2.(2025·湛江高三階段檢測)下列調查活動或實驗中,實驗所得到數值與實際數值相比,可能偏大的是()A.標記重捕法調查某池塘中鯉魚的種群密度時,部分鯉魚身上的標記物脫落B.探究培養液中酵母菌種群數量時,從試管上層吸出培養液計數且沒有振蕩試管C.調查土壤小動物類群的豐富度時,用誘蟲器采集小動物沒有打開電燈D.樣方法調查某草地中的蒲公英時,不統計正好在樣方線上的個體3.一項關于唐氏綜合征的調查結果如下表,以下敘述錯誤的是()母親的生育年齡/歲20~2425~2930~3435~3940~4445~50唐氏綜合征發病率/‰1.192.032.763.39.4216.38A.抽樣調查時應兼顧地區差異等因素,以增大取樣的隨機性B.減數分裂Ⅰ后期21號染色體未分離,可導致子代患唐氏綜合征C.應該加強35歲以上孕婦的基因檢測以降低唐氏綜合征發病率D.父親的生育年齡也會影響新生兒患唐氏綜合征的概率三、增分主觀大題——生物與環境類主觀題的題點考法集訓推動綠色發展,促進人與自然和諧共生是時代的主旋律。高考命題回應時代的召喚,生態學相關內容的考查不僅占據較大的比重,試題情境也更加注重和實踐相結合,關注和解決實際問題。試題信息除了文字材料外,往往還有一定比例的不同形式的圖表等。種群的數量變化及影響因素、群落的結構及演替、生態系統及其穩定性、人與環境等均是高考重要的命題點。審答此類問題,要準確把握題干信息各要素間的相互關系,然后準確“對接”生態學的基本概念、觀點或規律等,再組織語言精確表達。1.(2024·江西高考,節選)研究人員統計發現,福壽螺入侵某生態系統后,種群數量呈指數增長。從食物和天敵的角度分析,其原因是。

2.(2024·貴州高考,節選)一般情況下,與非交錯區相比,兩種生態系統交錯區物種之間的競爭(填“較強”或“較弱”),原因是。

3.(2024·江西高考,節選)通過“稻鴨共育”技術在稻田中引入鴨防治福壽螺的危害,屬于防治。為了驗證“稻鴨共育”技術防治福壽螺的效果,研究人員在引入鴨之前,投放了一定數量的幼齡、中齡和老齡福壽螺(占比分別為70%、20%和10%);引入鴨一段時間后,發現鴨對幼齡、中齡和老齡福壽螺的捕食率分別為95.2%、60.3%和1.2%,結果表明該技術能防治福壽螺危害。從種群年齡結構變化的角度分析,其原因是。

4.(2024·黑吉遼高考,節選)為了合理開發漁業資源,構建生態學模型,探究巖龍蝦種群出生率和死亡率與其數量的動態關系。僅基于模型(下圖)分析,對處于B狀態的巖龍蝦種群進行捕撈時,為持續獲得較大的巖龍蝦產量,當年捕撈量應為只;當年最大捕撈量不能超過只,否則需要采取有效保護措施保證巖龍蝦種群的延續,原因是

。

5.(2023·山東高考,節選)在某退耕農田自然演替過程中,植物物種甲、乙和丙分別在不同階段占據優勢,它們的相對多度(某物種個體數量占群落中總個體數量的多少)與演替時間的關系如圖所示。據圖分析,第30年至第50年乙種群密度的變化是(填“增大”“減小”或“不能確定”),原因是。

6.(2023·全國乙卷,節選)負反饋調節是生態系統自我調節能力的基礎。請從負反饋調節的角度分析,森林中害蟲種群數量沒有不斷增加的原因是。從生態系統穩定性的角度來看,一般來說,森林生態系統的抵抗力穩定性高于農田生態系統,原因是。

7.(2024·浙江6月選考,節選)為探究草原放牧強度和氮素施加量對草原群落的影響,進行了相應實驗。(1)思路:設置不同水平的氮素添加組,每個氮素水平都設置處理,一段時間后對群落的物種豐富度、功能特征等指標進行檢測。其中植物物種豐富度的調查常采用法。

(2)結果:植物的物種豐富度結果如圖所示。(3)分析:結果表明,不同水平的氮素添加組之間植物的物種豐富度。過度放牧會導致植物的物種豐富度,引起這種變化的原因是過度放牧使適口性好的植物先被家畜采食,使其與適口性的植物競爭資源時容易處于劣勢。

8.(2024·海南高考)海南海防林包括本土自然林中的青皮林、人工種植的木麻黃林等,是海岸沿線防風固沙的重要生態屏障。回答下列問題:(1)青皮植株高大、分枝茂盛、根系發達。青皮林被當地人稱為“雨神”,表明青皮林除了防風固沙外,還具有的生態功能(答出1點即可)。

(2)石梅灣青皮林中,青皮的相對密度為0.93,其他樹種為0.07,說明青皮在該群落中處于地位。在青皮種群數量中,幼苗占53%,幼樹占40%,成樹占7%,說明該種群的年齡結構為型。

(3)海南有多個不同的青皮種群,若將其他種群的青皮引入石梅灣青皮林,可提高石梅灣青皮種群的多樣性。

(4)外來物種木麻黃能釋放出化學物質,抑制周圍其他植物生長,這是木麻黃林穩定性低的重要因素,原因是。

(5)為了提升海防林的穩定性,促進人工木麻黃林逐漸轉變為本土自然海防林,從群落演替的角度考慮,可采取的措施是。

9.(2024·天津高考)海洋生態系統的結構與功能研究對漁業資源管理具有指導意義。渤海十年間相關調查數據統計如下。表1渤海生態系統各營養級間的轉換效率*/%來源營養級十年前當前ⅡⅢⅣⅤⅡⅢⅣⅤ浮游植物6.714.718.619.68.919.925.023.5碎屑7.215.418.819.76.821.324.523.9轉換效率*為相鄰兩個營養級間生產量(用于生長、發育和繁殖的能量)的比值。(1)捕食食物鏈以浮游植物為起點,碎屑食物鏈以生物殘體或碎屑為起點,兩類食物鏈第Ⅱ營養級的生物分別屬于生態系統的和。

(2)由表1可知,當前捕食食物鏈各營養級間的轉換效率比十年前,表明渤海各營養級生物未被利用的和流向碎屑的能量。

(3)“總初級生產量/總呼吸量”是表征生態系統成熟度的重要指標,數值越小,成熟度越高,數值趨向于1時,生態系統中沒有多余的生產量可利用。據此,分析表2可知,時期渤海生態系統成熟度較高,表示減少,需采取相應管理措施恢復漁業資源。

表2渤海生態系統特征/[t/(km2·a)]系統特征十年前當前總初級生產量*26361624總呼吸量260186總初級生產量*表征生產者通過光合作用固定的總能量。第6講素養提升課一、破譯新情境——抽象、理性的學科情境要讀懂[內蘊知識融通](1)次生演替結構平衡(2)葉綠素a濃度在春秋兩季到達低谷，分別對應苦草和菹草生物量最大的時期(或葉綠素a濃度在6～9月間達到峰值，此時苦草和菹草生物量最小)(3)D>C>A＞B(4)加入底棲動物使主湖食物網更加完善，營養結構更加復雜，抵抗力穩定性增強，從而具有更強的自我調節能力，因而可以提升自凈能力[遷移創新訓練]1．選B蚯蚓肥主要是蚯蚓的糞便，主要為水稻提供無機物，不能提供能量和有機營養物質，A錯誤；禽畜糞肥還田實現了物質循環利用，體現了生態工程的循環原理，B正確；牛糞中的能量不屬于牛同化的能量，屬于其上一個營養級(生產者)同化量的一部分，C錯誤；綠色種養循環農業模式實現了物質循環利用、能量多級利用，但能量不能循環利用，D錯誤。2．解析：(1)由于陽光、溫度和水分等隨季節而變化，所以生態浮島的外貌和結構也會隨每年四季的變化而發生規律性改變，這體現了群落的季節性變化。研究某種植物的生態位，通常要研究它在研究區域內的出現頻率、種群密度、植株高度等特征，以及它與其他物種的關系等，即通常要研究的因素有①②③④。(2)生態浮島中的植物通過與藻類競爭陽光和水體中的氮、磷等無機營養來降低藻類的光合作用，因此能有效抑制水體中藻類大量繁殖，從而治理水體富營養化。生態浮島以水生植物為主體，為了避免水生植物過度繁殖而導致生態平衡失調，應該定期收割浮島植物，以提高治理效果。若水體受到重金屬污染，由于重金屬會沿食物鏈富集，對家畜和人的健康產生危害，因此浮島中的水生植物不能作為家畜飼料。答案：(1)季節性①②③④(2)陽光水體中的氮、磷等無機營養應該重金屬會沿食物鏈富集，對家畜和人的健康產生危害3．解析：(2)據題圖分析可知，Z表示水深，Zeu對應的GPP＝R，故Zeu表示該生態系統生產者同化的總能量和呼吸散失量相等時所對應的水深。長期處于生產者同化的總能量和呼吸散失量相等的狀態，沒有用于生長、發育和繁殖的能量，能量也無法流向分解者和下一營養級，生態系統不能維持穩態。(3)分析題圖可知，Zeu1>Zeu2>Zeu3，故隨養分濃度增加，Zeu變小；淺水區GPP1<GPP2<GPP3，深水區則相反，故隨養分濃度增加，淺水層的GPP變大，深水層的GPP變小。養分濃度對GPP和Zeu有圖示影響的原因：高濃度的養分和充足的光照使湖泊淺水層的浮游植物大量繁殖，固定的太陽能增加，生產者同化的總能量增加；而照射到深水層的光照減少，水下植物固定的太陽能降低，生產者同化的總能量變小；隨水深增加，生產者同化的總能量變小，而養分濃度越高生產者的呼吸散失量越大，所以Zeu變小。答案：(1)生態系統的自我調節能力有限，當外界干擾因素的強度超過一定限度時，生態系統的穩定性急劇下降，生態平衡就會遭到嚴重的破壞恢復力穩定(2)該生態系統生產者同化的總能量和呼吸散失量相等時所對應的水深不能在此點時生產者同化的總能量等于其呼吸散失量，沒有用于生長、發育和繁殖的能量，無法流向分解者和下一營養級(3)隨養分濃度增加：淺水層的GPP變大，深水層的GPP變小；Zeu變小高濃度的養分和充足的光照使湖泊淺水層的浮游植物大量繁殖，固定的太陽能增加，GPP增加；而照射到深水層的光照減少，水下植物固定的太陽能降低，GPP變小；隨水深增加，GPP變小，而養分濃度越高生產者的R越大，所以Zeu變小(4)攪動水體使溶解氧增加，減少了浮游動物等初級消費者的死亡，浮游動物等初級消費者可捕食浮游植物，緩解水華現象；溶解氧增加，水體中好氧細菌數量增加，分解有機物緩解有機污染(或表層生物層被破壞，對光的遮蔽減弱，中下層植物獲得的光照增加，生命活動增強，對N、P等的吸收增加)二、系統實驗知能——調查類實驗1．選C有些植株不適合用樣方法調查，如個體數量較少、體形較大的陸生植物，A錯誤；利用標記重捕法調查種群密度時，標記的個體不一定是成年個體，B錯誤；調查某山坡上樟樹的種群密度時，需選擇大小合適的樣方，樟樹屬于高大喬木，樣方面積要適當加大，C正確；跳蝻是蝗蟲的若蟲，某農田內所有跳蝻不能構成種群，且調查跳蝻的種群密度應該用樣方法，D錯誤。2．選A標記重捕法調查某池塘中鯉魚的種群密度時，個體總數(N)＝初次捕獲個體數(n)×再次捕獲個體數(M)÷重捕的標記個體數(m)，若標記物脫落，會使重捕的標記個體數(m)偏小，導致調查結果偏大，A正確；探究培養液中酵母菌種群數量時，從試管上層吸出培養液計數且沒有振蕩試管，調查結果偏小，B錯誤；土壤小動物具有趨濕、趨暗、避高溫的特性，如果用誘蟲器采集小動物時沒有打開電燈，調查結果偏小，C錯誤；采用樣方法調查某草地中的蒲公英時，要統計相鄰兩條邊及其夾角中的個體，若不統計樣方線上的個體，調查結果偏小，D錯誤。3．選C抽樣調查的關鍵是隨機取樣，對于唐氏綜合征的抽樣調查應該兼顧地區差異等因素，以增大取樣的隨機性，A正確；唐氏綜合征是由于患者體細胞中21號染色體比正常人多了一條引起的，若減數分裂Ⅰ后期21號染色體未分離，可導致配子中多一條21號染色體，該配子與正常異性配子結合后，可使子代患唐氏綜合征，B正確；唐氏綜合征是染色體異常遺傳病，不能通過基因檢測的方式診斷，C錯誤；由題表可知，各年齡階段的母親都可能生育唐氏患兒，故新生兒患唐氏綜合征不僅與母親年齡有關，可能與其他因素也有關，如父親的生育年齡，D正確。三、增分主觀大題——生物與環境類主觀題的題點考法集訓1．福壽螺食物充足，且沒有天敵2．較強兩種生態系統交錯區環境條件比較復雜，導致其中的物種數目以及一些物種的密度要比非交錯區大(合理即可)3．生物引入鴨一段時間后，發現鴨對幼齡、中齡和老齡福壽螺的捕食率分別為95.2%、60.3%和1.2%，會導致之后幼齡和中齡的個體數剩余少于老齡個體數，年齡結構會逐漸變為衰退型，最終數量減少甚至滅絕，所以該技術能防治福壽螺危害4．929種群數量低于A點(5只)時，出生率<死亡率，該種群將面臨滅絕的風險5．不能確定群落中該時間段乙種群植物個體總數變化未知，不能確定乙種群密度的變化6．在森林中，當害蟲種群數量增加時，一方面，食蟲鳥由于食物豐富，數量增多，捕食的害蟲增多；另一方面，害蟲種群數量增加使食物減少，害蟲種群的增長就受到抑制森林生態系統的生物種類多(物種豐富度高)，食物網(營養結構)復雜，自我調節能力強7．(1)不同放牧強度樣方(3)無明顯差異