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专题03 生态系统的应用
通过近三年试题分析发现，种群密度、种群数量的变化是种群与群落部分的高频考点。与生活联
系比较密切的生物(如酵母菌、藻类、细菌等)在特定的环境条件(如培养基、培养液、池
塘等)下或在有其他生物(外来物种入侵)或环境的变化(不断更新培养液)等其他因素的影响下,种群数量
的变化也成为考查的热点。但是生态系统的考察仍占主体地位，预测2024 会把生态系统与种群群落
联系在一起考察。
1、（2023·河北·高考真题）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
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(1)该群落中分层分布的各种水生生物形成一定的 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 重叠，表现为 关系。蒙古鲌等大中型鱼类通过 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 个营养级，其能量根本上来自于该食物网中的 。
(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 ，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 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 。
【答案】(1) 垂直 生态位 种间竞争 捕食
(2) 3/三 浮游植物（或“浮游植物固定的太阳能”）
(3) 大中型鱼类（或“鲢、鳙和蒙古鲌等大中型鱼类”） 迁入 环境容纳量（或“K 值”）
【分析】食物链反映的是生产者与消费者之间吃与被吃的关系，所以食物链中不应该出现分解者和非生物
部分。食物链的正确写法是：生产者→初级消费者→次级消费者…注意起始点是生产者。
【详解】（1）群落的分层即为群落的垂直结构。分析食物网可以发现，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。结合食物网和数据表提供的信息可以发现，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）由食物网可知，长江江豚占据了第三、第四、第五等三个营养级。在该食物网中，所有能量均根本
上来自于浮游植物，也可描述为“浮游植物固定的太阳能”。
（3）结合生物量数据表和食物网可知，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，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”这一措施的目标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。“迁入”为生态学专业术语。题干信息显示：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”。
2、（2023·湖南·高考真题）濒危植物云南红豆杉（以下称红豆杉）是喜阳喜湿高大乔木，郁闭度对其生长
有重要影响。研究人员对某区域无人为干扰生境和人为干扰生境的红豆杉野生种群开展了调查研究。选择
2
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性采伐和放牧等人为干扰使部分上层乔木遭破坏，但尚余主要上层乔木，保持原有生境特点。无人为干扰
生境下红豆杉野生种群年龄结构的调查结果如图所示。回答下列问题：
(1)调查红豆杉野生种群密度时，样方面积最合适的是400m2,理由是 。由图可知，无人为干扰生境中
红豆杉种群年龄结构类型为 。
(2)调查发现人为干扰生境中，树龄≤5 年幼苗的比例低于无人为干扰生境，可能的原因是 。分析
表明，人为干扰生境中6~25 年树龄红豆杉的比例比无人为干扰生境高11%可能的原因是 。
选择性采伐与红豆杉生态位重叠度 （填“高”或“低”）的部分植物，有利于红豆杉野生种群的
自然更新。
(3)关于红豆杉种群动态变化及保护的说法，下列叙述正确的是( )
①选择性采伐和放牧等会改变红豆杉林的群落结构和群落演替速度
②在无人为干扰生境中播撒红豆杉种子将提高6~25 年树龄植株的比例
③气温、干旱和火灾是影响红豆杉种群密度的非密度制约因素
④气候变湿润后可改变红豆杉的种群结构并增加种群数量
⑤保护红豆杉野生种群最有效的措施是人工繁育
【答案】(1) 红豆杉属于高大乔木，且是濒危植物
增长型
(2) 选择性采伐和放牧等人为干扰使部分上层乔木遭破坏，导致郁闭度下降，土壤湿度下降不利于幼
苗的生长
人为干扰生境下6~25 年树龄的个体获得更多的阳光，有利于其生长
高
(3)①③④
3
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【分析】样方法也是调查种群密度的常用方法：
1、具体方法：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，对每个样方内的个体计数，计算出其
种群密度。
2、调查对象：植物昆虫卵活动能力弱、活动范围小的动物，如蚜虫、跳蝻等。
3、取样方法：五点取样法、等距取样法。
【详解】（1）红豆杉属于高大乔木，且是濒危植物，因此调查其种群密度时，应选取较大样方面积。由
题图可知，树龄≤5 的幼苗所占比例大，而老年树龄个体所占比例小，年龄结构呈现为增长型。
（2）郁闭度是指林冠层遮蔽地面的程度，由题意可知，选择性采伐和放牧等人为干扰使部分上层乔木遭
破坏，导致郁闭度下降，土壤湿度下降不利于幼苗的生长。
人为干扰生境中6~25 年树龄红豆杉的比例比无人为干扰生境中6~25 年树龄红豆杉的比例高11 可能是人为
干扰生境下6-25 年树龄的个体能获得更多的阳光，有利于其生长。
若要有利于红豆杉野生种群的自然更新应选择性采伐与红豆杉生态位重叠度高的部分植物，从而减少竞争。
（3）①选择性采伐和放牧等等人类活动会改变红豆杉林的群落结构和群落演替速度，①正确；
②在无人为干扰生境中播撒红豆杉种子将提高0~5 年树龄植株比例，②错误；
③气温、干旱和火灾等自然因素属于非密度制约因素，③正确；
④由题意可知，红豆杉是喜阳喜湿高大乔木，气候变湿润后可改变红豆杉的种群结构并增加种群数量，④
正确；
⑤保护红豆杉野生种群最有效的措施是建立自然保护区，⑤错误。
故选①③④。
3、（2023·湖北·高考真题）我国是世界上雪豹数量最多的国家，并且拥有全球面积最大的雪豹栖息地，岩
羊和牦牛是雪豹的主要捕食对象。雪豹分布在青藏高原及其周边国家和地区，是山地地区生物多样性的旗
舰物种。随着社会发展，雪豹生存面临着越来越多的威胁因素，如栖息地丧失、食物减少、气候变化以及
人为捕猎等。1972 年雪豹被世界自然保护联盟列为濒危动物。气候变化可使山地物种栖息地丧失和生境破
碎化程度加剧。模型模拟预测结果显示，影响雪豹潜在适宜生境分布的主要环境因子包括：两种气候变量
（年平均气温和最冷月最低温度），两种地形变量（海拔和坡度）和一种水文变量（距离最近河流的距
离）。回答下列问题：
(1)根据材料信息，写出一条食物链 。
(2)如果气候变化持续加剧，雪豹种群可能会面临 的风险，原因是 。
(3)习近平总书记在二十大报告中提出了“实施生物多样性保护重大工程”。保护生物多样性的意义是
（回答一点即可）。根据上述材料，你认为对雪豹物种进行保护的有效措施有 和 等。
【答案】(1)草→牦牛→雪豹/草→岩羊→雪豹
4
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(2) 灭绝 气候变化持续加剧，会影响雪豹栖息地内植被生长，食物减少，进而导致栖息地丧失和
生境破碎化程度加剧，雪豹种群数量减少
(3) 保护生物多样性对于维持生态系统稳定性具有重要意义，或保护生物多样性可以为人类的生存和
发展提供物质条件。 建立自然保护区 建立雪豹繁育中心
【分析】岩羊和牦牛是雪豹的主要捕食对象，而岩羊和牦牛都是食草动物。
【详解】（1）“岩羊和牦牛是雪豹的主要捕食对象”，据此可以写出食物链：草→牦牛→雪豹；草→岩
羊→雪豹。
（2）气候变化持续加剧，会影响雪豹栖息地内植被生长，食物减少，进而导致栖息地丧失和生境破碎化
程度加剧，雪豹种群数量减少，面临灭绝的风险。
（3）生物多样性有直接价值、间接价值和潜在价值，生物多样性对于维持生态系统稳定性具有重要意义，
奠定了人类文明形成的物质条件，是人类赖以生存和发展的基础。
可以通过建立自然保护区，改善雪豹的栖息环境，建立雪豹繁育中心等对雪豹物种进行保护。
生物与环境模块的简答题中常常涉及基础文字类和原因分析类：
①基础文字类题型：不需借助其他形式，以纯文字的形式呈现问题的一种常见题型。考查内容涉及生
物学的基本概念、基本原理和规律及理论、结论性语言等，遍布各个板块。该题型主要考查学生的识
记能力、理解能力及原理和规律的应用能力等。这类题目在高考试题中也常出现，并且一般比较容易
得分。
【答题指导】若此类题目直接考查概念、原理或规律等，注意用课本专业术语规范回答。
若题目文字信息较多时，要注意充分理解题中相关信息，进行快速分析、判断和迁移，确定试题考查
的主要生物学的概念、原理和规律等相关知识，然后做出完整规范的解答。对于这类题型，可按以下
思路解题：阅读理解文字材料，筛选有效信息，联系课本确定答题依据的概念与原理等，联系材料组
织答案。
②原因分析类：一般根据题中文字信息或图文信息结合分析实验现象或结果产生的原因。答案依据有的
就是课本中的结论性语句或原理、规律等；有的是将课本中的理论及规律等迁移到新情景的题目中解
题。
【答题指导】一般性原因分析题依据是课本中的原理、理论或规律等。难度较大的是分析新情境下结
果的成因，思路为：条件→过程→结果即因果链条，根据情况也可以逆推，即结果→过程→条件，然
后顺答。思路找到后再组织语言，规范准确答题。
1．生境是指物种或物种群体赖以生存的生态环境，生境多样性是生物多样性的基础。生境破碎化又称栖
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息地碎片化，是指原来连续成片的生境，由于人类建设活动的破坏和干扰，被分割、破碎，形成分散、孤
立的岛状生境或生境碎片的现象。
(1)下图表示互花米草生境中的食物关系。
①上图包含的生态系统成分有 种， 是该生态系统的初级生产量。
②若斑嘴鸭摄食泥鳅和红螯螯虾的比例为1：2，则斑嘴鸭每增加20kJ 的同化量，按10%的能量传递效率
计算， 通过食物网需要消耗生产者的同化量 （填“等于”、“大于”或“小于”）2000kJ。
(2)科学家在不同生境与养殖模式下统计红螯螯虾与当地的中华绒鳌蟹存活率，结果如下表。
生境类型
红螯螯虾存活率（%）
中华绒螯蟹存活率（%）
单养
混养
单养
混养
洞穴型
63.8
76.7
47.3
14.0
角落型
48.7
23.0
35.7
40.0
空旷型
18.3
34.3
20.3
6.7
①生境破碎化 （填“会”或“不会”）改变群落演替的速度和方向。
②由上表得出，在混养时中华绒鳌蟹更适合在 的生境下养殖。
(3)沉水植物具有重要的生态价值。为探究红螯螯虾对沉水植物可能造成的影响，研究人员以三种沉水植物
为供试材料，检测不同体长红螯螯虾对其取食的情况，结果如下图。
①此研究的可变因素是 ，通过计算比较各组 ，可得出95mm 体长红螯螯虾对三种沉水
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植物的具体影响是 。
②根据上述的研究，请简述应如何看待红螯螯虾的引进。 。
【答案】(1) 4 互花米草、盐蒿和微体藻类同化的能量 小于
(2) 会 角落型
(3) 沉水植物的种类和不同体长红螯螯虾 （试验结束生物量-试验初始生物量）/试验初始生物量
红螯螯虾的存在不利于沉水植物的生长,其中对轮叶黑藻影响最为显著。 可以引进，但需加强管理，
防止逃逸，避免造成生物入侵。
【分析】生态系统的结构包括生态系统的成分和食物链、食物网两部分。生态系统的成分包括非生物的物
质和能量，生产者，消费者和分解者。食物链和食物网是生态系统的营养结构。
【详解】（1）①生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，上图中互花米草、
盐蒿、微体藻类等属于生产者，泥鳅、斑嘴鸭、红鳌螯虾等属于消费者，泥鳅、红鳌螯虾也能以有机腐殖
质为食，也可以是分解者，有机腐殖质属于非生物的物质和能量，因此上图包含的生态系统成分有4 种。
初级生产量是指单位时间和单位面积上的绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量，互花
米草、盐蒿和微体藻类同化的能量是该生态系统的初级生产量。
②若斑嘴鸭摄食泥鳅和红螯螯虾的比例为1：2，则斑嘴鸭每增加20kJ 的同化量，即营养级之间的传递效
率为10%，则消耗泥鳅和红螯螯虾的能量分别为20×1/3÷10%+20×2/3÷10%=200kJ，再依据能量传递效率为
10%，则通过食物网需要消耗生产者的同化量为200÷10%=2000kJ，但由于泥鳅和红螯螯虾还可以从有机腐
殖质中获取能量，因此 通过食物网需要消耗生产者的同化量小于2000kJ。
（2）①生境破碎化指的是自然生态环境由于人为因素而被分割成许多小块的现象，这种现象会对生物多
样性和生态系统功能产生负面影响，同时也会影响群落演替的速度和方向。
②科学家在不同生境与养殖模式下统计克氏原螯虾与中华绒鳌蟹存活率，由表格可以看出，就是混养的情
况下，在角落型的生境下，中华绒鳌蟹的存活率最高，更适合中华绒鳌蟹养殖。
（3）①本实验是探究红螯螯虾对沉水植物可能造成的影响，研究人员以三种沉水植物为供试材料，检测
不同体长红螯螯虾对其取食的情况，本实验的自变量（可变因素）是沉水植物的种类和不同体长红螯螯虾。
通过比较各组（试验结束生物量-试验初始生物量）/试验初始生物量，说明红螯螯虾的存在不利于沉水植
物的生长，图中可以看出，轮叶黑藻的影响最为显著。
②红螯螯虾作为一种外来物种，其引入可能会对当地生态系统产生一定的影响，引进外来物种时，要注
意需加强管理，防止逃逸，避免造成生物入侵。
2．黑龙江南瓮河国家级自然保护区是我国纬度最高、面积最大的寒温带森林湿地自然保护区。这里集原
始森林、草甸、湖泊、湿地、溪流等多种自然资源为一体，景观纷呈，物种多样。作为北方针叶林中的
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“巨兽”，驼鹿几乎没有天敌。在国家政策的严格保护下，它们自由繁衍生息，在南瓮河自然保护区等地
的种群数量增长非常迅速。回答下列问题：
(1)驼鹿是一种能上山、能下河的大型食草动物，它在吃草的过程中，会将水生植物薅出，一部分水生植物
会顺着水流传播到下游地区，另一部分水生植物则会挂在其头角上，随驼鹿翻山越岭来到另一条河流中生
长，这对植物和驼鹿自身具有的意义是 ；在生态系统中，驼鹿还具有的作用是 。
(2)没有天敌，驼鹿繁殖迅速，这意味着其即将面临 的问题。种群密度受多种因素的影响，
直接影响该驼鹿种群密度的因素有 。气温、火灾、地震等属于驼鹿的非密度制约因素，
原因是 。
(3)科学家研究预测了驼鹿种群数量与种群瞬时增长量的变化规律，结果如图所示。由曲线可知，驼鹿种群
数量在20～80 万头范围内时，随种群数量增加，驼鹿种群增长速率 ，当超过80 万头后，
种群数量会 。
【答案】(1) 实现对水生植物的传播及对自身的迁移和扩散，有利于其种群的发展 加快物质循环
(2) 栖息地饱和（驼鹿种群数量大于K 值） 出生率和死亡率，迁入率和迁出率 气候因素和
自然灾害对驼鹿种群的作用强度与该种群的密度无关
(3) 先升高后降低 下降
【分析】1、种群的数量特征：
①种群密度:种群最基本的数量特征；②出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群数量变化的主要因素；
③年龄结构和性别比例，预测种群数量变化的主要依据一般根据年龄结构，性别比例在一定程度上影响种
群密度。
2、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是相关的。例如，同样是缺
少食物，种群密度越高，该种群受食物短缺的影响就越大，因此，这些因素称为密度制约因素。而气温和
干旱等气候因素以及地震，火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关，因此被称为非密度
制约因素。例如，在遭遇寒流时，有些昆虫种群不论其种群密度高低，所有个体都会死亡。
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3、识图分析可知，种群瞬时增长量可表示增长速率，该种群瞬时增长量大于0 时，种群数量将上升，在种
群数量为20～80 万时随种群数量增加，种群增长速率先升高后降低，当超过80 万头后，种群增长速率为
负值，故群种数量会下降。
【详解】（1）驼鹿是一种能上山、能下河的大型食草动物，它在吃草的过程中，会将水生植物薅出，一
部分水生植物会顺着水流传播到下游地区，另一部水生植物则会挂在其头角上，随驼鹿翻山越岭来到另一
条河流中生长，说明驼鹿可以将水生植物带到其他地方进行繁衍。另外，驼鹿能翻山越岭到其他区域生活，
说明其能随着季节而迁徙，并使自己与其他地区的驼鹿进行基因交流，从而使自己的种群得以扩散壮大。
在生态系统中，驼鹿作为消费者能够加快生态系统的物质循环。
（2）没有天敌，驼鹿繁殖迅速，驼鹿的种群数量会迅速增加，这导致驼鹿种群数量会大于K 值，受到食
物和空间的限制，面临栖息地饱和的问题。种群密度受多种因素的影响，出生率和死亡率、迁入率和迁出
率是决定种群数量变化的主要因素，因此直接影响该驼鹿种群密度的因素有出生率和死亡率，迁入率和迁
出率。气温、火灾、地震等属于驼鹿的非密度制约因素，这些因素对种群的作用强度与该种群的密度无关，
因此被称为非密度制约因素。
（3）种群瞬时增长量可表示增长速率，该种群瞬时增长量大于0 时，种群数量将上升，在种群数量为20
～80 万时随种群数量增加，种群增长速率先升高后降低，当超过80 万头后，种群增长速率为负值，故群
种数量会下降。
3．贵州从江的稻—鱼—鸭绿色生态系统传承了上千年。每年春天谷雨时节，秧苗插入稻田，鱼苗跟着放
进去，鱼苗长到两三寸再放入锥鸭，鸭取食鱼和水稻害虫，鱼、鸭取食浮游藻类和杂草，不用喷洒农药，
还搅动土壤为稻田松土，其粪便又是水稻生长上好的有机肥。实现了“一水多用、一田多收、一户多业”
的综合效益，被列为全球重要农业文化遗产。该生态系统中部分能量值（单位：106kJ）如表所示（净同化
量=同化量-呼吸作用消耗量）。据此回答下列问题：
净同化
量
呼吸作用消耗量
流向分解者
未利用
浮游藻类和杂草
120
70
25
60
鱼
8
17
2
1
(1)请写出该生态系统中的食物网 ，食物网中没有体现的生态系统成分是 。鱼、鸭的粪
便能使水稻增产的原因是 。
(2)鱼用于生长、发育、繁殖的能量值为 kJ，浮游藻类和杂草传递给鸭的是 kJ，鱼到鸭
的能量传递效率为 。
(3)从生态系统稳定性的角度分析，该类型的生态系统不用农药也不会发生严重虫灾的原因 是，
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该生态系统能实现“一水多用、一田多收、一户多业”的综合效益，主要遵循了生态工程的 原
理。
【答案】(1)
分解者和非生物的物质和能量 鱼、鸭
的粪便为水稻生长提供了许多有机肥，有机肥被分解者的分解作用分解为无机盐等的过程中产生二氧化碳，
其中水稻可以吸收无机盐和二氧化碳促进光合作用，进而使其增产
(2) 8×106 10×106 20%
(3) 该生态系统中物种丰富度高，营养结构复杂，因而具有较高的自我调节能力，提高了生态系统的
稳定性。 自生和整体
【分析】1、生态系统的结构由组成成分及营养结构两部分组成，生态系统的组成成分是指生产者、消费
者、分解者和非生物的物质和能量，食物链和食物网是生态系统的营养结构。
2、初级消费者摄入量包括粪便量和次级消费者同化量，同化量又包括呼吸作用以热能形式散失的量和用
于生长、发育和繁殖的量，生长、发育和繁殖的量又分为流向下一营养级的量和被分解者利用的量。
【详解】（1）题意显示，鸭取食鱼和水稻害虫，鱼、鸭取食浮游藻类和杂草，因此，该生态系统中的食
物网可表示为
。 生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量，生产者、
消费者和分解者，食物网中包含的生物成分是生产者和消费者，没有体现的生态系统成分是分解者和非生
物的物质和能量， 鱼、鸭的粪便为水稻生长提供了许多有机肥，有机肥被分解者的分解作用分解为无机
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盐等的过程中产生二氧化碳，其中水稻可以吸收无机盐和二氧化碳促进光合作用，进而使其增产，另外鸭
的游动还搅动土壤为稻田松土，促进了根系的呼吸作用，促进了无机盐的吸收，进而实现增产。
（2） 鱼用于生长、发育、繁殖的能量值为8×106kJ，结合表格信息可知，浮游藻类和杂草传递给鸭的是
120-25-60-（8+17）=10×106kJ，鱼流向鸭的能量为8-2-1=5×106kJ，因此鱼到鸭的能量传递效率为5÷
（8+17）=20%。
（3）从生态系统稳定性的角度分析，该类型的生态系统能够获得更多产品， 增加收益；减少化肥农药等
使用， 减少环境污染。该类型的生态系统不用农药也不会发生严重虫灾的原因是由于该生态系统中物种
丰富度高，营养结构复杂，因而具有较高的自我调节能力，进而可通过生物之间的相互制约使得害虫处于
经济阈值之下，因而避免了农药的使用，同时也不会发生虫灾。该生态系统能实现“一水多用、一田多收、
一户多业”的综合效益，主要遵循了生态工程的自生和整体原理，实现了自然、社会和经济的协调发展。
4．通过几十年的植树造林，尤其是近几年国家“山水林田湖草沙”“科尔沁沙地歼灭战”等重点区域生
态环境建设项目的落地，原本没有植被覆盖的科尔沁沙地的生态系统日臻完备，建立了由植物（生产者）、
动物（消费者）、微生物（分解者）组成的自然界“三物循环”生态模式。研究人员发现科尔沁沙地新物
种、新记录种的数量将有望刷新，这充分说明该地区生态环境的良性变化和沙地生境的独特魅力。回答下
列问题：
(1)请写出一项有利于沙地生态良性发展的措施： 。
(2)经重建后的科尔沁沙地以其丰富的植被类型吸引了大量的昆虫和鸟类在此栖息繁殖，体现植物对动物的
作用是 。
(3)科尔沁沙地生态环境的良性变化属于群落的初生演替，请根据题意写出原因 。
(4)经过治理，如今的科尔沁沙地在涵养水源、改善环境等方面具有重要作用，同时也成为国人旅游的胜地，
这体现了生物多样性的 价值。
(5)随着科尔沁沙地生态环境的改善，生物多样性也在逐渐增加，出现了很多之前不存在的生物，也成功建
立了更加完整的食物链和食物网。科研人员统计调查到科尔沁沙地的部分生物，绘制了如图所示的食物网。
①图中的生物构成了 条食物链，其中处于次级消费者的生物有 。
②若某种大型肉食性动物迁入到这个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加，但生态系统中食
物链的营养级数量一般不会太多，原因是 。
【答案】(1)结合当地生态特点，选择适宜树种种植
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(2)植物为动物提供多种多样的栖息空间和食物条件
(3)科尔沁沙地原本没有植被覆盖，也没有种子或其他繁殖体
(4)间接和直接
(5) 2 蚁狮、沙蜥 生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营
养级的能量较少
【分析】能量通过食物链和食物网逐级传递，太阳能是所有生命活动的能量来源。它通过绿色植物的光合
作用进入生态系统，然后从绿色植物转移到各种消费者．能量流动的特点是：1.单向流动--生态系统内部各
部分通过各种途径放散到环境中的能量，再不能为其他生物所利用；2.逐级递减--生态系统中各部分所固定
的能量是逐级递减的。一般情况下，愈向食物链的后端，生物体的数目愈少，这样便形成一种金字塔形的
营养级关系。
【详解】（1）结合当地生态特点，选择适宜树种种植，有利于沙地生态良性发展。
（2）经重建后的科尔沁沙地以其丰富的植被类型吸引了大量的鸟类和鱼类在此栖息繁殖，说明植物能为
动物提供食物和栖息地，因此植物的分布能直接影响与之有关系的动物的分布。
（3）科尔沁沙地原本没有植被覆盖，也没有种子或其他繁殖体，因此科尔沁沙地生态环境的良性变化属
于群落的初生演替。
（4）湿地在涵养水源、改善环境等方面具有重要作用，体现了生物多样性的间接价值；湿地成为国人旅
游的好去处，这体现了生物多样性的直接价值。
（5）图中的生物构成了沙拐枣→蚂蚁→蚁狮→沙蜥，沙拐枣→蚂蚁→沙蜥，两条食物链，其中处于次级
消费者的生物有蚁狮、沙蜥。生产者固定的太阳能总量是流入一个生态系统的总能量｡能量在沿着食物链
和食物网流动的过程中，各个营养级的生物都会通过自身的呼吸作用而消耗一部分能量（以热能的形式散
失），余下的用于生长发育和繁殖等生命活动的能量中，也有一部分随着残枝败叶或遗体残骸等被分解者
分解释放出来而不能输入到下一营养级，即生产者固定的能量在沿食物链流动的过程中大部分损失了，传
递到下一营养级的能量较少，能量流动的特点为单向流动、逐级递减，相邻两个营养级之间的能量传递效
率为10%-20%，因此食物链中的营养级数量一般不会太多。
5．为探究外来物种入侵的原因，研究者在加拿大一枝黄花（SC）入侵地以其入侵不同阶段的植物群落为
研究对象，对本土植物物种常见优势种的生态位变化进行了定量分析，如下表所示，请回答下列问题。
表：不同入侵梯度样地中常见本土植物的生态位宽度
本土植物物
种
SC 入侵梯度（株数/m²）
0
5~7
11~13
>18
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①野老鹳草
0.6753
0.4864
0.3955
0.1991
②禺毛茛
0.2000
0.3827
0.3997
0.4894
③天胡荽
0.2982
0.3476
0.3816
0.4503
④蛇含委陵
菜
0.3875
0.4727
0.4869
0.5878
⑤细柄草
0.6979
0.6864
0.7885
0.8715
⑥白茅
0.7695
0.5438
0.4660
0.3839
⑦雀稗
0.8876
0.4648
0.2810
0.1993
(1)区别不同群落的重要特征是 ，可用丰富度反映其数量。要研究某
物种在群落中的生态位，通常要研究其所处的空间位置、占用资源的情况以及 等。
(2)由表中数据可得，随 SC 入侵密度逐渐增加， （填表中序号）的生态位宽度明显减少，
这说明 。
(3)研究者测量了上述几种植物体内氮元素的含量，发现 SC 体内氮元素含量远高于生态位宽度明显减少的
植物，据此可初步推测 SC 能成功入侵的原因是 。为进一步验证该推测，科研人员探究了
氮元素（用铵态氮处理，单位：mmo1/L）对 SC 地下部分和地上部分生物量的影响，部分结果如下图
（对照组用 10mmol/L 铵态氮处理）所示。
实验结果表明，SC 能成功入侵的机制是： ，从而提高自身的环境适应能
力。
(4)相关部门接收到SC 的举报信息后，一般采取的措施为在其种子成熟前连根拔出，分析其原因为
。
(5)下表为食物链“草→鼠→鹰”中各种群一年间的能量流动情况（单位：107kJ·a⁻¹）。
种
同化的
用于生长、发育
呼吸消耗
传递给分解
传递给下
未被利
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群
总能量
和繁殖的能量
者
一营养级
用的能量
草
69.5
7.0
19.0
45.5
鼠
19.0
9.0
1.0
4.5
鹰
3.5
1.0
2.5
微量不计
无
据表分析，草用于生长、发育和繁殖的能量是 107kJ⋅a⁻¹。植物的“气味”提供可采食的信息，说
明了信息传递在生态系统中的作用是 。
【答案】(1) 物种组成 种间关系
(2) ①⑥⑦ 入侵种与①⑥⑦生态位重叠度大，种间竞争激烈
(3) SC 的根系发达，氮元素的积累能力强 在低氮环境中，促进地下部分生长扩大吸收氮的面积，
在高氮环境中，促进地上部分生长来增加光合面积
(4)有效减少种子传播，避免其无性繁殖
(5) 71.5 调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定或能影响群落演替
【分析】1、群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，其研究内容包括群落的边界和范
围、群落的物种组成、种间关系、群落演替、生态位、空间结构、群落演替等。
2、生态位是指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，研究植物的生态位，需要研究的方面有它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度以及它
与其他物种的关系等；各种生物都占据着相对稳定的生态位，有利于不同生物充分利用环境资源。
【详解】（1）物种组成是区分不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素；生态位是指物种
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，以及种间关系等，可见要研究某物种在
群落中的生态位，通常要研究其所处的空间位置、占用资源的情况以及种间关系等。
（2）根据表格数据可知，随着SC 入侵梯度增加，①⑥⑦数量逐渐减少，说明其生态位宽度明显减少，说
明①⑥⑦与SC 的生态位有较大重叠，SC 与它们之间的种间竞争强烈。
（3）植物体通过根系吸收氮素，根据题意SC 体内氮元素含量远高于生态位宽度明显减少的植物，可能是
SC（的根系发达）氮元素的积累能力强，使其在竞争中占有优势，使其数量增加，生态位扩大。据图可知，
在低氮条件下，地下生物量大于对照组，说明可促进地下部分的生长来扩大其吸收氮的面积；在高氮条件
下，地上生物量增加，推测其通过促进地上部分生长来增加光合面积，从而提高自身的环境适应能力。
（4）加拿大一枝黄花（SC）根状茎发达，传播速度快，与周围植物争夺阳光和肥料，对生物多样性造成
严重威胁。因此为清除该植物，可在种子成熟前，连根拔除，有效减少种子传播；通过根（无性繁殖器
官）拔除后，可避免其无性繁殖。
（5）据表分析，草用于生长、发育和繁殖的能量为草的同化量-草呼吸作用消耗的能量或流入下一营养级
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（鼠）中的能量+分解者分解的能量+未被利用的能量，即（ 7.0+19.0+45.5）×107=71.5×107kJ⋅a-1；“气
味”提供可采食的信息属于化学信息，说明了信息传递在生态系统中的作用是调节生物的种间关系，以维
持生态系统的稳定或能影响群落演替。
6．为了践行“绿水青山就是金山银山”的生态理念，很多城市利用人工湿地，构建了藻菌共生污水净化
系统，对生活和工业污水进行净化处理。下图是藻菌共生污水净化系统进行废水处理的流程图。请回答下
列问题：
(1)人工湿地中，芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这些植物的分布体现了群落
的 结构，显著提高了 。
(2)厌氧池中的厌氧微生物的代谢类型是 ，它们在生态系统中的作用是 。
(3)经过氧化塘处理后，后部溶解氧的含量比前部溶解氧的含量 （填“多”或“少”），理由是
。
(4)若该人工湿地生态系统中沼虾仅以浮游藻类为食。科研人员对沼虾的能量流动情况进行分析，结果如下
表[单位：kJ/（cm2⋅a）]。
浮游藻类同化的
能量
沼虾摄入浮游藻类
的能量
沼虾粪便中的
能量
沼虾用于生长、发育和繁
殖的能量
沼虾呼吸作用散失
的能量
150
50
26
？
21
据表分析，沼虾用于生长、发育和繁殖的能量是 kJ/（cm2⋅a）。
(5)虽然人工湿地对城市生态的调节起重要作用，但不能仅仅依靠人工湿地对污水的净化，还应该加强对污
染源的控制，理由是 。
【答案】(1) 垂直 群落利用阳光等环境资源的能力
(2) 异养厌氧型 将动植物遗体和动物的粪便分解成无机物
(3) 多 后部水中的有机物少，分解者消耗的氧气少；氧化塘内的植物进行光合作用，使后部水中
溶解氧的含量增多
(4)3
(5)生态系统的自我调节能力是有限的
【分析】1、能量流动是指生态系统中能量的输入（通过植物的光合作用把光能转化成化学能）、传递
（流入下一营养级，流入分解者）和散失（各生物的呼吸作用散失）的过程。
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2、下一营养级的能量来源于上一营养级，各营养级的能量有三个去向：①该生物呼吸作用散失；②流入
下一营养级；③流入分解者。营养级越多，能量流动中消耗的能量就越多，所以，营养级越高，储能越少，
个体数量越少。因此，在生态系统中，对生物的个体数量起决定作用的是生态系统中的能量；这就决定了：
大多数食物链一般只有3-4 个营养级；
3、一般来说：输入到下一营养级的能量中，只有10%-20%的能量能流入下一营养级。
【详解】（1）人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这些植物的分
布体现了群落的垂直结构，显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
（2）厌氧池中，起主要作用的是厌氧微生物，代谢类型为异养厌氧型，它们在生态系统中作为分解者对
物质循环起着不可或缺的作用，将动植物遗体和动物的粪便分解成无机物。
（3）经过氧化塘处理后，其后部溶解氧的含量比前部溶解氧的含量多，因为后部水中的有机物少，分解
者消耗的氧气少；同时氧化塘内的植物进行光合作用，使后部水中溶解氧的含量增多。
（4）据表分析，沼虾用于生长发育和繁殖的能量=同化量-呼吸量=摄入量-粪便量-呼吸量=50-26-
21=3kJ/（cm2⋅a）。
（5）生态系统的自我调节能力是有限的，不能仅仅依靠人工湿地对污水的净化，还应该加强对污染源的
控制。
7．镉（Cd）造成的水体污染已成为世界各国共同关注的环境问题。科研人员为筛选适合华北某地区Cd 污
染修复的水生植物，用不同浓度Cd 溶液处理本地沉水植物和浮水植物，并检测不同浓度Cd 溶液下两类植
物的生长量和单位干重Cd 的含量，结果如下图1 所示。
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回答下列问题：
(1)治理污染优先选择本地物种；这主要遵循了生态工程建设的 原理。由图1 可知，水体Cd 浓度
较大时，应选 植物用于修复水体，依据是 。
(2)为了进一步筛选，研究人员从Cd 污染水体中取底泥，分别栽培苦藻、灯笼藻和眼子菜，并测定不同部
位的富集系数（代表富集能力）和迁移系数（指由地下部分向地上部分的迁移能力），结果如图2 所示。
根据研究结果，若要采用及时收割地上部分并无害化处理以达到修复目的，则应选择 作为最佳植
物，主要原因是 。
(3)除了植物修复技术外，目前还有通过微生物对含Cd 水体进行修复的相关技术，你认为植物修复具有的
显著优势是 。经历一段时间的修复，Cd 污染物含量显著下降至符合国家标准后，该地被
打造成湿地公园，既可休闲娱乐又能优化环境，这体现了生物多样性的 价值。
(4)以沉水植物为食的动物称为初级消费者，下表是初级消费者能量流动情况：
项目
摄入量J/（hm2·a）
粪便量J/（hm2·a）
呼吸量J/（hm2·a）
初级消费者
1.06×109
3×108
7.1×108
次级消费者
3.9×107
1.9×106
2.18×107
据表可知初级消费者同化的能量中不经次级消费者的任何作用而直接流向分解者的能量最多为 。
【答案】(1) 协调 沉水 在 Cd 浓度较大时，沉水植物吸收总量大于浮游植物
(2) 苦藻 苦藻地上部分富集能力和迁移能力较强
(3) 便于将含 Cd 的生物材料打捞并运出该生态系统 直接、间接
(4)1.1×107J/(hm2·a)
【分析】生物多样性的价值：①潜在价值，目前人类尚不清楚的价值；②间接价值，对生态系统起到重要
调节功能的价值，如森林和草地对水土的保持作用，湿地在蓄洪防旱、调节气候等方面的作用；③直接价
值，对人类有食用、药用和工业原料等实用意义的，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。
【详解】（1）治理污染优先选择本地物种，这主要是考虑了生物与环境、生物与生物的协调与适应，遵
循了生态工程建设的协调原理；随着Cd 浓度增大，沉水植物吸收总量大于浮游植物，说明水体Cd 浓度较
大时，应选沉水植物。
（2）结合图2 可知，苦藻地上部分富集能力和迁移能力较强，可作为及时收割地上部分并无害化处理以达
到修复目的的最佳植物。
（3）微生物修复技术是一种利用土著微生物或人工驯化的具有特定功能的微生物，在适宜环境条件下，
通过自身的代谢作用，降低土壤中有害污染物活性或降解成无害物质的修复技术，便于将含 Cd 的生物材
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料打捞并运出该生态系统；休闲娱乐属于生物多样性的直接价值，优化环境属于生物多样性的间接价值。
（4）初级消费者同化的能量=摄入量-粪便量=7.6×108，用于自身生长发育繁殖的能量=同化量-呼吸量
=7.6×108-7.1×108=5×107，不经次级消费者的任何作用而直接流向分解者的能量最多为5×107-
3.9×107=1.1×107J/(hm2·a)。
8．太湖是我国的五大淡水湖泊之一，分为梅梁湖湖区、东太湖湖区、贡湖湖区等多个湖区，湖中浮游生
物种类丰富。浮游甲壳动物是水生生态系统的重要组成部分，摄食藻类，同时又是许多鱼类的重要食物。
回答下列问题：
(1)水生生态系统的结构包括 、 两个方面。浮游甲壳动物在水生生态系统中的作用是
。
(2)科研人员分别在梅梁湖湖区和东太湖湖区采样，统计分析两个湖区的总氮量（TN）和总磷量（TP）以
及浮游甲壳动物的密度，结果如图 1 和图 2 所示。梅梁湖湖区的浮游甲壳动物密度明显高于东太湖湖区
的，其原因主要是 。若挺水水生植物大量生长，则浮游甲壳动物的密度会 （“升高”
或“降低”）。
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(3)随着太湖周边区域经济的发展，太湖的富营养化也逐渐加重。科研人员根据其他地区富营养化治理的经
验，向太湖引种高等挺水水生植物和鲢鱼、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 原理，同时还需要应用太阳能水生修复系统改善太湖水
质，增加水体溶氧量，其目的是 。
【答案】(1) 组成成分 食物链和食物网（或营养结构） 加快生态系统的物质循环
(2) 梅梁湖湖区的TN 和 TP 大于东太湖湖区的，更有利于藻类的生长和繁殖，使得梅梁湖湖区的浮
游甲壳动物的食物更加充裕 降低
(3) 自生 创造有益于太湖中生物组分的生长、发育、繁殖及它们形成互利共存关系的条件
【分析】 生态工程所遵循的原理：生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、
协调、循环、自生等生态学基本原理。
【详解】（1）生态系统的结构包括组成成分、食物链和食物网两个方面。浮游甲壳动物在水生生态系统
中属于消费者，其作用是能够加快生态系统的物质循环。
（2）浮游甲壳动物主要以藻类为食，N、P 等无机盐被藻类吸收后有利于藻类的生长和繁殖。梅梁湖湖区
的 TN 和 TP 大于东太湖湖区的，使得梅梁湖湖区浮游甲壳动物的食物更加充裕。高等水生植物与藻类
之间是种间竞争关系，通过与藻类竞争 N、P 等无机养分和光照，从而抑制藻类的生长和繁殖，使得浮游
甲壳动物的食物减少，导致其密度降低。
（3）高等挺水水生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、高等水生植物、浮游甲壳动物、鲢鱼、鳙鱼等通过种间竞争和捕食关系进行自
组织，实现系统结构和功能的协调，形成有序的整体，体现了生态工程的自生原理。同时，应用太阳能水
生修复系统改善太湖水质，增加水体溶氧量，以创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖及它们形成互利
共生关系的条件。
9．碳达峰和碳中和目标的提出是构建人类命运共同体的时代要求，增加碳存储是实现碳中和的重要举措。
被海洋捕获的碳称为蓝碳，滨海湿地是海岸带蓝碳生态系统的主体。
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回答下列问题：
(1)碳存储离不开碳循环。生态系统碳循环是指组成生物体的碳元素在 和 之间循环往复的过程。
(2)滨海湿地单位面积的蓝碳埋藏速率是陆地生态系统的15 倍，主要原因是湿地中饱和水环境使土壤微生
物处于 条件，导致土壤有机质分解速率 。
(3)为促进受损湿地的次生演替，提高湿地蓝碳储量，实施“退养还湿”生态修复工程如图1，测定盐沼湿
地不同植物群落的碳储量，发现翅碱蓬阶段为180.5kg·hm-2、芦苇阶段为3367.2kg·hm-2，说明在 的不同
阶段，盐沼湿地植被的碳储量差异很大。
(4)图2 是盐沼湿地中两种主要植物翅碱蓬、芦苇的示意图。据图分析可知，对促进海岸滩涂淤积，增加盐
沼湿地面积贡献度高的植物是 ，原因是 。
(5)当全球达到碳中和（净零排放）的目标时，地球上所有生产者固定的CO2应 （大于/小于/等于）全部
生物呼吸释放CO2的量。
【答案】(1) 生物群落 非生物环境
(2) 缺氧 较低
(3)群落（次生）演替
(4) 芦苇 根系发达，覆盖度更大（或芦苇的根系比翅碱蓬发达，且地上部分与地下部分的比值较
小），有利于保水
(5)大于
【分析】生态系统的碳循环过程为：碳元素在生物群落与无机环境之间是以二氧化碳的形式循环的，在生
物群落内是以含碳有机物的形式流动的。物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。
【详解】（1）生态系统碳循环是指组成生物体的碳元素在生物群落和无机环境之间循环往复的过程；
（2）由于湿地大部分时间处于静水水淹状态，即湿地中饱和水环境使土壤微生物处于缺氧条件，导致土
壤有机质分解速率较低，所以滨海湿地单位面积的碳埋藏速率是陆地生态系统的15 倍；
（3）湿地发生的演替是次生演替，测定盐沼湿地不同植物群落的碳储量，发现翅碱蓬阶段为
180.5kg·hm-2、芦苇阶段为3367.2kg·hm-2，说明在次生演替（群落演替）的不同阶段，盐沼湿地植被的碳
储量差异很大；
（4）分析图2 可知，与翅碱蓬相比，芦苇的根系发达，利于在滩涂环境下立地扎根，且地上部分与地下部
分的比值较小，有利于保水，所以是增加盐沼湿地面积贡献度高的植物；
（5）当全球达到碳中和（净零排放）的目标时，地球上所有生产者固定的CO2 应大于全部生物呼吸释放
CO2 的量。
10．杉木人工纯林近自然化改造是当前南方人工林区森林质量提升的重要方向之一。研究人员对华南地区
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近20 年生杉木人工林进行研究，调查数据如下表格，分析其自然更新的群落组成和结构。
指标
树种
杉木
地带性常绿阔叶树种
锥
浙江润
楠
罗浮柿
山乌桕
乔木层重要值
0.213
0.135
0.124
0.121
0.110
乔木层
树
种占比
林冠上层(≥25 m)
无
有
—
有
有
主林冠层(15~20 m)
31%
13%
—
28%
—
亚林冠层(10~15 m)
29%
13%
—
24%
—
林冠下层(5~10 m)
27%
7%
14%
27%
—
更新层(≤5 m)
无
<5%
39%
9%
<5%
注：表格中“—”表示调查中没有相应数据记录，重要值表示物种的优势程度，值越大，越有优势，不同
物种之间重要值可以累加。
回答下列问题：
(1)研究人员对自然更新的杉木人工林进行研究，为纯林改造提供解决思路，这体现了生物多样性的
价值。
(2)通过对杉木在乔木层中的占比和重要值进行调查，明确杉木在该群落中的地位和作用，这是从
角度对杉木进行研究。从调查数据分析杉木在竞争中处于劣势，根据表格数据，得出该观点的依据是
。根据以上分析，该群落最终很可能会演变成 群落。
(3)根据本研究的结果，从群落物种组成和空间结构上提出对现有人工纯杉木林的改造建议是
。
【答案】(1)直接
(2) 生态位 林冠上层和更新层都没有杉木，分布有地带性常绿阔叶树种 常绿阔叶林
(3)人工纯杉木林可以结合种植一些锥等地带性常绿阔叶树种，形成更复杂的垂直结构，增加物种数目，提
高自我调节能力，从而提高生态系统的稳定性
【分析】1、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。
2、次生演替原来有的植被虽然已经不存在，但是原来有的土壤基本保留，甚至还保留有植物的种子和其
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他繁殖体的地方发生的演替。
【详解】（1） 生物多样性的价值直接价值是指对人类有食用、药用和工业原料等使用意义，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，故研究人员对自然更新的杉木人工林进行研究，为纯林
改造提供解决思路，这体现了生物多样性的直接价值。
（2） 通过对杉木在乔木层中的占比和重要值进行调查，明确杉木在该群落中的地位和作用，这是从生态
位角度对杉木进行研究。分析表格数据可知，林冠上层和更新层都没有杉木，分布有地带性常绿阔叶树种，
由此推测杉木在竞争中处于劣势，则该群落最终很可能会演变成常绿阔叶林群落。
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