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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 。
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
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
2
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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
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。
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。
3
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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
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。
4
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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
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。 。
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
“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 。
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，
5
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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，
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。
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。
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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 。
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
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。
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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
群
同化的
总能量
用于生长、发育
和繁殖的能量
呼吸消耗
传递给分解
者
传递给下
一营养级
未被利
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 。
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
。
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(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 。
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。
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 。
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(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 。
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 。
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。
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
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。
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(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
。
13
