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4.生物与环境
[分值：70 分]
1．(18 分)贫困和生态系统退化一直是威胁区域可持续性发展的重大挑战，某研究团队基于
黄土高原羊圈沟小流域的研究，提出“坡面和小流域生态修复模式”。研究发现，从坡顶到
坡底土地利用为林地—草地—耕地的结构具有较好的土壤养分保持能力和水土保持效果。
(1)区分林地和草地群落的重要特征是________。与草地群落相比，林地群落中的动物分层
现象较为________(填“简单”或“复杂”)，原因是__________________________________。
(2)治理前，该生态系统的抵抗力稳定性低，原因是_________________________________。
通过生态修复，该生态系统的抵抗力稳定性得到提高。人类对坡面和小流域的生态修复说明
人类活动对群落演替的影响是______________________________________。研究团队认为，
治理时应注意当地百姓对经济方面的需求，这体现生态工程建设应遵循________原理。
(3)团队另外发现科学疏伐可以优化人工刺槐林的林分结构(树木在树林中的分布状态)，并能
够通过控制植被蒸腾耗水量来调节土壤水分，研究结果见表(净初级生产力是指生产者能用
于生长、发育和繁殖的能量值)。
样地
样地1
样地2
样地3
样地4
林分密度(株/公顷)
680
736
916
1 408
疏伐强度
52%
48%
35%
0
样地树林水分蒸腾率
71%
86%
70%
100%
样地树林地上净初级生产力
95
94
82
100
注：样地4 的值设为100 或100%，其他样地的相应数据为相对值。
由表格数据分析可知，疏伐强度为______________的林分结构比较适合黄土高原区域的治理，
原因是_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)物种组成 复杂 林地群落的植物分层现象明显，而植物的分层决定了动物的分
层
(2)治理前该生态系统中的生物种类少，营养结构简单，自我调节能力弱 人类活动可以改
变演替的方向和速度 整体 (3)52% 52%疏伐强度的样地1，树林水分蒸腾率较小，利于
土壤水分保持，且净初级生产力较高，可使能量流向对人类更有益的部分
解析 (1)物种组成是区别不同群落的重要特征。与草地群落相比，林地群落中的动物分层
现象较为复杂，原因是林地群落的植物分层现象明显，而植物的分层决定了动物的分层。
(2)生态系统中的生物种类少，营养结构简单，自我调节能力弱，则生态系统的抵抗力稳定
性低。人类对坡面和小流域的生态修复说明人类活动对群落演替的影响是改变演替的方向和
速度。治理时应注意当地百姓对经济方面的需求，这体现生态工程建设应遵循整体原理。
(3)结合题表数据分析，52%疏伐强度的样地1，树林水分蒸腾率较小，利于土壤水分保持，
且净初级生产力较高，可使能量流向对人类更有益的部分，因此判断疏伐强度为52%的林
分结构比较适合黄土高原区域的治理。
2．(16 分)我国西北地区有较大面积的干旱、半干旱的沙化草地需要进行生态修复。土壤培
肥是提高土壤肥力的最直接途径，也是沙化草地进行生态修复的关键措施之一。回答下列问
题：
(1)过度放牧会使草原退化甚至沙化，这是因为生态系统的__________能力是有限的。调查
发现，沙化地区风沙较大，优势植物是树冠低矮、根系发达的灌木，请结合灌木的特点解释
其适应沙化环境的原因：________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)由于资源匮乏导致沙化地带生物多样性水平较低，在长期自然选择中，生态位有高度重
叠的草原动物可以通过____________________________(答出两点即可)等生态位分化方式降
低竞争强度，从而实现共存。
(3)为探究不同培肥模式对沙化草地土壤改良与植被恢复的影响，进行了相关的实验。
①思路：设置施用无机肥 (N)、有机肥 (O)、有机肥＋无机肥配施(NO)，以不施肥为对照
(CK)，分析不同培肥模式下土壤pH、土壤有机质及地上植被盖度和生物量的变化特征，以
筛选适宜的培肥模式。
②方法：在每年生长季前期对各个实验区进行不同模式的培肥，两年后在每个实验区
________选取样方，齐地面剪取植被地上部分，经________处理后称量计算地上生物量。采
集土壤样品进行一定处理后，用于测定土壤pH、土壤有机质含量等。
③结果：不同培肥处理对沙化草地土壤 pH、土壤有机质及植被盖度和地上生物量的影响如
图甲、乙、丙所示。
④分析：根据实验结果，施用无机肥能提高__________________________，但会导致土壤
____________，配施有机肥有减缓作用。
答案 (1)自我调节 灌木树冠低矮，具有防风固沙的功能；根系发达，能从土壤中吸收较
多的水分，从而适应沙化环境 (2)改变食物种类，形成不同食性；划分分布区域和活动范
围；错开活动时间 (3)②随机 烘干(或干燥) ④土壤有机质的含量、提高植被盖度和地
上生物量 酸化(或pH 下降)
解析 (1)过度放牧会使草原退化甚至沙化，该事实说明生态系统的自我调节能力是有限的。
调查发现，沙化地区风沙较大，而灌木树冠低矮，具有防风固沙的功能；灌木根系发达，能
从土壤中吸收较多的水分，从而适应沙化环境，所以灌木会很快成为沙漠地区的优势物种。
(2)生态位有重叠的草原动物可以通过改变食物种类，形成不同食性；划分分布区域和活动
范围；错开活动时间等生态位分化方式降低竞争强度，从而实现共存，进而有利于提高生态
系统稳定性。(3)本实验的目的是探究不同培肥模式对沙化草地土壤改良与植被恢复的影响，
本实验的自变量为不同培肥模式，因变量为土壤pH、土壤有机质含量及地上植被盖度和生
物量。②在每年生长季前期对各个实验区进行不同模式的培肥，两年后在每个实验区随机选
取样方，避免人为因素的干扰，齐地面剪取植被地上部分，烘干(或干燥)后称量计算地上生
物量。④分析：根据实验结果，施用无机肥能提高土壤有机质的含量、提高植被盖度和地上
生物量，但会导致土壤酸化(或pH 下降)，进而影响植被的生长，配施有机肥有减缓作用。
3．(18 分)大庆龙凤湿地位于龙凤区的东南方向，总面积5 050.39 公顷。湿地分为草甸、沼
泽和水生植被3 大类型，有维管束植物314 种，包括45 种鱼类在内的野生动物207 种，特
别是以鸟类中游禽和涉禽占绝大部分。为方便游客观光，保护区内设置了瞭望塔、观景亭、
长廊等设施，可将湿地风光一览无余。回答下列问题：
(1)大庆龙凤湿地由浅水区向陆地方向依次生长着芦苇、碱蓬、柽柳等，这体现了群落的
________结构。
(2)湿地中大量滩涂、浅水塘生长着植物，为鸟类提供________________________。繁殖季
节，湿地中的蜜蜂上下翻飞、互相追逐，这就是昆虫的“婚飞”，属于生态系统中的
__________信息。
(3)湿地中某食物链的最高营养级某种动物某年的能量流动情况如表所示[单位：kJ/(m2·a)]。
摄入量
同化量
粪便中的能量
X
呼吸作用散失
的能量
38.05
11.36
Y
3.81
7.55
表中X 的生物学含义是__________________，其去向包括____________________________，
Y 的数值是________。
(4)柽柳是大庆地区盐碱地土壤改良和植被构建的先锋物种。研究人员以多花柽柳和多枝柽
柳的扦插苗为实验材料， 设置A1～A5 五组， NaCl 溶液浓度分别为0、0.2%、0.4%、
0.6%、0.8%, 分别测定可溶性糖含量(图1)和过氧化氢酶相对含量(图2)的变化(正常情况下，
植物体内过氧化氢不会影响植物的生长发育；在逆境条件下，过量的过氧化氢会导致膜系统
损伤)。
据图分析，______________更适合在盐碱地生长，其可能的机理是_______________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)水平 (2)食物条件和栖息空间 行为 (3)该种动物用于自身生长、发育、繁殖的
能量 流向分解者和未利用 26.69 (4)多花柽柳 多花柽柳通过代谢变化产生可溶性糖，
增加细胞渗透压；过氧化氢酶相对含量增加，保持膜系统的稳定性
解析 (1)群落的水平结构是指群落中的生物在水平方向上的配置状况。在大庆龙凤湿地由
浅水区向陆地方向依次生长着芦苇、碱蓬、柽柳等，这是生物在水平方向上的分布差异，体
现了群落的水平结构。(2)湿地中大量滩涂、浅水塘生长着植物，这些植物可以为鸟类提供
食物以及栖息、活动的空间，即食物条件和栖息空间；繁殖季节，湿地中的蜜蜂上下翻飞、
互相追逐，属于昆虫的行为信息。(3)同化量＝用于自身生长、发育和繁殖的能量＋呼吸作
用散失的能量，所以X 表示该种动物用于自身生长、发育、繁殖的能量。由于该动物为最
高营养级，故用于自身生长、发育和繁殖的能量的去向包括流向分解者和未利用。摄入量＝
同化量＋粪便中的能量，所以粪便中的能量＝摄入量 －同化量＝38.05－11.36＝26.69
[kJ/(m2·a)]。(4)从图1 和图2 来看，随着NaCl 溶液浓度增加，多花柽柳的可溶性糖含量相对
较高，过氧化氢酶相对含量也较高，说明多花柽柳更能适应盐碱环境，所以多花柽柳更适合
在盐碱地生长。从图中分析其可能的机理：多花柽柳通过代谢产生可溶性糖，增加细胞渗透
压，使细胞能够更好地从外界吸收水分或保持水分；过氧化氢酶相对含量增加，而过氧化氢
酶可以分解过氧化氢，在逆境条件下，能保持膜系统的稳定性，减少膜系统损伤。
4．(18 分)“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。被海洋生态系统捕获的碳称为“蓝碳”，滨海湿地是海
岸带“蓝碳”生态系统的主体。
(1)在碳循环中，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)为修复受损的滨海湿地生态系统，提高湿地“蓝碳”的储量，某地实施“退养还湿”生
态修复工程，如图1。该工程应遵循__________________________(答出2 点)生态学基本原
理，根据物种在湿地群落中的__________差异，适时补种适宜的物种，可以加快群落
__________(填“初生”或“次生”)演替速度，加速湿地生态修复。
(4)图2 是盐沼湿地中两种主要植物翅碱蓬、芦苇。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
_______________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)生物群落 非生物环境 (2)缺氧(或无氧) 低 (3)自生、协调、整体、循环 生
态位 次生 (4)芦苇 与翅碱蓬相比，芦苇的根系发达，利于在滩涂环境下快速扎根，迅
速蔓延(或芦苇庞大的根系会拦截水中更多的泥沙及积累更多的土壤有机质，会加快海岸滩
涂淤积过程，形成更大面积的盐沼泽湿地)
解析 (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非生物环境之间循环往复
的过程。(2)由于湿地大部分时间处于水淹状态，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)在湿地修复过程中，应遵循自生、整体、协调、循环等生态学基本原理，适时
补种适宜的物种，可以加快群落次生演替速度。(4)分析图2 可知，与翅碱蓬相比，芦苇的
根系发达，利于在滩涂环境下快速扎根，迅速蔓延，所以是增加盐沼湿地面积贡献度高的植
物(或芦苇庞大的根系会拦截水中更多的泥沙及积累更多的土壤有机质，会加快海岸滩涂淤
积过程，形成更大面积的盐沼泽湿地)。
