高考生物二轮热点专题5 锁定高考命题素材,强化生态信息题

高考生物二轮热点专题5
锁定高考命题素材，强化生态信息题
基于“生态学概念或生态假说”的信息题
1 汉密尔顿法则认为:在生态系统的动物彼此合作倾向和利他行为中,亲缘关系越近的动物,表现越强烈;反之,表现越弱。

这一建立在“亲缘选择”理论为基础的种间关系会对种群、群落或生态系统产生影响。

在生态系统中,野鸽种群密度小时,鹰攻击的成功率大;野鸽种群密度大时,鹰攻击的成功率小。

请回答下列问题:
(1)决定野鸽种群密度大小的直接因素有出生率、死亡率、迁入率和迁出率,调查野鸽种群密度一般采用标志重捕法,原因是野鸽的活动能力强、活动范围大。

(2)野鸽种群密度大时,鹰攻击的成功率小,从汉密尔顿法则角度分析,原因是鸽群内个体属于同一物种,亲缘关系很近,种群密度越大,参与报警、站哨等合作倾向和利他行为的个体越多,鹰攻击的成功率越低。

由于鹰的存在,鸽群的种群数量会在环境容纳量附近波动。

(3)在“植物→野鸽→鹰”这一食物链中,野鸽的能量只有一部分通过捕食(或食物) 关系传递到鹰的体内,能量无法全部传递到鹰体内的原因是流入野鸽的能量,还有的去路是一部分通过自身呼吸作用以热能的形式散失掉,一部分以遗体残骸的形式流入分解者体内,一部分未利用。

[解析] (1)决定野鸽种群密度大小的直接因素有出生率、死亡率、迁入率和迁出率;野鸽的活动能力强、活动范围大,一般采用标志重捕法调查其种群密度。

(2)汉密尔顿法则认为:在生态系统的动物彼此合作倾向和利他行为中,亲缘关系越近的动物,表现越强烈;反之,表现越弱。

鸽群内个体属于同一物种,亲缘关系很近,种群密度越大,参与报警、站哨等合作倾向和利他行为的个体越多,所以鹰攻击的成功率越低。

鹰是野鸽的天敌,会使鸽群数量在环境容纳量(K值)附近波动。

(3)流入野鸽的能量去路:一部分通过捕食关系流入鹰体内,一部分通过自身呼吸作用以热能的形式散失掉,一部分以遗体残骸的形式流入分解者体内,一部分未被利用,所以能量无法全部传递到鹰体内。

2 生物量是指生物群落在单位面积某一时刻现存的有机物总量(一般用干重代表),森林群落的生物量是森林生态系统结构优劣和功能高低最直接的表现,也是森林生态系统环境质量和稳定性的综合体现。

回答下列问题:
(1)群落中物种数目的多少称为丰富度。

与砍伐后正在恢复的次生林群落相比,未受干扰的原始林群落动物的物种数目更多,原因是原始林群落植物丰富度高且群落空间结构复杂,可为动物提供多种食物条件和栖息空间。

(2)森林中植被生物量的测定可以采用样方法,为了使调查数据更准确,在布设样方时应该注意随机取样;样方面积大小合适;样方数量适宜(答出2点)。

我国大部分森林群落的总生物量在每年夏季出现高峰,原因可能是气温高、光照强,植物光合作用旺盛,有机物积累多。

(3)泥石流使某原始林群落遭到破坏,经过长期的演替逐渐形成新的恢复群落,但恢复群落植被的总生物量仍然很低,植被生物量不易恢复的限制因素主要是土壤条件。

请你提出一条促进这种恢复林快速增加植被生物量的措施: 种植适合本地土壤条件的植物;合理施肥改良土壤;引入土壤微生物改善土壤状况等。

[解析] (1)丰富度是指群落中物种数目的多少。

未受干扰的原始林群落植物丰富度高且群落空间结构复杂,可为动物提供多种食物条件和栖息空间,因此动物的物种数量较高。

(2)在使用样方法进行调查时,要做到随机取样,且取样的面积大小要合适,数量也合适,一般来讲调查草本植物时的样方大小为1 m2,灌木和乔木需要的样方面积要大。

我国夏季气温高、光照强,植物光合作用旺盛,有机物积累多,因此我国大部分森林群落的总生物量在每年夏季出现高峰。

(3)泥石流导致土壤流失严重,因此导致植被生物量不易恢复。

为了加快植被恢复的进程,关键需要创设土壤条件,同时也需要选择适合在当地条件下种植的植物或选择合适的微生物改良土壤等。

3 某温带草原上生活着环颈雉、兔、狼和狐等野生动物,在非繁殖季节,环颈雉的雌、雄个体往往分群活动,具有明显的性别隔离现象。

有学者提出如下假说来解释这种性别隔离现象,即一群形态相同的动物能迷惑捕食者,降低被捕食的风险。

回答下列问题:
(1)该草原生态系统能形成复杂的食物网的原因是一种生物可以被多种生物捕食,一种生物可以捕食多种其他生物。

草原上环颈雉的这种同性聚群分布属于种群水平研究的问题。

(2)在繁殖季节,雄性个体会发出鸣叫,并且会进行复杂的求偶炫耀,该行为体现了生态系统的信息传递功能,其作用是有利于种群的繁衍。

(3)为验证学者提出的上述假说,有人利用下述材料及用具设计实验进行验证,请回答相关问题:
多个圆饼状橡胶玩具A、多个椎体状橡胶玩具B、实验狗一只、秒表、一个标准的足球场地(以及其他所需材料用具)。

该实验的自变量是橡胶玩具的形状。

该实验的因变量可以是第一个玩具被叼回所用的时间。

该实验的无关变量有哪些? 玩具被抛出的距离(至少写出一种)。

[解析] (1)在生态系统中,一种生物可以被多种生物捕食,一种生物可以捕食多种其他生物,因而形成了错综复杂的食物网。

题述环颈雉的性别隔离现象(分群活动)属于种群的空间特征。

(2)在繁殖季节,雄性个体会发出鸣叫(物理信息),并且会进行复杂的求偶炫耀(行为信息),这体现了信息传递有利于生物种群的繁衍。

(3)本实验采用多个圆饼状橡胶玩具A和多个椎体状橡胶玩具B模拟自然保护区内的雄性或雌性环颈雉,实验狗模拟捕食者,实验设计思路是将一定数量的圆饼状橡胶玩具A抛向远方作为实验组1,将同等数量的椎体状橡胶玩具B抛向相同距离的远方作为实验组2,同时
将相等数量的圆饼状橡胶玩具A和椎体状橡胶玩具B混合一起抛向等距离的远方作为实验组3,分别记录每次抛出后,狗叼回第一个玩具所用的时间。

该实验的自变量是橡胶玩具的形状,因变量可以是第一个玩具被叼回所用的时间,玩具被抛出的距离属于无关变量。

生态农业及其他人工生态系统情境信息题
4 传统种养水稻时,由于稻飞虱、福寿螺等会捕食水稻,造成减产,需喷洒农药,投入大量化肥。

而稻—鸭共作生态体系,形成“稻护鸭、鸭吃稻飞虱和福寿螺及杂草等生物、鸭粪肥田”的稻田生态食物链,因此对稻田有害生物有较好的控制作用,不喷农药,减少化肥使用,可控病虫草危害。

回答下列问题:
(1)传统农业种植模式往往以单一的农作物种植为主,虫害严重,主要原因是该种植模式下的农田
营养结构简单,导致生态系统的自我调节能力弱,稳定性低。

(2)题中描述的稻田生态食物链中,缺少的生态成分有分解者、非生物的物质和能量。

(3)在稻—鸭共作养殖模式中,鸭捕食害虫和杂草,从能量流动角度分析,这样做的意义是调整能量流动方向,使能量持续高效地流向对人类有益的部分。

(4)稻—鸭共作模式即使不额外施用化肥,也能保证水稻的正常生长,可能的原因是鸭产生的粪便,被水稻田中的分解者分解,使植物可吸收利用的无机盐增多。

[解析] (1)传统农业种植模式以单一农作物种植为主,营养结构简单,抵抗力稳定性弱,所以虫害比较严重。

(2)生态系统组成成分包含非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者,食物链中只包括生产者和消费者,因此缺少的生态成分有非生物的物质和能量、分解者。

(3)鸭捕食害虫和杂草,能减少害虫吃农作物,还能降低杂草与农作物的竞争,使农作物获得的阳光更多,从而调整了能量流动的方向,使能量持续高效地流向对人类有益的部分(农作物)。

(4)因为鸭粪中的有机物被分解者分解成无机盐,可作为养料被植物吸收,保证了水稻的正常生长。

5 图R5-1是两个农业生态系统的模式图。

图(a)中农作物为人类提供的食物量、为家禽和家畜提供的饲料量,都与图(b)相同。

请据图回答下列问题:
图R5-1
(1)上述两个农业生态系统中,能量沿各营养级流动的渠道相同(填“相同”或“不同”)。

为
什么说图(b)的能量利用率较图(a)的高? 与图(a)相比,图(b)中生态系统实现了能量的多级利用、充分利用。

(2)在图(a)和图(b)中,为何需要不断地给农田施加肥料? 农作物需要从农田中获取无机盐,而农
产品自农田生态系统输出,却不能全部回归土壤,所以需要不断地给农田施加肥料。

(3)为提高图中各类农畜产品的产量,可以采用哪些与信息传递有关的措施? 利用光信息调节和控制生物的生长和发育;利用害虫的趋光性进行诱杀(或利用人工合成的性引诱剂消灭害虫;利用人工合成的各种化学信息素吸引传粉昆虫来提高作物的传粉率和结实率) (至少答出两点)。

(4)沼气池的工作机制主要是利用分解者对秸秆、粪便等的作用,在确定沼气池产生沼气的实施方
案时,通常需考虑的因素有沼气池中微生物的生活条件;分解效率;秸秆、粪便等的成分(从3
个方面概括)。

[解析] (1)图(a)和图(b)中,能量沿各营养级流动的渠道都是一样的。

图(a)中能量利用方式较为
单一,而与图(a)相比,图(b)中生态系统实现了能量的多级利用、充分利用。

(2)农作物需要从农田中获取无机盐,而农产品自农田生态系统输出,被人类等食用,而不能全部回归土壤,所以需要不断
地给农田施加肥料,以维持该生态系统的稳定平衡。

(3)利用光信息调节和控制生物的生长和发育;利用害虫的趋光性进行诱杀;利用人工合成的性引诱剂消灭害虫;利用人工合成的各种化学信息素
吸引传粉昆虫来提高作物的传粉率和结实率等方式可提高图中各类农畜产品的产量。

(4)确定沼气池产生沼气的实施方案时,需要考虑沼气池中微生物的生活条件;分解效率;秸秆、粪便等的成分;
利用沼气的方式;沼气的用途等。

环境污染防治与生态恢复情境信息题
6 随着城市化的发展,环境污染问题日益突出。

建立人工湿地公园是解决城市水污染的一种有效途径。

请回答下列问题:
图R5-2
(1)图中甲、乙、丙代表湿地生态系统的三种成分,甲所代表的是分解者,乙代表的是生产者。

(2)人工湿地净化污水主要是通过植物和微生物完成,微生物通过呼吸作用(有氧呼吸、无氧呼吸;分解作用) 实现净化作用。

湿地公园可以改善环境,体现生态系统的间接价值。

(3)流经该生态系统的总能量包括该系统中生产者所固定的太阳能和城市污染物中有机物所含化学能。

(4)城市化发展也导致温室效应。

为此,有科学家对绿色植物的光合作用进行了研究:首先培养优质
) 转化为有机物;其次为提高对光能的利用率,设计出人造植物能将大气中过多的二氧化碳(CO
2
自然光转化系统,里面含有色素复合体,能帮助捕捉并转换光能(转化光能) ,有利于解决能源匮乏的问题。

[解析] (1)乙与大气中二氧化碳库之间有双向的箭头,因此乙代表生产者,甲代表分解者,丙代表的是消费者。

(2)微生物通过呼吸作用(包括有氧呼吸和无氧呼吸)分解有机物实现净化作用;湿地公园可以改善环境,是生态系统的间接价值(生态功能)的体现。

(3)流经该生态系统的总能量包括该系统中生产者所固定的太阳能和城市污染物中有机物所含化学能(微生物可利用的能量)。

(4)温室效应产生的原因是化石燃料的燃烧导致大气中二氧化碳的含量上升。

解决方法:培养高效固定二氧化碳的植物,能将大气中过多的二氧化碳转化为有机物;其次设计出人造自然光转化系统,里面含有色素复合体,能帮助捕捉并转换光能(转化光能),有利于解决能源匮乏的问题。

7 2021年的全国“两会”,“水环境保护”再次成为政府工作报告的热词;“农村污水”“修复”“水污染防治”等关键词写入了多个省市的政府工作报告。

请回答以下问题:
(1)微山湖曾经因为大量生活污水的流入,造成蓝藻大量繁殖,形成水华,导致金鱼藻(沉水草本植物)逐渐减少,局部湖区生态系统崩溃。

①蓝藻与金鱼藻分布于不同的水层,这体现了生物群落的垂直结构,金鱼藻数量逐渐减少的主要原因是蓝藻大量繁殖覆盖水面,使光照不足,降低了金鱼藻的光合作用强度,影响其生长。

②治理水华的常用方法是人工打捞、投放化学杀藻剂和种植大型挺水植物,其中,种植大型挺水植物的作用机理主要是与蓝藻竞争阳光资源和水体中N、P等矿质营养。

(2)为解决农村污水处理问题,科研人员研发了新型农村污水处理池,示意图如下:
图R5-3
①厌氧池中的微生物属于生态系统成分中的分解者,这些微生物在该系统中的作用主要是将污水中有机物分解为无机物。

②生活污水经过处理以后,出水口的水质达到排放要求,请结合示意图分析具体原因是污染物中的有机物被厌氧池中的微生物(充分的)分解,污染物中不易分解吸收的物质在过滤池中降解,污染物中的无机盐(无机物)被浮床系统中的植物(充分的)吸收(答出2点),这样的水质可以用于喂养牲畜、浇灌菜园等。

[解析] (1)①蓝藻和金鱼藻因对光照的需求不同而分布在不同水层,体现了生物群落的垂直结构;蓝藻大量繁殖,遮蔽了阳光,降低了金鱼藻的光合作用强度,影响其生长繁殖,所以金鱼藻数量逐渐减少。

②大型挺水植物可与蓝藻竞争阳光和水体中N、P等矿质营养,从而使蓝藻生长减缓。

(2)①厌氧池中的微生物属于生态系统成分中的分解者;分解者能将污水中的有机物分解成可被生产者重新利用的二氧化碳和各种无机物。

②据图分析,污染物中的有机物被厌氧池中的微生物分解,污染物中不易分解吸收的物质在过滤池中降解,污染物中的无机盐被浮床系统中的植物吸收,最终使出水口的水质达到了排放的要求。

生产、生活与生态环境保护的综合应用
8 近年来,人们用实际行动诠释着“绿水青山就是金山银山”的理念。

随着生态学的研究进展,人们逐渐认识到各种“干扰”在生态建设中的重要意义。

“干扰”是指引起群落、生态系统结构及特性发生变化的因素,在生态系统中,物种对“干扰”的忍受能力和它的竞争能力之间存在一个平衡。

生态学家在塞罕坝林场恢复的过程中做了大量的研究,请回答下列相关问题:
(1)长期施用化肥会造成土壤酸化,餐厨垃圾可加工成“有机肥”,实现垃圾的再利用。

研究人员选定林场甲、乙两块地,分别长期施用餐厨“有机肥”和化肥后,调查结果如图R5-4所示。

图R5-4
据图分析,甲地与乙地相比,长期施用餐厨“有机肥”的优势是物种丰富度增加,某些种群数量不至于过高。

(2)采伐是影响森林更新的主要人为“干扰”因素之一,适度采伐所形成的林隙,可更新树木的种类和数量。

一般林隙中更新树木的种类和数量常多于树冠下,分析其原因是林隙能提供更多的阳光和空间资源。

(3)有人提出“对退化的林地不能只是单纯地保护,也应适度地干扰来提高生物多样性”,提出这一观点的理由是
若单纯地保护退化的林地,由于优势种占据资源而排除弱的竞争种,使丰富度随之降低;只有适度干扰,才能使物种对干扰的忍受能力和它的竞争能力之间保持一个平衡,提高生物多样性。

(4)退化林场的恢复属于次生演替;除了“干扰”强度外,你觉得还应对“干扰”的哪些方面补充实验研究? 干扰的频率(写出一点即可)。

[解析] (1)分析题图可知,长期施用化肥的乙地生物种类减少,而长期施用餐厨“有机肥”的甲地
物种丰富度增加,这样会使某些种群数量不至于过高。

(2)由于林隙能提供更多的阳光和空间资源,所以一般林隙中更新树木的种类和数量常多于树冠下。

(3)若单纯地保护退化的林地,由于优势种
占据资源而排除弱的竞争种,使丰富度随之降低;只有适度干扰,才能使物种对干扰的忍受能力和它的竞争能力之间保持一个平衡,提高生物多样性。

因此“对退化的林地不能只是单纯地保护,也应
适度地干扰来提高生物多样性”。

(4)退化林场的恢复属于次生演替。

除了干扰强度外,还应对
“干扰”的频率进行补充实验研究。

9 建设美丽乡村,农村环境治理尤其是垃圾处理是关键。

但是单纯套用城市生活垃圾的分类、处置及管理方式,不能适应农村生活垃圾的处理需求。

为解决农村生活垃圾处理问题,某学院提出了
如图R5-5所示的方法。

回答下列问题:
图R5-5
(1)厨余垃圾主要包括居民日常生活产生的食物残渣(如剩菜、剩饭等)、厨房下脚料(菜根、菜叶等)和果皮等,这部分垃圾可发酵产生沼气,参与发酵的微生物可将垃圾中的有机物分解成无机物或沼气,此过程中发生的能量变化是有机物中的化学能转变成热能和ATP中活跃的化学能。

(2)包装垃圾如纸杯、塑料袋等,若通过焚烧处理,其有害产物可能会出现在南极企鹅体内,原因是
生态系统的物质循环具有全球性,因此需经卫生处理后再进行填埋处理。

(3)有害垃圾主要包括废旧电池、过期药物等,此类垃圾若进入土壤或水体中,其中的重金属离子等物质会通过食物链(和食物网) 逐级积累,最后可能出现在人体细胞内。

(4)当河流受到轻微的污染时,可通过物理沉降、化学分解、微生物分解等作用很快消除污染,这体现了生态系统的抵抗力稳定性;若某处土壤堆积的生活垃圾过多,则会导致该处土地失去
功能,此时要提高其稳定性,可采取的措施是实施相应的物质、能量投入,保证生态系统内部结构与功能的协调。

[解析] (1)微生物通过分解作用可将垃圾中的有机物分解成无机物或沼气,其中发生的能量变化是有机物中稳定的化学能转化为热能和ATP中活跃的化学能。

(2)由于生态系统的物质循环具有全球性,焚烧塑料袋等垃圾产生的有害产物可能会出现在南极企鹅体内,故需经卫生处理后再进行填埋
处理。

(3)重金属离子等物质会通过食物链和食物网逐级积累,最高营养级生物体内的重金属离子
含量最高,这种现象属于生物富集作用。

(4)当河流受到轻微的污染时,可通过物理沉降、化学分解、
微生物分解等作用很快消除污染,这体现了生态系统的抵抗力稳定性;若生活垃圾过多导致某处土地失去功能,可实施相应的物质、能量投入,减少人为的破坏,保证生态系统内部结构与功能的协调,从而提高其稳定性。

生态学与细胞代谢的综合
10 2021年2月5日,国家航天局公布了“天问一号”传回的首幅火星图像,微博热评第一就是:
火星上能种菜吗?火星大气中的CO
2占95.3%,N
2
占2.7%,O
2
占0.1%,大气密度约是地球的1%(地球大
气中CO
2占0.03%,N
2
占78%,O
2
占21%)。

(1)据此分析,自然条件下火星上可以种菜吗? 不能为什么? 火星上没有充足的氧气供植物(在夜晚)进行呼吸作用(或有氧呼吸)(无法进行正常生理活动) 。

(2)中国极为重视人工光合作用,期待这方面的突破能给移民火星带来契机。

自然光合作用中太阳能到化学能的转换效率极低,例如赛达伯格湖能量流动图解中生产者的同化量(或生产者固定太阳能的量) 与入射太阳能之比还不到0.1%。

(3)为此人工光合研究者从菠菜中分离类囊体膜(TEM),并将其与16种酶(类似卡尔文循环中的酶)一起包裹在油包水液滴中构成人工光合系统。

光照后,该系统中ATP增加,NADPH减少,并且正常生成了有机物,证明了该系统的有效性。

从细胞代谢的角度分析,该系统与叶肉细胞相比,主要优点是①无呼吸作用消耗有机物,能够更有效地积累有机物。

②该系统能正常合成有机物且能够利用更少的ATP进行有机物合成(或该系统能正常合成有机物且ATP增加) ,提高光能的转化效率。

[解析] (1)火星大气含有较高浓度的二氧化碳,不含有充足的氧气,因此无法保证植物(在夜晚)进行呼吸作用(或有氧呼吸),自然条件下火星上不可以种菜。

(2)流经自然生态系统的总能量是指生产者固定的太阳能,通过光合作用将太阳能转化为储存在有机物中的化学能,但传递效率很低,比如赛达伯格湖能量流动图解中生产者的同化量与入射太阳能之比还不到0.1%,即大部分的光能并未进入生态系统。

(3)人工光合系统能够进行光合作用,而不能进行呼吸作用,与叶肉细胞相比,其优点为无呼吸作用消耗有机物,能够更有效地积累有机物;再根据题干“该系统中ATP增加,NADPH减少”这一信息可知,该系统能够利用更少的ATP进行有机物合成。

11 谚语讲:有收无收在于水,收多收少在于肥。

为了探究春季不同时期追施氮肥对小麦产量的影响,科研小组在小麦发育的起身期(雌雄原基形成)、拔节期及挑旗期(四分体形成)分别追施氮肥90 kg·h m-2,获得研究数据如下表。

处理时期穗数(104穗·hm-2) 穗粒数(粒) 粒重(mg) 产量(kg·hm-2) 起身期692.5±121.934.1±0.3636.2±0.47252.2±408.7拔节期662.6±26.936.2±0.4539.3±1.18014.5±141.7
挑旗期659.1±33.035.3±0.4337.9±0.37570.2±276.2
回答下列问题:
(1)氮肥能提高小麦产量的原因之一是氮肥中的氮是组成叶绿素、ADP、NADP+等(答两个参与
光反应的物质)的必需元素。

“地虽瘠薄,常加粪灰,皆可化为良田”描述通过施肥改良农田的做法,表明生态系统具有物质循环功能,从该功能角度分析,小麦田中每年都要施加氮肥,主要原因是每年大量氮元素随农产品的输出而缺失,需不断补充。

(2)实验中三个不同时期追施氮肥的量相等,其目的是控制无关变量(或排除施肥量对实验结果的影响) 。

为了增加本实验的严谨性,需要增加一个组别,其相应处理为不追施氮肥。

(3)从表中数据可知, 拔节期追施氮肥小麦产量最高,这可能与该时期追施氮肥使穗粒数和粒重最大有关。

(4)请结合本实验相关内容,探究春季不同时期适量灌溉对小麦产量的影响,其简要思路是在小麦发育的起身期、拔节期及挑旗期,分别给予等量且适量的灌溉,统计穗数、穗粒数、粒重及产量,进行比较。

[解析] (1)参与光反应的叶绿素、ADP和NADP+都含有氮元素。

“地虽瘠薄,常加粪灰,皆可化为良田”描述通过施肥改良农田的做法,表明生态系统具有物质循环功能;小麦田是人工生态系统,农产品会源源不断地从小麦田生态系统输出,其中大量的氮元素并不能归还土壤,所以需要不断施加氮肥。

(2)实验中三个不同时期追施氮肥的量属于无关变量,为了排除施肥量不同对实验结果造成影响,三个不同时期追施氮肥的量应该相等;为了确定不同时期追施氮肥对小麦产量的影响,需要与不追施氮肥的组别进行对照。

(3)与起身期和挑旗期相比,拔节期追施氮肥,穗粒数和粒重最大,小麦产量最高。

(4)按照“探究春季不同时期追施氮肥对小麦产量的影响”这个实验思路来进一步探究春季不同时期适量灌溉对小麦产量的影响,具体思路是在小麦发育的起身期、拔节期及挑旗期,分别给予等量且适量的灌溉,统计穗数、穗粒数、粒重及产量,进行比较。