2026年高考生物终极冲刺：抢热点03 基于“碳中和”的生态系统碳汇（解析版）

/热点03基于“碳中和”的生态系统碳汇“碳达峰”“碳中和”（简称“双碳”）是我国在2020年联合国大会上向国际社会作出的庄严承诺——力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。2026年高考命题思路正从“考知识”转向“考思维”，从“解题”走向“解决真实问题”。碳中和作为典型的社会议题，且与高中生物选择性必修二生态系统和生态工程等知识联系紧密，天然适合创设真实情境，用于考查学生在复杂问题中综合运用生物学知识的能力。猜押1生态系统的能量流动1.青海湖流域分布着高寒湿地、温性草原等多种生态系统，研究人员对某温性草地生态系统进行了长期观测，记录了2021年生长季末期（9月）和过渡期（10月）的碳收支数据如下表（1g碳约含40kJ能量）。月份植物光合作用固定碳量（gC/m2）生物呼吸释放碳量（gC/m2）系统净碳收支（gC/m2）9月195.6176.7-18.910月80.496.2+15.8注：净碳收支=光合固定碳量-呼吸释放碳量；负值表示系统净吸收CO2（碳汇），正值表示系统净释放CO2（碳源）。回答下列问题：(1)能量流动和物质循环是生态系统的两大功能。碳在生物群落内部以________形式传递，而能量沿食物链流动的特点是____________________。(2)在不考虑人工投入该生态系统的能量情况下，9月份输入该生态系统的能量是________kJ/m2，10月份该系统由碳汇转为碳源，从碳循环角度分析，其主要原因是__________________________。(3)实现碳中和需要增强生态系统的碳汇能力，结合该生态系统碳收支特点，可采取的措施有______________________________________（答出一点即可）。【答案】(1)含碳有机物单向流动、逐级递减(2)7824植物光合作用固定碳量低于生物呼吸释放碳量，即生态系统释放的碳多于吸收的碳(3)增加植被覆盖面积、合理恢复草原等【解析】（1）能量流动和物质循环是生态系统的两大功能。碳在生物群落内部以含碳有机物形式传递，而能量沿食物链流动的特点是单向流动、逐级递减。（2）9月份输入该生态系统的能量是指生产者固定的太阳能，由图可知，9月份植物光合作用固定碳量为195.6gC/m2，1g碳约含40kJ能量，因此，9月份输入该生态系统的能量是195.6×40=7824kJ/m2，10月份该系统由碳汇转为碳源，从碳循环角度分析，其主要原因是植物光合作用固定碳量低于生物呼吸释放碳量，即生态系统释放的碳多于吸收的碳。（3）实现碳中和需要增强生态系统的碳汇能力，结合该生态系统碳收支特点，可采取的措施有增加植被覆盖面积、合理恢复草原等，通过提高植物光合作用固定碳的能力，增强生态系统的碳汇功能。、1.同化量、呼吸消耗量、用于生长发育繁殖的能量、流向分解者的能量、未利用的能量之间的关系。①同化量=呼吸消耗量+用于生长发育繁殖的能量②用于生长发育繁殖的能量=流向下一营养级的能量+流向分解者的能量+未利用的能量2.能量流动的特点①单向流动：能量沿食物链从生产者→初级消费者→次级消费者……传递，不能循环往复（能量最终以热能形式散失，无法被生产者再利用）。②逐级递减：能量在传递过程中，每一营养级的能量大部分通过呼吸作用散失、部分未被利用或流向分解者，因此传递效率一般为10%～20%，营养级越高，获得的能量越少。猜押2碳循环1．“碳汇”是指生态系统吸收并储存大气中CO2的过程与能力，是衡量生态系统“碳中和”能力的重要指标，增加生态系统碳汇可减少大气中CO2的含量，减缓温室效应。下列叙述错误的是（

）A．森林生态系统通过植物光合作用固定CO2，是陆地生态系统重要的碳汇载体B．湿地生态系统因水生植物丰富且水分充足使有机质分解缓慢，碳汇能力较强C．生态系统中碳汇的增加仅依赖于植物对CO2的吸收，与生物分解作用无关D．合理植树造林、保护现有植被，可有效提升陆地生态系统的碳汇量2．为应对全球气候变化，我国政府宣布：于2030年前实现“碳达峰”（二氧化碳排放量达到历史最高值后稳步下降）；并力争在2060年前实现“碳中和”（通过节能减排、生态碳汇等方式抵消人为碳排放）。下列叙述正确的是（

）A．碳在生物群落和无机环境之间是以有机物的形式进行循环的B．使用新能源电车可减小城市居民生态足迹中的碳足迹，利于生态环境的可持续发展C．达到碳中和时生产者固定的CO2量等于生物呼吸作用释放的CO2量D．积极推进植树造林、开发新能源、禁止CO2的排放是达成碳中和目标的主要措施【答案】1．C2．B【解析】1．A、森林生态系统中，植物通过光合作用固定大气中的CO₂，将其转化为有机物储存，是陆地生态系统重要的碳汇载体，A正确；B、湿地生态系统水分充足、温度较低，导致微生物分解作用缓慢，有机质积累多，碳储存时间长，碳汇能力较强，B正确；C、生态系统中碳汇的增加不仅依赖植物对CO₂的吸收（光合作用），还与分解者的分解速率有关：若分解作用弱（如湿地），则碳储存时间长；若分解作用强，则CO₂释放快，碳汇能力下降，C错误；D、植树造林、保护植被可增加植物光合作用对CO₂的固定量，直接提升陆地生态系统碳汇能力，D正确。2．A、碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2形式循环（如光合作用固定CO2、呼吸作用释放CO2），在生物群落内部以含碳有机物形式传递，A错误；B、生态足迹指维持某一人口单位所需的资源量，新能源电车减少化石燃料使用，降低碳排放，从而减小碳足迹，符合可持续发展理念，B正确；C、碳中和指通过碳汇（如植树造林）抵消人为碳排放，此时全球CO2吸收总量（生产者固定量+人工固碳）应等于排放总量（生物呼吸+人为排放），而非仅生产者固定量与生物呼吸量相等，C错误；D、碳中和需减少而非禁止CO2排放（如工业生产仍需排放），通过节能减排、碳汇等措施实现平衡，D错误。、1.碳循环的过程猜押3生态工程的基本原理及其应用1．科学家在黄河流域盐碱地开展“上粮下藕、藕鱼套养、鸭鹅混养”立体种养模式：在盐碱地开挖鱼塘，挖出的泥土在塘边堆成台田种植农作物，鱼塘中养殖咸水鱼并种藕，田间杂草可以喂鱼和家禽，动物的排泄物能为莲藕和农作物提供肥料。(1)科学家设计的黄河流域盐碱地立体种养模式，不但减少了“废物”的产生，改善生态环境，同时解决了居民的粮食、收入等问题，该立体种养模式运用了生态工程的______原理，同时体现了生物多样性的______价值。(2)该立体种养模式中的“上粮下藕”体现了群落的______结构，这种结构分布往往取决于______（答2点）等因素。(3)碳汇渔业是指利用水域中动植物吸收并储存水体中的CO2，通过对水生生物产品的收获，将碳转移出水体的渔业活动。实施碳汇渔业可缓解水体酸化和____等生态环境问题。下列生产活动不属于碳汇渔业的是____（填序号）。①增加饵料投放，扩大立体养殖规模②建设黄河大坝人工鱼塘，开发多鱼类养殖③投放人工礁，为鱼类提供栖息场所④推广贝类养殖，构建多层次立体种养模式【答案】(1)循环、整体间接和直接(2)水平生物自身生长特点、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、地形的变化、人与动物的影响(3)全球性气候变暖①②【解析】（1）科学家设计的黄河流域盐碱地立体种养模式，不但减少了“废物”的产生，改善生态环境，同时解决了居民的粮食、收入等问题，该立体种养模式运用了生态工程的循环、整体原理，同时体现了生物多样性的间接和直接价值。改善生态环境属于间接价值，解决了居民的粮食、收入等问题属于直接价值。（2）“上粮下藕”是指鱼塘种藕，在鱼塘旁边的台田种植作物，这体现了群落的水平结构，这种结构分布往往取决于生物自身生长特点、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、地形的变化、人与动物的影响。（3）碳汇渔业是指利用水域中动植物吸收并储存水体中的CO2，从而减少二氧化碳排放到大气中，实施碳汇渔业可缓解水体酸化和全球性气候变暖等生态环境问题。①增加饵料投放，通过呼吸作用产生更多的二氧化碳，而非利用水域中动植物吸收并储存水体中的CO2，①不属于碳汇渔业；②建设黄河大坝人工鱼塘，开发多鱼类养殖，需要投放饵料，不属于碳汇渔业；③投放人工礁，为鱼类提供栖息场所：人工礁可以促进附着生物生长，增加水体中生物的固碳能力，属于碳汇渔业。④推广贝类养殖，构建多层次种养模式：贝类通过滤食和生长吸收水体中的CO₂，属于碳汇渔业。故选①②。、1.生态工程的基本原理自生原理：由生物组分产生的自我优化、自我调节（如合理布局生物种类）。循环原理：物质循环利用，减少废弃物（如“无废弃物农业”、秸秆还田）。协调原理：生物与环境的协调，不超过环境承载力（如考虑环境容纳量）。整体原理：兼顾生态、经济和社会效益（如碳汇渔业同时提高固碳能力和经济效益）。一、单选题1．《碳达峰碳中和的中国行动》白皮书强调，实现碳达峰（CO2排放量达到峰值）碳中和（CO2排放量和吸收量相等）是中国站在对人类文明负责的高度，基于实现可持续发展的内在要求作出的重大决策部署。下列哪项不利于达成此目标（

）A．秸秆燃烧，增加土壤肥力B．垃圾分类，促进回收利用C．光伏发电，发展清洁能源D．河湖治理，提升碳汇（CO2吸收储存）效能【答案】A【详解】A、秸秆燃烧会直接释放大量二氧化碳，增加大气中温室气体含量，虽可能短期增加土壤矿物质，但碳排放效应远大于肥力增益，不利于碳中和目标，A符合题意；B、垃圾分类可促进资源循环利用，减少能源消耗和废弃物处理过程中的碳排放，利于碳中和，B不符合题意；C、光伏发电属于清洁能源，替代化石燃料可显著减少二氧化碳排放，利于碳达峰，C不符合题意；D、河湖治理能增强水体生态系统的光合作用（如藻类、水生植物），提升碳汇能力（吸收储存CO₂），利于碳中和，D不符合题意。故选A。2．2010年由唐启升院士提出“碳汇渔业”的概念，将“利用水域中动植物的碳汇功能，吸收并储存水体中的CO2，通过对水生生物产品的收获，将碳转移出水体以缓解水体酸化和气候变暖的渔业活动过程”称为“碳汇渔业”。下列生产活动属于“碳汇渔业”的是（

）A．推广贝类养殖，构建多营养层次生态养殖模式B．建设人工鱼礁，恢复海洋生态系统C．实施捕捞配额制度，限制过度捕捞D．投放人工饲料，扩大养殖规模【答案】A【分析】碳汇渔业就是指通过渔业生产活动促进水生生物吸收水体中的二氧化碳，并通过收获把这些碳移出水体的过程和机制，也被称为“可移出的碳汇”。碳汇渔业就是能够充分发挥碳汇功能，直接或间接吸收并储存水体中的CO2，降低大气中的CO2浓度，进而减缓水体酸度和气候变暖的渔业生产活动的泛称。流经生态系统的总能量是指生产者固定的太阳能总量；生产者都是利用外界能量来固定二氧化碳和水来生产有机物。【详解】A、贝类等水生生物可以利用自身的生理活动吸收水体中的CO2，并且通过收获贝类产品，能够将碳转移出水体，符合碳汇渔业的概念，A正确；B、人工鱼礁主要是为海洋生物提供栖息、繁殖等场所，促进海洋生物多样性的恢复，但并没有直接体现利用动植物吸收并储存水体中的CO2以及通过收获产品转移碳的过程，B错误；C、实施捕捞配额制度，限制过度捕捞的措施主要目的是保护渔业资源，维持渔业的可持续发展，没有涉及到碳汇渔业中吸收和转移碳的关键环节，C错误；D、投放人工饲料主要是为了满足养殖生物的营养需求，促进其生长，没有体现利用养殖生物吸收水体中的CO2并转移碳的过程，D错误。故选A。3．碳汇是指通过植树造林等措施，吸收大气中的二氧化碳，来降低温室气体浓度的过程或机制。不同森林类型的碳汇潜力也有差别，老龄森林的碳汇能力趋于饱和，未来的碳吸收量将逐渐减少。下列叙述正确的是（）A．可以利用生物多样性的间接价值，对老龄森林进行适度采伐B．我国农业用地的植被面积逐年增大，标志我国的碳汇能力在增加C．为了增加生物多样性，繁殖能力越强的生物越适合用于建造人工林D．要实现碳中和，除了通过造林增加碳汇外，还要考虑有效减少碳排放【答案】D【详解】A、生物多样性的间接价值包括调节气候、固碳等生态功能。老龄森林虽碳汇饱和，但直接采伐会破坏其生态价值（如水土保持），不符合可持续发展理念，A错误；B、农业用地增加≠碳汇能力提升。农作物生长周期短，碳储存能力弱于森林，且耕作过程可能增加碳排放（如机械燃料），无法标志碳汇增强，B错误；C、建造人工林需考虑物种的生态适应性及群落稳定性。繁殖能力强的物种可能成为入侵种，破坏本地生物多样性，违背生态工程原理，C错误；D、碳中和需同时增加碳汇（如造林）和减少碳排放（如使用清洁能源），二者协同才能实现大气CO₂平衡，符合题干“降低温室气体浓度”的目标，D正确。故选D。4．“碳汇”是指吸收大气中CO2的过程或活动，“碳源”是指向大气释放CO2的过程。图甲是某草原生态系统中碳循环模式图，图乙是该草原生态系统中部分生物种群之间形成的食物网模型。下列说法正确的是（）A．图甲中缺少的碳流动方向是b→a，c→aB．图甲中的b对应图乙中的ⅡC．“碳汇”和“碳源”使草原中的碳在生物群落中发生碳循环D．提高草原植物的多样性有助于增加碳汇，体现生物多样性的间接价值【答案】D【详解】A、a为无机环境，b为生产者，c为初级消费者，d为次级消费者，e为三级消费者，f为分解者。图甲中缺少的碳流动方向是生产者呼吸作用释放CO2至无机环境，即b→a，初级消费者呼吸作用释放CO2至无机环境，即c→a，次级消费者呼吸作用释放CO2至无机环境，即d→a，A错误；B、图甲中b是初级消费者，可对应图乙中Ⅱ、Ⅲ或Ⅴ，B错误；C、“碳汇”和“碳源”涉及生物群落与无机环境之间的碳交换，碳在生物群落内部是通过食物链和食物网以含碳有机物的形式流动的，C错误；D、提高草原植物的多样性，能增强植物光合作用吸收的能力，有助于增加碳汇。生物多样性的间接价值是指对生态系统起到重要调节功能的价值，增加碳汇对维持生态系统的碳平衡有重要作用，体现了生物多样性的间接价值，D正确。故选D。5．为应对全球气候变化，我国政府宣布：于2030年前实现“碳达峰”（二氧化碳排放量达到历史最高值后稳步下降）；并力争在2060年前实现“碳中和”（通过节能减排、生态碳汇等方式抵消人为碳排放）。下列相关叙述正确的是（

）A．碳在生物群落内及生物与无机环境间循环的主要形式是CO2B．碳中和时生产者固定的CO2量等于生物呼吸作用释放的CO2量C．当我国实现碳达峰的目标后，空气中的CO2浓度仍有可能会增加D．开车与步行相比、吃肉与吃素食相比，后者均会增大人类的生态足迹【答案】C【详解】A、碳在生物群落和无机环境之间循环的主要形式是CO2，但在生物群落内是以含碳有机物的形式传递的，A错误；B、碳中和时，生产者固定CO2量不仅要等于所有生物呼吸作用释放CO2量，还需要考虑化石燃料燃烧等其他来源的CO2排放，即生产者固定CO2量要等于所有生物呼吸作用释放CO2量以及其他非生物途径产生的CO2量总和，B错误；C、当我国实现碳达峰的目标后，只是CO2排放量达到峰值，但由于全球其他地区的影响、自然因素等，空气中的CO2浓度仍有可能会增加，C正确；D、开车消耗更多能源，吃肉需更多资源（如饲料、土地），开车与步行相比、吃肉与吃素食相比，前者（开车和吃肉）均会增大人类的生态足迹，D错误。故选C。二、多选题6．海草床生态系统具有巨大的碳储潜力，其中的有机碳大部分存储于沉积物被称为沉积物有机碳。近年来，海草床急剧衰退，其沉积物有机碳储存潜力下降，海草床生态系统从吸收CO2的“碳汇”转变为排放CO2的“碳源”。下图是海草床退化导致碳损失示意图，相关叙述正确的是（）A．海草床可为水生动物提供食物条件和栖息空间B．藻类爆发会导致海草床光合作用减弱，影响海草床的碳存储功能C．碳循环是指CO2在生物群落和无机环境之间循环往复运动的过程D．海洋生态工程建设过程中，要在遵从自然生态系统规律的基础上优化结构，这体现了整体原理【答案】ABD【详解】A、生态系统的植物可为动物提供食物条件和栖息空间，故海草床可为水生动物提供食物条件和栖息空间，A正确；B、水体富营养化会使藻类爆发，使水体中的光照强度减弱，从而导致海草床光合作用减弱，影响海草床的碳存储功能，B正确；C、碳循环是指碳元素不断在生物群落和无机环境之间循环往复运动的过程，具有循环性、全球性，C错误；D、海洋生态工程建设过程中，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的，这体现了整体原理，D正确。三、解答题7．研究证明，在农田中建立植被缓冲带、乔灌草斑块可以有效提高单位面积的粮食产量。回答下列问题：(1)发生在弃耕农田上的演替属于______演替，理由是___________。(2)乔灌草斑块指乔木、灌木和农作物镶嵌分布，体现了群落的___________结构。建立植被缓冲带、乔灌草斑块可以有效提高农田生态系统的稳定性，原因是___________。(3)许多农田生态系统中会安装碳通量检测仪，以准确了解其中的碳循环过程。碳循环中有碳源（释放CO2进入大气）和碳汇（吸收、储存大气中的CO2），农田生态系统具有________（填“碳源”“碳汇”或“碳源和碳汇”）属性，秸秆还田等措施可以______（填“增加”或“减少”）碳汇。(4)如图是农田生态系统中能量流经次级消费者的部分示意图。次级消费者属于第____营养级，图中用于次级消费者生长、发育和繁殖等生命活动的能量是___________。【答案】(1)次生弃耕农田中保留了原有土壤条件，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体(2)水平增加了物种丰富度，使营养结构变得复杂，自我调节能力增强(3)碳源和碳汇增加(4)三N3【分析】随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，叫作群落演替，包括初生演替和次生演替。图中N2代表次级消费者同化量，N3代表次级消费者用于生长发育繁殖的能量，N4代表次级消费者呼吸作用散失的能量，N5代表被分解者分解的能量。【详解】（1）弃耕农田中保留了原有土壤条件，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体，所以发生在弃耕农田上的演替属于次生演替。（2）乔木、灌木和农作物镶嵌分布，这是在水平方向上的分布差异，体现了群落的水平结构。建立植被缓冲带、乔灌草斑块，增加了物种丰富度，使营养结构变得复杂，自我调节能力增强，从而有效提高农田生态系统的稳定性。（3）农田中的农作物进行光合作用吸收、储存大气中的CO2​，同时农田中的生物呼吸作用以及有机物分解等会释放CO2​进入大气，所以农田生态系统具有碳源和碳汇属性。秸秆还田，秸秆中的有机物经过微生物分解后，其中的碳元素会以有机物的形式保留在土壤中，增加了碳汇。（4）次级消费者以初级消费者为食，初级消费者是第二营养级，所以次级消费者属于第三营养级。摄入量N1​包括同化量（N2）+粪便中的能量，同化量N2​一部分用于呼吸作用以热能形式散失（N4），另一部分用于自身生长、发育和繁殖等生命活动，即N3。8．碳汇渔业是指通过渔业生产促进水生生物吸收二氧化碳，并通过收获海产品把这些碳移出水体，不投饵的渔业生产活动，它可以缓解温室效应。某地碳汇渔业模式为：上层挂绳养殖藻类，中层挂笼养殖滤食性贝类，底层投放人工鱼礁并养殖刺参，其中贝类可以将钙化为(1)该碳汇渔业模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是____。分析该立体养殖生态系统的结构，需要分析其____。(2)据图1分析，该生态系统从大气中吸收的____（填“大于”、“小于”或“等于”）该生态系统中的生物呼吸作用释放的，大气中进入海洋水体后经____过程被利用，从而缓解温室效应。(3)该生态系统中存在如图2所示的能量关系，贝类用于自身生长发育繁殖的能量为____，贝类与刺参所在营养级之间的能量传递效率为____%（保留1位小数）。(4)流入该生态系统的总能量来源于____。碳在海洋生物群落内部主要以____的形式传递。碳汇渔业不仅提高了海水的固碳能力，并且通过人类收获海产品可以提高经济效益，这体现了生态工程的____原理。【答案】(1)充分利用空间及资源组成成分和营养结构(2)大于藻类的光合作用、贝类的钙化作用(3)22887.3(4)生产者固定的太阳能含碳有机物整体【分析】1、一个物种在群落中的地位或角色称为这个物种的生态位。研究某种动物的生态位通常要研究它的栖息地，食物，天敌以及与其他物种的关系。研究某种植物的生态位，通常要研究它在研究区域内出现的频率，种群密度、植株高度等特征以及他与其他物种的关系等。2、垂直结构在垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象。植物的分层与对光的利用有关，显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力；群落中植物的垂直分层为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件，因此，动物也有分层现象。3、群落的结构特征不仅表现在垂直方向上，也表现在水平方向上。例如，某草地在水平方向上，由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等因素、不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，它们常呈镶嵌分布。【详解】（1）群落的空间结构包括垂直结构和水平结构，海水立体养殖依据这一原理，优点是充分利用空间及资源。因为不同水层有不同的环境条件和资源，通过立体养殖，不同生物可以在各自适宜的水层生存和生长，提高了空间和资源的利用率。生态系统的结构包括组成成分（非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者）和营养结构（食物链和食物网），所以分析该立体养殖生态系统的结构，需要分析其组成成分和营养结构。（2）该生态系统从大气中吸收的CO₂用于藻类的光合作用等，而生态系统中的生物呼吸作用释放的CO₂只是其中一部分。由于该碳汇渔业模式能缓解温室效应，说明吸收的CO₂量大于释放的CO₂量，所以该生态系统从大气中吸收的CO₂大于该生态系统中的生物呼吸作用释放的CO₂。大气中CO₂进入海洋水体后，经藻类的光合作用（将CO₂转化为有机物）、贝类的钙化作用（将CO₂钙化为CaCO₃）过程被利用，从而缓解温室效应。（3）贝类用于自身生长发育繁殖的能量=贝类的同化量-呼吸作用散失的能量。由图2可知，贝类的同化量为3281+2026=5307kJ/（m²·a），呼吸作用散失的能量为3019kJ/（m²·a），所以贝类用于自身生长发育繁殖的能量为5307-3019=2288kJ/（m²·a）。能量传递效率=（下一营养级同化量÷上一营养级同化量）×100%。贝类同化量为5307kJ/（m²·a），刺参同化量为168+218=386kJ/（m²·a），贝类与刺参所在营养级之间的能量传递效率为（386÷5307）×100%≈7.3%。（4）流入生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，所以流入该生态系统的总能量来源于生产者固定的太阳能。碳在生物群落内部主要以含碳有机物的形式传递，生产者通过光合作用将CO₂转化为含碳有机物，然后通过食物链和食物网在生物群落中传递。碳汇渔业不仅提高了海水的固碳能力（生态效益），并且通过人类收获海产品可以提高经济效益，这体现了生态工程的整体原理，即进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更要考虑到经济和社会等系统的影响力，兼顾生态效益、经济效益和社会效益。9．“碳汇渔业”是指通过渔业生产活动促进水生生物吸收二氧化碳，并通过收获水产品将碳移出水体的机制，也被称为“不投饵渔业”(如图)。(1)图示生态系统的____处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。(2)在同一片海域中，投放人工鱼礁的区域和未投放人工鱼礁的区域出现生物与环境差异，这体现出海洋生物群落的____(填“水平”或“垂直”)结构。(3)碳汇渔业不仅改善了海洋生物的生存环境，还实现了渔业产品的持续高效产出，体现了生物多样性的____价值。(4)表为投放人工鱼礁后该海域能量流动情况[单位：106kJ/(cm2⋅a)]。表中X代表的能量为____，Y代表的能量值等于____kJ/(cm2⋅a)，第三营养级与下一营养级之间的能量传递效率为____(结果保留一位小数)。生物类型x传递给分解者的能量未利用的能量传给下一营养级的能量外来有机物输入的能量生产者628.3?23.00初级消费者12.52.513.0Y8.0次级消费者7.4?6.2Z15.0三级消费者4.70.83.31.88.0(5)碳汇渔业不仅提高了海洋的固碳能力，并且提高了经济效益，这体现了生态工程的____原理。除分层养殖外，人们还通过多吃低营养级海产品(如海带)，利用风力为人工渔业提供电力等，从而尽可能缩小____，实现可持续发展。【答案】(1)结构和功能(2)水平(3)间接和直接(4)呼吸作用散失的能量3×10614.4%(5)整体生态足迹【详解】（1）生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。（2）在同一片海域中，投放人工鱼礁的区域和未投放人工鱼礁的区域属于同一水平面上不同的区域，出现生物与环境差异，这体现出海洋生物群落的水平结构。（3）碳汇渔业改善了海洋生物的生存环境，体现了生物多样性的间接价值；渔业资源持续高效产出，为人类提供了渔业产品，体现了生物多样性的直接价值。（4）同化量=呼吸作用散失的能量+用于自身生长、发育和繁殖的能量，其中用于自身生长、发育和繁殖的能量=传递给分解者的能量+未利用的能量+传给下一营养级的能量，结合表中信息可得，X代表的能量为呼吸作用散失的能量。根据题目信息可知此生态系统有人类干预，因此流入消费者的能量有两个来源：从上一营养级同化+外来有机物输入，结合能量计算公式：外来有机物输入+同化量=呼吸作用散失的能量+传递给分解者的能量+未利用的能量+传给下一营养级的能量，分析表中数据可得，第二营养级（初级消费者）能量计算等式为：23+8=12.5+2.5+13+Y，计算可得Y=3×106kJ/（cm2·a）。第三营养级（次级消费者）传给下一营养级的能量Z=4.7+0.8+3.3+1.8-8=2.6×106kJ/（cm2·a），第三营养级的同化量=15+Y=18×106kJ/（cm2·a），第三营养级与下一营养级之间的能量传递效率=Z÷（15+Y）×100%=2.6÷18×100%≈14.4%。（5）生态工程的整体原理是指进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更要考虑到经济和社会等系统的影响力，兼顾生态效益、经济效益和社会效益。碳汇渔业既提高了海洋的固碳能力（生态效益），又通过收获海产品提高经济效益，这体现了生态工程的整体原理。人们多吃低营养级海产品，利用风力为人工渔业提供电力等，从而尽可能缩小生态足迹，实现可持续发展。10．阅读以下材料，回答相关问题。材料一：湿地生态系统在固碳方面功能突出，碳汇强度是指单位面积湿地在一定时间内吸收和固定二氧化碳的量。研究表明，水位变化是影响湿地碳汇强度的关键因素。材料二：科研人员对莫莫格国家级自然保护区2013-2023年的水位与碳汇强度进行了监测。研究发现，水位变化通过影响湿地植物的光合作用和沉积有机质的分解过程，进而影响碳汇强度。材料三：研究还发现，水位变化受气候因素（如气温、降水量）和人类活动（如水利工程）影响。气温升高会加剧蒸发导致水位下降，而降水量增加可直接抬升水位。人类活动通过改变区域水文格局间接影响碳汇功能。结合上述材料与生态学原理，回答下列问题：(1)湿地生态系统中的碳元素主要通过_________（填生理过程）进入生物群落。(2)根据材料和所学知识推测，湿地保护区水位与碳汇强度的变化趋势最可能呈现_________（填“正相关”或“负相关”）的关系。当水位下降时，碳汇强度减弱的原因主要有①_________；②_________。(3)除固碳功能外，湿地生态系统还具有_________（答出2点）等生态功能。在生态工程的调控中，我们应遵循_________原理，保障当地的生态、经济与社会协调发展。(4)碳中和是指二氧化碳净零排放，结合本题信息和所学知识，为实现该目标，人类应该_________（答出2点）。【答案】(1)生产者的光合作用(2)正相关水位下降降低了湿地植物的光合作用，从而减弱二氧化碳固定能力水位下降使沉积有机质暴露于氧气，好氧分解作用加强，加速有机质氧化释放二氧化碳。(3)涵养水源、调节气候、净化水质、保护生物多样性整体(4)减少温室气体排放，减缓气温升高；植树造林、保护湿地生态系统，增强碳汇功能【详解】（1）生态系统碳循环中，碳从无机环境进入生物群落最主要的途径就是生产者的光合作用。（2）结合题干可知，水位通过影响光合作用和有机质分解影响碳汇强度：高水位环境更适合湿地植物生长，同时淹水缺氧会抑制分解者对有机质的分解，因此水位越高，碳汇强度越大，二者呈正相关。水位下降后，一方面湿生植物生长受抑制，降低了湿地植物的光合作用，从而减弱二氧化碳固定能力；另一方面水位下降使土壤通气性增加，分解者分解沉积有机质的速率加快，释放更多二氧化碳，因此碳汇强度减弱。（3）湿地生态系统除固碳外，兼具涵养水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候、维持生物多样性等多种生态功能；生态工程中，兼顾生态、经济、社会三方协调发展，对应整体性原理。（4）可以通过减少碳排放（如减少温室气体排放，减缓气温升高）；增加碳汇（如植树造林、保护湿地生态系统），实现碳中和。11．土壤碳汇量通过土壤有机碳（SOC）含量这一指标进行评估。某田园综合体包含不同的农用地类型，研究不同农用地利用方式对土壤碳汇量的影响，能够为提升田园综合体固碳能力提供科学指导。已知农用地的虾类的活动提高了表层土壤孔隙度和氧气含量，促进了好氧微生物对有机物质的分解。回答下列问题。农用地类型种养情况碳氮投入方式单位面积碳汇量/（t·hm-2·a-1）清水养殖区水草；草鱼、鲈鱼、鲫鱼鱼类饲料7.02立体农业区虾克氏原螯虾虾类饲料6.51果树柚子、西瓜有机肥（牛粪）7.59作物种植区水稻单作水稻有机肥（牛粪）有机肥（秸秆还田）6.03稻虾共作水稻；克氏原螯虾有机肥（牛粪）有机肥（秸秆还田）虾类饲料7.83(1)不同的种植区和养殖区呈镶嵌分布，这体现了群落的_______结构。题中各类型农用地均有好氧微生物，该微生物在生态系统的组成成分中主要属于______。(2)据表分析，单位面积碳汇量最高的农用地类型是______，从物质循环的角度分析，原因是_______（答出两点）。虾可以取食稻田中的浮游动植物，虾作为消费者，其在该田园综合体中的作用是_______。(3)秸秆还田的农业管理措施沿用了“无废弃物农业”的思想，研究团队进一步提出要推广秸秆还田技术，该技术既能有效降低农业碳排放，又能促进农作物增产，体现了生态工程的_______原理。【答案】(1)水平分解者(2)稻虾共作稻虾共作中虾未摄食的饲料、虾壳物质以及排泄出的粪便等有利于SOC的积累；虾类的活动（提高了表层土壤孔隙度和氧气含量）促进了好氧微生物对有机物质的分解，为作物生长创造良好的养分条件（促进植物的光合作用），进而调节SOC含量加快生态系统的物质循环（和能量流动）(3)循环原理和整体【分析】种群最基本的数量特征是种群密度。种群的其他数量特征包括出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等。【详解】（1）不同的种植区和养殖区呈镶嵌分布，这体现了群落的水平结构。微生物能够通过呼吸作用分解动植物遗骸和动物排泄物，因此各类型农用地的好氧微生物在生态系统的组成成分中主要属于分解者。（2）据表中数据可知，单位面积碳汇量最高的农用地类型是稻虾共作。从物质循环的角度分析，原因是稻虾共作中虾未摄食的饲料、虾壳物质以及排泄出的粪便等有利于SOC的积累；虾类的活动提高了表层土壤孔隙度和氧气含量，促进了好氧微生物对有机物质的分解，为作物生长创造良好的养分条件，进而调节SOC含量。虾除了取食虾类饲料之外，还可以取食稻田中的浮游动植物，由此可知虾在该田园综合体中的作用是加快生态系统的物质循环（和能量流动）。（3）秸秆还田的农业管理措施沿用了“无废弃物农业”的思想，物质进行循环利用，因此体现了生态工程的循环原理，研究团队进一步提出要推广秸秆还田技术，该技术既能有效降低农业碳排放，又能促进农作物增产，体现了生态工程的整体原理。12．2060年前实现“碳中和”（碳净排放量为零）是我国重要的生态发展目标。某湖泊由于受周围工厂排污和生活污水的影响，导致水体富营养化，蓝细菌和绿藻等大量繁殖，影响了水生动物和沉水植物等生物类群的生存，CO2固定量长期小于CO2释放量。生态学家通过引入多种类型生物，并调控各种生物的种群密度，逐渐修复了该湖泊生态系统。经治理后，该湖泊包含浮游植物、浮游动物、鱼类、蛙类及微生物等多种生物类群，食物网复杂且结构稳定，有机碳合成量远高于分解量，成为区域碳汇的重要载体。请回答下列问题：(1)碳汇是指通过吸收大气中的CO2，降低其在大气中浓度的过程或活动。该湖泊在治理之前，为实现“碳中和”需____（填“增强”或“减弱”）碳汇，生产者主要通过___（填生理过程）来实现碳汇。(2)流入该湖泊的污水中可能含有一些重金属元素，这些元素可通过捕食作用逐级转移和富集，生物富集指的是______。修复该湖泊生态系统时，生态学家引入了浮游动物、滤食性鱼类和肉食性鱼类等生物组分并合理布局，主要遵循了生态工程的____原理。(3)生态学家对该湖泊生态系统中各营养级的能量流动进行定量分析，得到如下数据（单位：其中Ⅰ—Ⅳ表示食物链中不同的营养级。结合数据分析，表中生物类群Ⅴ和能量X分别表示的是____、____，最高营养级及其上一营养级之间的能量传递效率为____（保留两位小数），可发现能量流动的特点是____，原因是____。生物类群IIIIIIIVV同化能量871、27×105141、1×10515、91×1050、88×105211、85×105能量X369、69×1056177×1052、81×1050、34×10519、26×105呼吸作用散失能量501、58×10579、33×10513、1×1050、54×105192、59×105【答案】(1)增强光合作用(2)在生态系统中，有害物质可以通过食物链在生物体内不断积累，其浓度随着营养级别的升高而逐步增加自生(3)分解者用于自身生长发育繁殖的能量逐级递减每个营养级的能量总有一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，这些能量是无法再被利用的；每个营养级的能量总有一部分流向分解者，也不能再被利用【分析】同化的能量=呼吸作用散失的能量+用于自身生长、发育、繁殖的能量=呼吸作用散失的能量+流向下一营养级的能量+流向分解者的能量。【详解】（1）碳汇是吸收大气中CO2以降低其浓度的过程或活动，该湖泊治理前CO2固定量长期小于释放量，要实现“碳中和”需增强碳汇，因为增强碳汇能更多吸收CO2。生产者主要通过光合作用将大气中的CO2固定到生物群落中，从而实现碳汇。（2）生物富集指的是在生态系统中，有害物质可以通过食物链在生物体内不断积累，其浓度随着营养级别的升高而逐步增加。生态工程的自生原理强调生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持，修复该湖泊时合理布局浮游动物、滤食性鱼类等生物组分，利用种群之间互利共存关系，让生态系统依靠自身结构和功能维持稳定，遵循了自生原理。（3）表中I-IV表示食物链中不同的营养级，所以V不属于生产者和消费者，是分解者，能量X+呼吸作用散失的能量=同化的能量=呼吸作用散失的能量+用于自身生长、发育、繁殖的能量，所以能量X为用于自身生长发育繁殖的能量，根据同化的能量的数据，最高营养级是IV，上一营养级为III，二者之间的能量传递效率为（0.88×105）÷（15.91×105）×100%≈5.53%。表中随着营养级的升高，同化的能量值逐渐减小，因此可说明能量流动具有逐级递减的特点，能量流动逐级递减的原因是每个营养级的能量总有一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，这些能量是无法再被利用的:每个营养级的能量总有一部分流向分解者，也不能再被利用。13．2060年前实现“碳中和”（碳净排放量为零）是我国重要的生态发展目标。某湖泊由于受周围工厂排污和生活污水的影响，导致水体富营养化，蓝细菌和绿藻等大量繁殖，影响了水生动物和沉水植物等生物类群的生存，CO2固定量长期小于CO2释放量。生态学家通过引入多种类型生物，并调控各种生物的种群密度，逐渐修复了该湖泊生态系统。经治理后，该湖泊包含浮游植物、浮游动物、鱼类、蛙类及微生物等多种生物类群，食物网复杂且结构稳定，有机碳合成量远高于分解量，成为区域碳汇的重要载体。请回答下列问题：(1)碳汇是指通过吸收大气中的CO2，降低其在大气中浓度的过程或活动。该湖泊在治理之前，为实现“碳中和”需____（填“增强”或“减弱”）碳汇，生产者主要通过____（填生理过程）来实现碳汇。(2)水体出现富营养化引发蓝细菌的爆发性增殖，其中微囊蓝细菌分泌的毒素导致水生动物死亡，动物残体的分解进一步加剧水体污染，该过程属于____（填“正”或“负”）反馈调节，会使生态系统逐渐____（填“偏离”或“维持”）稳态。(3)修复该湖泊生态系统时，生态学家引入了浮游动物、滤食性鱼类和肉食性鱼类等生物组分并合理布局，主要遵循了生态工程的____原理；湖泊中的雄蛙在繁殖期通过鸣叫声向雌蛙传递求偶信号，该信息类型属于____信息，这种信息的传递在生态系统中的作用是____。(4)生态学家对该湖泊生态系统中三个营养级的能量流动进行定量分析，得到如下数据（单位：kJ/（m2·a））。营养级粪便量同化量呼吸消耗量流向分解者的能量未利用的能量第一营养级—

第二营养级

第三营养级

？

？第二营养级粪便中的能量属于第____营养级的同化量；从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为____。【答案】(1)增强光合作用(2)正偏离(3)自生物理有利于生物种群的繁衍(4)一13%【分析】光合作用绿色植物（包括蓝细菌等光合生物）通过叶绿体，利用光能，将CO2和H2O转化为储存能量的有机物，并释放O2的过程。光合作用分为光反应（类囊体膜上，产生ATP、NADPH、O2）和暗反应（叶绿体基质中，固定CO2为C3，再还原为糖类等有机物）。光合作用是生态系统中碳汇的主要途径，也是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。【详解】（1）碳汇是指能吸收大气中的CO2，减少其在大气中浓度的过程。该湖泊生态系统在治理之前CO2固定量长期小于CO2释放量，为实现“碳中和”需要通过增强碳汇来实现碳的净零排放；生产者主要通过光合作用将大气中的CO2，固定为有机物来实现碳汇。（2）水体出现富营养化引起蓝细菌的爆发性增殖，其中微囊蓝细菌会分泌毒素，进一步引起水生动物死亡，加剧水体的污染，形成正反馈调节，使该生态系统逐渐偏离稳态。（3）生态工程的自生原理强调生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持，修复该湖泊时合理布局浮游动物、滤食性鱼类等生物组分，利用种群之间互利共存关系，让生态系统依靠自身结构和功能维持稳定，遵循了自生原理；雄性的鸣叫声属于物理信息（声音是物理范畴的信息载体），求偶信号的传递能促进雌雄蛙完成交配，有利于生物种群的繁衍。（4）第二营养级粪便中的能量属于第二营养级的非同化量，实际为第一营养级同化量的一部分；第三营养级的同化量=第二营养级流向第三营养级的能量=第二营养级的同化量-第二营养级呼吸消耗量-第二营养级流向分解者的能量-第二营养级未利用的能量=2.0×105-7.0×104-2.4×104-8.0×104=2.6×104，那么从第二营养级到第三营养级的能量传递效率=第三营养级的同化量/第二营养级的同化量×100%=（2.6×104）/（2.0×105）=13%。14．碳汇渔业是指通过渔业生产促进水生生物吸收二氧化碳，并通过收获海产品把这些碳移出水体，不投饵的渔业生产活动，它可以缓解温室效应。某地碳汇渔业模式为：上层挂绳养殖藻类，中层挂笼养殖滤食性贝类，底层投放人工鱼礁并养殖刺参，其中贝类可以将CO₂钙化为CaCO₃。(1)该碳汇渔业模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是________________。分析该立体养殖生态系统的结构，需要分析其________________________________。(2)据图1分析，该生态系统从大气中吸收的CO₂_________（填“大于”、“小于”或“等于”）该生态系统中的生物呼吸作用释放的CO₂，大气中CO₂进入海洋水体后经________________过程被利用，从而缓解温室效应。(3)该生态系统中存在如图2所示的能量关系，贝类用于自身生长发育繁殖的能量为______kJ/（m²·a），除图示外，贝类同化的能量去向还包括________________________________。(4)碳汇渔业不仅提高了海水的固碳能力，并且通过人类收获海产品可以提高经济效益，这体现了生物多样性的______________________价值，体现了生态工程的__________原理。【答案】(1)充分利用空间及资源组成成分和营养结构(2)大于藻类的光合作用（将CO₂转化为有机物）、贝类的钙化作用（将CO₂钙化为CaCO₃）(3)2288流入下一营养级（刺参）的能量、流入分解者的能量和未利用的能量(4)直接价值和间接价值整体【分析】1、一个物种在群落中的地位或角色称为这个物种的生态位。研究某种动物的生态位通常要研究它的栖息地，食物，天敌以及与其他物种的关系。研究某种植物的生态位，通常要研究它在研究区域内出现的频率，种群密度、植株高度等特征以及它与其它物种的关系等。2、垂直结构在垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象。植物的分层与对光的利用有关，显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力；群落中植物的垂直分层为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件，因此，动物也有分层现象。3、群落的结构特征不仅表现在垂直方向上，也表现在水平方向上。例如，某草地在水平方向上，由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等因素、不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，它们常呈镶嵌分布。【详解】（1）群落的空间结构包括垂直结构和水平结构，海水立体养殖依据这一原理，优点是充分利用空间及资源。因为不同水层有不同的环境条件和资源，通过立体养殖，不同生物可以在各自适宜的水层生存和生长，提高了空间和资源的利用率。生态系统的结构包括组成成分（非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者）和营养结构（食物链和食物网），所以分析该立体养殖生态系统的结构，需要分析其组成成分和营养结构。（2）该生态系统从大气中吸收的CO₂用于藻类的光合作用等，而生态系统中的生物呼吸作用释放的CO₂只是其中一部分。由于该碳汇渔业模式能缓解温室效应，说明吸收的CO₂量大于释放的CO₂量，所以该生态系统从大气中吸收的CO₂大于该生态系统中的生物呼吸作用释放的CO₂。大气中CO₂进入海洋水体后，经藻类的光合作用（将CO₂转化为有机物）、贝类的钙化作用（将CO₂钙化为CaCO₃）过程被利用，从而缓解温室效应。（3）贝类用于自身生长发育繁殖的能量=贝类的同化量-呼吸作用散失的能量。由图2可知，贝类的同化量为3281+2026=5307kJ/（m²·a），呼吸作用散失的能量为3019kJ/（m²·a），所以贝类用于自身生长发育繁殖的能量为5307-3019=2288kJ/（m²·a）。贝类自身生长发育繁殖的能量去向为流入下一营养级（刺参）的能量、流入分解者的能量和未利用的能量，即除图示外，贝类同化的能量去向还包括流入下一营养级（刺参）的能量、流入分解者的能量和未利用的能量。（4）生物多样性的价值包括直接价值、间接价值和潜在价值；碳汇渔业不仅提高了海水的固碳能力（生态效益），并且通过人类收获海产品可以提高经济效益，这体现了生物多样性的直接价值和间接价值，体现了生态工程的整体原理，即进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更要考虑到经济和社会等系统的影响力，兼顾生态效益、经济效益和社会效益。15．某淡水湖泊生态系统因周边农业生产中化肥流失，导致水体氮、磷含量异常升高，引发蓝藻水华；同时，附近工业废水排放造成湖水中镉（-Cd）等重金属污染。研究人员对该湖泊的生态状况进行调查，发现该湖泊的生物体内镉含量远高于水体中镉含量。请结合生态学知识，回答下列问题：(1)该湖泊生物体内镉含量远高于水体中镉含量的现象称为__________，原因是镉进入生物体后难以被________。这些有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地，所以该现象与物质循环一样，也具有________。(2)蓝藻爆发初期，由于资源充足、天敌较少，其种群数量增长接近________（填“J形”或“S形”）曲线。蓝藻产生的藻毒素会引起浮游动