《2026年理想树图书高考必刷卷42套模拟卷汇编高中生物全一册通用版江苏专版》

21.(11 分)草原为畜牧业基地，具有气候调节、水源涵养、水土保持、防风固沙等生态功能。某草原羊草优势显著，但过度放牧导致退化。高羊茅为优质牧草，营养丰富，适合用作家畜饲料，引入后却在部分地区导致生物入侵。为探究其入侵根源，科研人员开展了一系列科学实验。
(1)引种的高羊茅扩散到自然区域，造成当地的生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性丧失。研究者发现，出现这一现象的原因之一是高羊茅与一些牧草的生态位几乎相同而不能共存。
(2)为了进一步探究高羊茅入侵对草原生态系统的影响，研究者在被入侵草原样地取三个封闭区，每区均分成 4 个地块(C：对照；N+：施氮肥；NP+：同时施氮肥和磷肥；P+：施磷肥)，进行连续四年实验后随机选取每个地块 $1m^2$ 样方，进行相关分析。
①测定高羊茅健康成熟叶片的 N、P 含量及比值(N/P)，结果如图 1。据此推测，被入侵草原土壤中主要缺磷元素，理由是与对照组相比，只要施加磷肥，叶片含磷量显著提高，N/P明显下降，而施加氮肥对叶片含氮量及N/P影响不大，说明土壤中缺磷而不缺氮(2 分)。
②测定高羊茅叶片上当地食草昆虫——虎蛾幼虫的密度和叶片损伤程度。图 2 结果显示，高羊茅叶片上虎蛾幼虫密度越大，对叶片的啃食程度越大。

(3)虎蛾幼虫也啃食羊草，为测定虎蛾幼虫对高羊茅叶片和羊草叶片的食物利用率和转化率，首先选用一批发育状况相同的虎蛾幼虫，转移到没有食物的无菌试管内(1 只/管)进行饥饿处理，适宜时间后，进行如下操作：
①取 20 只鲜重，高温下烘干至恒重，测其含水量。
②再取 20 只鲜重，根据测得的含水量计算出实验前幼虫干重(C)；然后分别饲以两种草的叶片，48 h 后取出剩余食物，待幼虫排空粪便后，将幼虫和粪便在高温下烘干至恒重，得到实验后幼虫干重(D)和粪便干重(E)。用同样方法测得实验前饲喂的叶片干重(A)和剩余食物的干重(B)。回答下列问题。
从能量流动的过程分析，幼虫粪便中的能量属于羊草或高羊茅固定的太阳能。食物利用率=$[(D - C)/(A - B)] × 100\%$；食物转化率=$[(D - C)/(A - B - E)] × 100\%$。上述公式中，代数式(A - B)表示幼虫取食的有机物量，(D - C)表示幼虫用于自身生长、发育的有机物量，(A - B - E)表示幼虫同化的有机物量。本研究中，实验前对幼虫进行饥饿处理的目的是排除体内原有食物对实验结果的干扰，使幼虫处于相同的生理状态。
本实验结果会有误差，主要原因是虎蛾幼虫肠道内微生物利用的能量、饲喂的两种草的叶片细胞呼吸消耗的能量没有考虑。

答案： 21.（除标注外，每空1分，共11分）
(1)遗传多样性 生态位
(2)①磷 与对照组相比，只要施加磷肥，叶片含磷量显著提高，N/P明显下降，而施加氮肥对叶片含氮量及N/P影响不大，说明土壤中缺磷而不缺氮(2分)
②虎蛾幼虫密度越大
(3)羊草或高羊茅固定的太阳能 幼虫用于自身生长、发育的有机物量 幼虫同化的有机物量 排除体内原有食物对实验结果的干扰，使幼虫处于相同的生理状态 虎蛾幼虫肠道内微生物利用的能量、饲喂的两种草的叶片细胞呼吸消耗
热门考点生物多样性、实验探究
【深度解析】
(1)生物多样性包括遗传多样性（基因多样性）、物种多样性、生态系统多样性；生态位是指一个物种在群落中的地位和作用，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。群落中每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。高羊茅引入后却在部分地区导致生物入侵，这一现象出现的原因可能是高羊茅与一些牧草的生态位几乎相同而不能共存。
(2)①由图1中数据可知，与对照组相比，施氮肥组叶片含氮量及N/P变化不大，而施磷肥及同时施氮肥和磷肥组的叶片含磷量显著提高，N/P明显下降，说明被入侵草原土壤中主要缺磷元素。②由图2中数据可知，高羊茅叶片上虎蛾幼虫密度越大，对叶片的啃食程度越大。
(3)依据生态系统能量流动的过程分析，幼虫粪便中的能量属于幼虫摄入量的一部分，实验中幼虫分别饲喂羊草和高羊茅，因此幼虫粪便中的能量属于羊草或高羊茅固定的太阳能；(D - C)表示实验后幼虫干重 - 实验前幼虫干重，即幼虫用于自身生长、发育的有机物量；(A - B - E)表示幼虫取食的有机物量 - 粪便干重 = 幼虫同化的有机物量；实验前对幼虫进行饥饿处理的目的是排除体内原有食物对实验结果的干扰，使幼虫处于相同的生理状态；本实验中未考虑虎蛾幼虫肠道内微生物利用的能量，且实验过程中饲喂的两种草的叶片会进行细胞呼吸消耗有机物，也可能对实验结果造成影响，引起误差。