生物与地理环境
核心知识一、生物圈
1．概念：地球上所有生物及其生存环境的总称。
2．分布范围：大气圈、水圈、岩石圈是自然环境的无机成分，而生物圈是其有机成分，而且分布于三个无机圈层之中，因此生物圈的范围包括大气圈底部(对流层顶)、水圈的全部、岩石圈的上部(到达沉积岩底部)，差不多同整个自然地理环境的范围一致。
例如，高度，现已知道在平流层底部空气中浮游着细菌和真菌的单细胞孢子；最高大的树木有90～100米高，而兀鹰能飞到7000米高空。例如，深度，人们在密西西比河流域的7500米钻井深处发现有细菌存在；而在大洋10千米深处的洋底仍能找到较多的低等生物。
3．生物集中的核心：地面以上100米，水面以下200米。
二、生物在地理环境形成中的作用
1．根本原因：绿色植物的光合作用，使地球面貌发生变化。
2．使自然界中化学元素迁移，促成土壤形成
3．改造大气圈、水圈和岩石圈
(1)地球原始大气的主要成分是二氧化碳、甲烷、氢和氨，而现今大气的主要成分则是氮和氧，各占78%和21%。
(2)参与水循环，影响水体水文特征，地表水、地下水的化学成分受有机体生命活动所制约。
(3)生物参与了岩石圈的建造与破坏，如生物风化加快岩石风化，如石灰岩的形成。
三、植物的分布与环境
1．植物分布与环境的关系
(1)热量：热量是决定植物分布的重要因素。从赤道到两极，从山麓到山顶，为适应不均匀的热量条件，植物种类和形状也不同。例如，热带地区大部分花卉最适宜30℃左右的高温，15℃以下则不能生长；而耐寒的迎春、腊梅则能耐3℃左右的长期低温，雪莲花则生长于高原冰雪之中。如从赤道到两极：各种不同的植被带，热带雨林带—热带草原带—热带季雨林带—亚热带常绿阔叶林带(亚热带常绿硬叶林带)—温带落叶阔叶林带—温带草原带—亚寒带针叶林带—寒带草原带。从山麓到山顶：垂直分布的植被带，如乞力马扎罗山垂直自然带。如“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”，这是植物对温度的适应。
(2)光照：是绿色植物生活的必要条件。植物有喜光植物和喜阴植物之分，喜光植物，如向日葵、马尾松。分布在草原和荒漠中的大多数植物，生长于森林采伐迹地上的乔木和灌丛，人工栽植的农作物和果树等，都属于喜光植物，典型的树种如油松、落叶松、侧柏、洋槐、泡桐、桉树等。喜阴植物大多生长在林下、背阳或荫蔽的地方，如家中的文竹和吊兰，杜鹃花，高纬度的苔藓地衣、冷杉。
(3)水分：是植物生长过程中作用很大的一个因素。尤其植物的个体形态随水分供应情况而大有差别。从沿海到内地：从森林到草原到荒漠，水分条件变化是关键。如地中海沿岸植物多为常绿硬叶林，有的叶面上还覆盖着薄薄的蜡质是为了减少蒸发和蒸腾作用。
2．植物对环境的指示作用
植物的生活和分布深受所在地方环境条件的制约，所以有什么样的环境就可能有相应的植物种类分布。环境在空间上发生变化，植物种类随着发生变化。反之，见到某种植物出现，就可以据此推断它所在地方的环境性质，这种作用叫做植物(对环境)的指示作用。
一定区域范围内能指示生长环境或某些环境条件的植物种、属或群落。指示植物与被指示对象之间在全部分布区内保持联系的称为普遍指示植物；只在分布区的一定地区内保持联系的则称为地方指示植物。地方指示植物在数量上远远多于普遍指示植物。
按指示对象可分为：①土壤指示植物。用植被来鉴别土壤性质的植物。如铁芒萁为酸性土壤的指示植物；柏木为石灰性土壤的指示植物；多种碱蓬是强盐渍化土壤的指示植物；葎草是富氮土壤的指示植物；那杜草是黏重土壤的指示植物。②气候指示植物。植物对气候及当地农时、农事具有指示作用。如“五九六九，沿河看柳；七九河开，八九雁来”“谷雨前后，种瓜种豆”“处暑(庄稼)不露头，割上喂老牛”等。再如亚热带树种——青冈栎：当树叶变红时，该地区在一两天内会下大雨，雨过天晴后，树叶又呈深绿色。“旗”形树指示风向：树枝常年受较稳定的强风吹拂，结果迎风一侧树枝受损，生长受到抑制，背风一侧生长较快，形成所谓的“旗”形树，如黄山的迎客松，树冠的朝向即风的去向。③矿物指示植物。如海州香薷是铜矿脉的指示植物。④环境污染指示植物。如唐菖蒲的叶片边缘和尖端出现淡黄色片状伤斑，则说明空气中存在氟化氢污染。⑤潜水指示植物。可指示潜水埋藏的深度、水质及矿化度。如柳属是淡潜水的指示植物；骆驼刺为微咸潜水土壤的指示植物。⑥水分条件指示植物。如水生植物——莲(荷花)的生长环境，由于在生长过程中有充足的水源，所以它长得叶大柔嫩，但根扎的很浅；而骆驼刺生活在沙漠地区，属旱生植物，由于沙漠中缺水，所以骆驼刺的叶子变成细刺，并且根扎得很深，有的深达十几米，根系十分发达。此外，植物的某些特征，如花的颜色、生态类群、年轮、畸形变异、化学成分等也具有指示某种生态条件的意义。
3．动物与环境的关系
动物有以下的身体特征来适应环境：寒冷地方居住的会长出厚厚的毛皮，以防热量散失；与环境相似的颜色，即保护色，如变色龙；装成与栖息环境相似的形态，或模仿另一种昆虫，即拟态，如枯叶蝶；以鲜艳的颜色来警示其他动物，即警戒色，如鲜艳的蘑菇是有毒的。动物有以下的方法来捕捉猎物：猎豹以快速捕捉猎物；海葵的触须能分泌化学物质刺伤游经的鱼，这是它猎食和自保的方法。
4．陆生动物与地理环境的关系
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生存 空间 |
①面积大，地形复杂，气候差异显著，环境多样，适宜生存空间大； ②环境空间差别大，适宜生存空间小； ③长期与大陆分离，环境封闭，物种独特 |
| 气候 |
①纬度(海拔)低，水热充足，植物繁茂，食物充足； ②纬度(海拔)高，植物生长缓慢，食物供应量少； ③冬季(终年)寒冷漫长，生存条件恶劣 |
| 环境 |
①生态环境发生改变，食物来源减少，饮用水短缺，生存空间减小； ②生态良好，环境污染少； ③全球气候变化，草地退化，生存环境改变 |
| 天敌 |
①缺少×××，天敌少； ②受到×××天敌威胁 |
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人类 活动 |
①人烟稀少，人类活动强度小，干扰少； ②森林、草原减少，污染加剧，食物减少，栖息环境遭破坏 |
5.水生动物(鱼类)与地理环境的关系
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生存 空间 |
①湖面(海域)广阔，生存空间大； ②跨度大(流程长)，水域环境多样，种类繁多； ③河湖(海)相连，有利于×××洄游产卵 |
| 气候 |
①纬度低，水温高，生长速度快； ②水温适宜，利于产卵、繁殖； ③水域浅(纬度低)，光照充足，光合作用强 |
| 水文 |
①盐度高(低)，适宜咸水(淡水)鱼类生存； ②纬度(海拔)高，盐度低、水温低，适宜冷水性鱼类生长； ③结冰期长，存活率低； ④水质好 |
| 食物 |
①多条河流入海(湖)/寒暖流交汇(上升流/水温变化明显)，底层海水上泛，营养盐类丰富，浮游生物大量繁殖； ②水草丰美/其他鱼类为×××提供充足饵料 |
| 天敌 | 缺少天敌制约，繁殖速度快，种群密度大 |
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人类 活动 |
①水质下降，污染加重； ②过度捕捞 |
四、保护生物多样性措施
1．就地保护
为了保护生物多样性，把包含保护对象在内的一定面积的陆地或水体划分出来，进行保护和管理。比如，建立自然保护区实行就地保护。自然保护区是有代表性的自然系统、珍稀濒危野生动植物种的天然分布区，包括自然遗迹、陆地、陆地水体、海域等不同类型的生态系统。自然保护区还具备科学研究、科普宣传、生态旅游的重要功能。
2．迁地保护
迁地保护是在生物多样性分布的异地，通过建立动物园、植物园、树木园、野生动物园、种子库、基因库、水族馆等不同形式的保护设施，对那些比较珍贵的物种、具有观赏价值的物种或其基因实施由人工辅助的保护。迁地保护的目的只是使即将灭绝的物种找到一个暂时生存的空间，待其元气得到恢复、具备自然生存能力的时候，还是要让被保护者重新回到生态系统中。
3．建立基因库
目前，人们已经开始建立基因库，来实现保存物种的愿望。比如，为了保护作物的栽培种及其会灭绝的野生亲缘种，建立全球性的基因库网。现在大多数基因库贮藏着谷类、薯类和豆类等主要农作物的种子。
4．构建法律体系
人们还必须运用法律手段，完善相关法律制度，来保护生物多样性。比如，加强对外来物种引入的评估和审批，实现统一监督管理。建立基金制度，保证国家专门拨款，争取个人、社会和国际组织的捐款和援助，为实践工作的开展提供强有力的经济支持等。
强化训练(2022湖南)我国西北某内流河下游河岸地带发育着荒漠植物群落，胡杨为主要建群种，该地地下水平均埋深3～4米。下表反映该植物群落属性及影响因子随离河岸距离增加的变化情况(其中土壤容重与土壤有机质呈负相关，土壤电导率与土壤含盐量呈正相关)。据此，完成(1)～(2)题。
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离河 岸距 离(m) |
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| 群落属性 | 影响因子 | |||||
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群落 结构 |
群落盖 度(%) |
海拔 (m) |
土壤含水 量(%) |
土壤容重 (g/cm3) |
土壤电导 率(mS/cm) |
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| 50 | 乔—灌—草 | 30.33 | 916 | 5.73 | 1.41 | 0.36 |
| 200 | 乔—灌—草 | 34.00 | 917 | 5.04 | 1.50 | 0.59 |
| 350 | 乔—灌—草 | 40.33 | 914 | 4.42 | 1.50 | 0.37 |
| 500 | 乔—灌—草 | 46.67 | 914 | 18.51 | 1.41 | 2.56 |
| 650 | 乔—灌—草 | 74.33 | 913 | 19.27 | 1.37 | 0.40 |
| 800 | 乔—灌—草 | 68.67 | 913 | 15.23 | 1.38 | 1.02 |
| 950 | 乔—草 | 45.00 | 912 | 7.78 | 1.40 | 0.50 |
| 1100 | 乔—草 | 40.33 | 916 | 3.06 | 1.58 | 0.66 |
| 1250 | 乔—草 | 34.33 | 915 | 2.32 | 1.62 | 1.98 |
(1)随离河岸距离的增加，变化趋势与群落盖度总体相似的影响因子有( )
①海拔 ②土壤含水量 ③土壤有机质含量 ④土壤含盐量
A．①②B．②③
C．②④D．③④
(2)浅根系草本植物在该植物群落中分布广泛，主要得益于( )
A．胡杨涵养水源
B．草本植物水分竞争力强
C．地下水埋深浅
D．草本植物耐盐碱能力强
(3)在离河岸950米到1250米的地段，该植物群落中灌木消失的主要原因可能是( )
A．土壤有机质减少
B．乔木与灌木水分竞争
C．土壤含盐量增加
D．草本与灌木水分竞争
【解析】(1)读表可知，随离河岸距离的增加，群落盖度大致先增后降，海拔高度变化规律不明显，土壤含水量大致先增后降，土壤容重大致先降后升，土壤电导率变化规律不明显。材料信息表明，土壤容重与土壤有机质含量呈负相关，土壤电导率与土壤含盐量呈正相关，因此随离河岸距离的增加，土壤有机质含量大致先增后降，土壤含盐量变化规律不明显，由此可知，随离河岸距离的增加，变化趋势与群落盖度总体相似的影响因子有土壤含水量和土壤有机质含量，即②③符合题意，①④不符合题意。综上所述，B符合题意，排除A、C、D。故选B。
(2)材料信息表明，该地地下水平均埋深3～4米，浅根系草本植物很难直接获得地上水，但该地胡杨为主要建群种，具有较强的涵养水源作用，从而为浅根系草本植物提供水源，因此浅根系草本植物在该植物群落中分布广泛，A符合题意，排除C；草本植物根系较浅，因此水分竞争力并不强，排除B；该区域地下水较深，盐碱化现象并不严重，因此草本植物耐盐碱能力强不是广泛分布的主要原因，排除D。故选A。
(3)干旱地区植物得以生存主要取决于水分水源条件，由于乔木与灌木的根系较深，在缺水地区存在明显的水分竞争状况，由于乔木比灌木水分竞争能力更强，使得在离河岸950米到1250米的地段，该植物群落中灌木消失，B符合题意；草本根系较浅，与灌木的水分竞争中，灌木竞争能力更强，因此灌木消失不是草本与灌木水分竞争的结果，排除D；在离河岸950米到1250米的地段，乔木与草本植物均能生长，因此土壤有机质减少、土壤含盐量增加不是导致灌木消失的主要原因，排除A、C。故选B。
【参考答案】(1)B (2)A (3)B
阅读图文材料，回答下列问题。
材料一 哥伦比亚河口近海地区盛产鲑鱼。鲑鱼溯溪跳跃能力极强，每年9月溯流而上，跳跃层层障碍至河流上游水流湍急的砂砾底质的浅水区产卵，孵化于淡水中的幼鱼在次年春季游入海洋。
材料二 实验发现如果让鲑鱼在平稳的河流中游到产卵地，省掉了溯游和腾跃的过程，鲑鱼的产卵率会极低。为此，当地政府在哥伦比亚河上的水库附近的鱼道中修建了增加腾跃过程的鱼梯。
材料三 调查发现哥伦比亚河沿岸分布有大量的灰熊，有些灰熊的捕鱼能力极强，且灰熊喜欢脂肪丰富的鱼脑和鱼卵，经常将其余的部分丢弃在周边的地面上。研究者发现河两岸植物体内有高达80%的N元素与海洋中N元素相吻合。
材料四 下图为哥伦比亚河位置图及鱼道、鱼梯示意图。
(1)解释鲑鱼的产卵地选择在河流上游水流湍急的砂砾底质的浅水区的原因。
(2)推断鲑鱼洄游的生态意义。
(3)说明河流沿岸附近灰熊数量多的原因。
【解析】(1)结合“哥伦比亚河位置图及鱼道、鱼梯示意图”可知，河流上游是山区，水流湍急，水体中氧气含量高；上游地区天敌少；砂砾底质利于鱼卵的覆盖；浅水区阳光充足，水温适宜，盐度低，水质优利于鱼卵孵化。
(2)由材料“研究者发现河两岸植物体内有高达80%的N元素与海洋中N元素相吻合”可知，鲑鱼洄游为灰熊提供了充足的食物来源，鲑鱼洄游可通过食物链把陆地和海洋联系在一起，实现陆地和海洋之间的物质循环和能量流动；为陆地生态系统提供充足的养分；维持生物多样性和生态平衡；使陆地生态系统和海洋生态系统形成一个开放、联系的有机整体。
(3)由材料“灰熊的捕鱼能力极强，且灰熊喜欢脂肪丰富的鱼脑和鱼卵”可知，鲑鱼洄游为灰熊提供了充足的食物来源；周边植被繁茂，灰熊隐蔽空间大；靠近河流，饮水方便；地形开阔，生存空间大。
【参考答案】(1)阳光充足，饵料丰沛，利于鱼苗生长；浅水区水温适宜，盐度低，水质优，利于鱼卵孵化；上游地区天敌少；水流急，水体中氧气含量高；砂砾质河底，利于鱼卵的覆盖。
(2)实现陆地和海洋之间的物质循环和能量流动；为陆地生态系统提供充足的养分；维持生物多样性和生态平衡；使陆地生态系统和海洋生态系统形成一个开放、联系的有机整体。
(3)鲑鱼洄游为灰熊提供了充足的食物来源；周边植被繁茂，灰熊隐蔽空间大；靠近河流，饮水方便；地形开阔，生存空间大。