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1、第 33 讲 生态系统的能量流动和物质循环第 33 讲 生态系统的能量流动和物质循环 测控导航表 知识点题号 1.生态系统的能量流动1,2,3,4,5,6,9 2.生态系统的物质循环7,8,10,11,12 3.综合考查13,14,15 一、选择题 1.(2018贵州遵义联考)在生态系统中,营养级越高的生物获得的总能量越少。下列解释错误 的是( B ) A.各营养级中总有一部分能量被分解者利用 B.能量金字塔顶层的生物数量少需要能量少 C.生物维持自身的生命活动消耗一部分能量 D.各营养级中的能量一部分以热能形式散失 解析:营养级越高的生物,获得的能量就越少,不能满足太多数量的个体所需的能量。
2、 2.(2014海南卷)用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金 字塔。在某一栎林中,第一营养级生物为栎树,第二营养级生物为昆虫,第三营养级生物为蛙、 蜥蜴和鸟,第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是( B ) 解析:分析生态系统的数量金字塔需要参考生物个体的大小。第一、二营养级分别是栎树(体 型很大)和昆虫,所以第二营养级生物的数量多于第一营养级的;与第二营养级生物相比,第三 营养级生物含有的能量少,并且生物个体较大,所以第三营养级生物的数量少于第二营养级的, 同理可知蛇的数量会更少。 3.(2018河北邯郸模拟)生态系统中存在食物链“马尾松松毛虫杜鹃”,如图
3、表示松毛虫 摄入能量的流动方向,下列叙述正确的是( B ) A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型 B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用 E/A 表示 C.由松毛虫流入分解者的能量可用 C+D+F 表示 D.若迁走全部杜鹃,松毛虫的种群数量将呈“J”型增长 解析:该食物链中的生物在能量上呈正金字塔形,而数量上松毛虫的数量多于马尾松,不呈现正 金字塔形;松毛虫的同化量是A,杜鹃的同化量是E,能量传递效率可用 E/A表示;由松毛虫流入 分解者的能量可用 D+F,C 表示松毛虫粪便量,属于马尾松的能量;若迁走全部杜鹃,但由于资源 和空间是有限的,松毛虫的种群数量将呈现“S”型曲线。 4.(20
4、16全国卷)在漫长的历史时期内,我们的祖先通过自身的生产和生活实践,积累了对 生态方面的感性认识和经验,并形成了一些生态学思想,如:自然与人和谐统一的思想。根据这 一思想和生态学知识,下列说法错误的是( B ) A.生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律 B.若人与自然和谐统一,生产者固定的能量便可反复利用 C.“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例 D.人类应以保持生态系统相对稳定为原则,确定自己的消耗标准 解析:生产者固定的能量最终均以热能的形式散失,而不能被反复 利用。 5.如图为某生态系统能量流动的示意图,数字代表能量值,单位是kJ/(m2a)。 下列叙述不正 确的
5、是( B ) A.能量从甲到乙的传递效率为 16% B.甲、乙、丙之间只进行能量流动而不存在信息传递 C.甲通过光合作用将光能转化为化学能,太阳能就输入了第一营养级 D.丙摄入的能量大于同化的能量,多出部分的主要去向是被分解者 利用 解析:能量从甲到乙的传递效率为 200/(875+175+200)100%=16%;甲、乙、丙之间不仅进行能 量流动,还进行信息传递;甲通过光合作用将光能转化为化学能,太阳能就输入了第一营养级; 丙的摄入能量减去同化的能量,多出部分为丙的粪便量,主要去向是被分解者利用。 6.(2018海南卷)某地在建设池塘时,设计了如图所示的食物网,鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。 关
6、于该池塘生态系统的叙述,错误的是( D ) A.鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者 B.消耗等量藻类时,鳜鱼的生长量少于鲢鱼 C.通气可促进水体中生物残骸分解为无机物 D.藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量 解析:藻类固定的能量大于流入次级消费者的能量。 7.下列有关生态系统物质循环的叙述中,正确的是( B ) A.物质循环发生在种群和无机环境之间 B.碳元素在生态系统内循环的主要形式是 CO2和碳水化合物 C.物质循环与能量流动是两个相对独立的过程 D.生物圈在物质上不是一个自给自足的系统 解析:物质循环发生在生物群落和无机环境之间;物质是能量的载体,能量是物质循环的动力, 物质循环与能量
7、流动是相辅相成、不可分割的两个过程;生物圈在物质上是一个自给自足的系 统,但是由于能量是逐级递减的,所以必须不断地从外界补充能量。 8.(2019安徽安庆月考)下列有关碳循环的叙述中,错误的是( D ) A.冬季北方人呼吸产生的 CO2,能供给南方植物光合作用 B.大力开发和使用清洁能源,能减少 CO2的释放量 C.碳元素和能量都能从植物传递给各种动物 D.倡导低碳生活方式的主要方法是提高人均绿地面积 解析:倡导低碳生活方式的主要方法是减少二氧化碳的排放,开发利用清洁能源。 9.(2018湖北武汉模拟)下列有关生态系统能量流动的叙述,不正确的是( D ) A.太阳能只有通过生产者才能输入生态系
8、统 B.处于稳态时生态系统能量输入与输出相等 C.生态系统的能量最终将以热能的形式散失 D.通过物质多级利用可提高能量的传递效率 解析:物质经过多级利用,提高了能量利用率,但不能提高能量的传递效率。 10.如图表示某生态系统的碳循环示意图,其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分, 表示生理过程。下列有关该图的分析错误的是( D ) A.乙是该生态系统的基石 B.过程中碳的传递形式是 CO2 C.过程主要是指绿色植物的光合作用 D.丙中的多种生物之间只存在竞争关系 解析:由图可知,乙、丙、丁都指向甲,因此甲是非生物的物质和能量,根据双向箭头可判断出 乙是生产者,生产者是生态系统的基石;过程表示通
9、过呼吸作用释放出CO2;过程将CO2输入 到生物群落中,主要是指绿色植物的光合作用;丙中多种生物之间可能存在捕食关系。 11.(2018湖南株洲质检)下列关于生态系统中物质循环、能量流动、信息传递的叙述,正确 的是( B ) A.富营养化水体出现蓝藻水华的现象,可以说明能量流动的特点 B.信息传递并不都是双向的,生物间的信息传递是长期进化的结果 C.食物链各营养级中 10%20%的能量会被分解者利用 D.无机环境中的 CO2可以在某生物群落中循环利用 解析:富营养化水体出现蓝藻水华是大量有机污物排到江湖中导致藻类大量繁殖,为物质循环 的再生利用,说明物质循环反复性,而能量流动是单向的;食物链由
10、生产者和消费者构成,分解 者不是食物链的成分;物质循环指生物群落与无机环境之间循环。 12.(2018广东惠州调研)科研人员在同温带草原中选择放牧、割草、围封三种不同利用方式 的样地测定湿润年和干旱年的土壤呼吸总量(样地内土壤动物、植被根系和土壤微生物的呼吸 总量),结果如图所示。据图分析正确的是( D ) A.本实验的自变量只有降水量 B.割草样地的土壤呼吸对降水状况反应最不敏感 C.土壤呼吸是草原生态系统中碳输出的唯一途径 D.水分对草原生态系统的碳循环具有明显影响 解析:本实验的自变量还有对样地的利用方式;由柱形图可以看出:割草样地湿润年土壤呼吸总 量大于干旱年最明显,故割草样地的土壤呼
11、吸对降水状况反应最敏感;土壤呼吸不是草原生态 系统中碳输出的唯一途径;由图可知:无论哪种草原利用方式,湿润年土壤呼吸总量总是大于干 旱年,故水分对草原生态系统的碳循环具有明显影响。 二、非选择题 13.(2018全国百校联盟高三联考)如图表示某河流中的食物网及其能量流动示意图(图中数 字为能量数值,单位是 Jm-2a-1)。回答下列有关问题: ( 1 ) 要 构 成 一 个 完 整 的 生 态 系 统 , 除 了 图 中 含 有 的 成 分 , 还 应 包 括 等成分。 (2)浮游植物在生态系统中的作用是 , 其体内的能量 (填“大于” “等于”或“小于”)输入该营养级的能量,原因 是 。 (
12、3)该食物网中第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率 为 %(计算保留一 位小数)。 (4)根 据 图 中 数 据 能 不 能 计 算 浮 游 植 物 呼 吸 作 用 散 失 的 能 量 ,为 什 么? 。 解析:(1)图中的食物链(网)属于生态系统的营养结构,只涉及生态系统中生物成分中的生产者 和消费者,而一个完整的生态系统除了营养结构外,还包括非生物的物质和能量、分解者。 (2)浮游植物属于生产者,它是生态系统中的基石。它通过光合作用将无机物制造成有机物,同 时固定太阳能。输入该营养级的能量包括呼吸作用散失的能量,用于生长、发育和繁殖的能量, 由此可知其体内的能量小于输入该营养级的能量。
13、 (3)该食物网中第二营养级的同化量为 3 700+4 200=7 900 (Jm-2a-1),第三营养级的同化量 为840+210+1 260=2 310 (Jm-2a-1),该食物网中第二营养级与第三营养级之间的能量传递 效率为(2 3107 900)100%29.2%。 (4)图中数据没有体现浮游植物流入分解者中的能量,因此无法计算浮游植物呼吸作用散失的 能量。 答案:(1)非生物的物质和能量、分解者 (2)将无机物制造成有机物,同时固定太阳能 小于 输入浮游植物的能量有一部分通过呼吸 作用以热能的形式散失 (3)29.2 (4)不能,图中数据不含浮游植物流入分解者中的能量(和其未被利用
14、的能量) 14.(2018山东菏泽一模)碳排放增加形成的温室效应导致北极海冰的覆盖面积减小,对北极 当地物种造成严重威胁,如很多兽群之间彼此远离。如图为北极地区的部分生物形成的食物网, 请回答下列问题。 (1)已知北极鳕鱼捕食 10 kg 浮游动物 A 可增加 2.5 kg 质量,捕食 30 kg 浮游动物 B 可增加 2. 5 kg 质 量 ,但 不 能 推 算 出 第 二 、 三 营 养 级 之 间 的 能 量 传 递 效 率 ,原 因 是 。 海冰消失造成浮游动物 A 的栖息地减少,其 K 值将 ,同时,科学家发现北极鳕鱼大量捕 食浮游动物B,这体现了信息传递在该生态系统的功能 是 。
15、(2)与一般生态系统相比,北极生态系统的抗干扰能力弱,原因是 ; 碳排放的增加与化石燃料的大量使用有关,化石燃料中的能量在生态系统能量流动中属 于 。 解析:(1)北极鳕鱼捕食浮游动物 A 或浮游动物 B,其增重的量为其用于生长发育繁殖的能量, 而 北极鳕鱼的同化量包括两个去向,即呼吸作用散失的能量和用于生长发育繁殖的能量,而题目 中没有给定也无法推出北极鳕鱼呼吸作用消耗的能量,再者浮游动物 A、 B 的同化量也无法推出, 因此不能推算出第二、三营养级之间的能量传递效率。由北极鳕鱼和浮游动物 B 之间的捕食 关系,可体现信息传递在该生态系统的功能是调节生物种间关系,以维持生态系统的稳定。 (2
16、)由于北极生态系统的营养结构简单,温度低,分解者分解作用较弱,因此它与一般生态系统 相比,北极生态系统的抗干扰能力较弱。化石燃料中的能量是未被分解者利用的能量。 答案:(1)根据捕食情况无法得知北极鳕鱼呼吸作用消耗的能量,不能推出北极鳕鱼的同化量, 且无法得知浮游动物 A、B 的同化量(合理即可) 降低 调节生物种间关系,以维持生态系统 的稳定 (2)营养结构简单;温度低,分解者分解作用较弱(合理即可) 未被利用的能量 15.图 1 是生态系统的碳循环部分示意图,其中甲、 乙、 丙、 丁组成该生态系统的生物群落;图 2 是一个由 5 种生物组成的食物网;图 3 所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的
17、能量流动,图中字 母代表相应能量。据图回答以下问题: (1)物质循环与能量流动之间的相互内在关系是 。 (2)图 1 中缺少两个重要过程,请用文字和箭头的形式补充: 、 。 (3)若图 2 中的乙大量减少,则短期内戊的数量会 。 (4)若图2食物网中戊摄食丁和丙的比例为31,丙摄食的两种生物所占比例相等,则戊每增加 10 kg 生物量,按 10%的能量传递效率计算,需要消耗生产者 kg。 (5)图 3 中的 C 和 B1+C1+D1可表示桑树和蚕用于 的能量。蚕沙(粪便)投入鱼塘供给鱼 食用,蚕沙中同化的能量属于第 营养级所含的能量。 解析:(1)物质循环以能量流动作为动力,能量流动以物质循环
18、作为 载体。 (2)图 1 中,丁是生产者,甲和乙是消费者,丙是分解者,因此图中还缺少无机环境丁的光合作 用过程和甲丙的过程。 (3)图 2 中,若乙大量减少,则丙同化的能量增多、个体数量增加,进一步导致戊增多。 (4)若图2食物网中戊摄食丁和丙的比例为31,丙摄食的两种生物所占比例相等,则戊每增加 10 kg 生物量,按 10%的能量传递效率计算,由甲丁戊这条食物链需要消耗甲 10 10%10%=750 (kg)。由甲丙戊这条食物链需要消耗甲 10 10% 10%=125(kg)。 由甲乙丙戊这条食物链需要消耗甲 10 10% 10%10%= 1 250(kg),因此共需 要消耗生产者(甲)750+125+1 250=2 125(kg)。 (5)图3中,流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量,应是A;桑树呼吸作用所散失的 热能可用 B 表示,图中的 C 表示净光合作用,是桑树生长、发育、繁殖等生命活动的所需的能 量,B1+C1+D1属于蚕用于蚕生长、 发育、 繁殖等生命活动。 蚕沙中所含的能量是蚕未同化的能量, 仍属于其上一个营养级,即属于第一营养级所含的能量。 答案:(1)物质循环以能量流动作为动力,能量流动以物质循环作为 载体 (2)无机环境丁 甲丙 (3)增加 (4)2 125 (5)自身生长、发育、繁殖等生命活动 一