第33讲 生态系统的能量流动和物质循环
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测控导航表 知识点 1.生态系统能量流动 2.生态系统的物质循环 3.综合考查 题号及难易度 1,2,3(中),4(中),8(难),15(中) 5,7,9(中) 6,10(中),11(中),12(中),13(中),14(中) 1.(2015北京通州模拟)科学家发现,深海冷泉生态系统(最深可达9 000多米)具有独特的生物多样性、较高的生物密度等特点,其能量的输入主要依靠( C ) A.绿色植物的光合作用 B.动物的同化作用
C.原核生物的化能合成作用 D.微生物的分解作用
解析:深海阳光无法到达,绿色植物无法进行光合作用;动物无法把无机物合成有机物,把外界能量转化为有机物能量;化能合成细菌能够进行化能合成作用,把无机物合成有机物,为动物供能;微生物的分解作用分解有机物释放能量,不能实现能量的输入。
2.(2016山东济南月考)2015年10月美国阿德莱德大学报告:从一个整体食物网的角度看,在温暖的海水条件下,浮游植物的同化量将会增加,但是温暖海水条件下伴随着代谢消耗的提高,各级动物对食物的需求量更大。下列叙述错误的是( C )
A.伴随浮游植物初级同化量的增加,流经该生态系统的能量增加 B.温暖海水条件下伴随着代谢消耗的提高各营养级的呼吸量增加 C.温暖海水条件不会影响该生态系统中各营养级的能量传递效率 D.该食物网可能会造成食肉动物如大型食肉鱼类的食物短缺
解析:浮游植物为该生态系统的生产者,因此浮游植物的同化量增加,流经该生态系统的能量增加;温暖海水条件下,会伴随代谢消耗的提高,说明各营养级的呼吸量增加;由于温暖海水条件会影响各营养级生物的同化量,因此可能会影响该生态系统各营养级的能量传递效率;由“各级动物对食物的需求量更大”可推知:可能会造成肉食动物如大型食肉鱼类的食物短缺。
3.(2015甘肃庆阳模拟)如图是某稻—萍—鱼生态系统中能量流动部分示意图,其中数字表示能量。相关叙述正确的是( D )
A.①代表第一营养级呼吸作用释放的全部能量 B.②代表被初级消费者摄入的能量 C.图中生物为该生态系统全部组成成分
D.生产者同化的能量在该生态系统中实现多级利用
解析:图中①表示第一营养级呼吸作用消耗的能量,不是释放的全部能量,②代表被初级消费者同化的能量;图中生物与非生物的物质和能量为该生态系统全部组成成分;生产者同化的能量,还可通过鱼给人类提供更多的能量,实现了能量的多级 利用。
4.(2015长沙一模)如图为某池塘生态系统中饲养草鱼时的能量流动过程示意图,a～i表示能量值,关于该过程的叙述正确的是( D )
A.流经该生态系统的总能量为a
B.第一、二营养级之间的能量传递效率为(g+h)/a C.第一、二营养级之间的能量传递效率为h/b
D.可通过投放消化酶提高第一、二营养级之间的能量传递效率
解析:流经该生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能加上人工输入的能量,即a+c;第一营养级的同化量是a,第二营养级摄入第一营养级后同化的能量为h,故第一、二营养级之间的能量传递效率为h/a;投放消化酶可提高动物的消化吸收量,从而提高第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率。
5.(2015武汉模拟)如今低碳生活、绿色经济已成为人类共同的目标。如图是碳循环的部分过程,下列有关分析不正确的是( A )
A.碳循环的过程①②伴随着生态系统的能量流动 B.植树造林有助于增强过程②而减少大气CO2含量 C.减少对过程③的依赖是缓解温室效应的重要措施 D.低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
解析:据图可知,大气中二氧化碳的来源有:①生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用和③化石燃料的燃烧,但降低大气中二氧化碳的含量主要是通过②生产者的光合作用来实现的,而③是引起大气中二氧化碳含量增加的主要原因,故植树造林有助于增强过程②而减少大气CO2含量。减少对过程③的依赖是缓解温室效应的重要措施。无机环境与生物群落之间碳循环的主要形式是CO2,CO2不携带能量,因此过程①②不伴随着生态系统的能量流动。
6.(2015湖北武汉一模)关于生态系统的叙述,正确的是( C ) A.生态系统的能量是伴随着物质而循环利用的
B.一种蜣螂专以大象粪为食,则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20% C.对于一个营养结构复杂的生态系统来说,一般其抵抗力稳定性较强 D.凡是细菌、真菌都是分解者,凡是自养型生物都是生产者
解析:能量是单向流动逐级递减,不循环,蜣螂以大象粪为食,是获取了生产者所同化的部分能量;细菌并非都是分解者,如硝化细菌。
7.(2016河北邯郸月考)如图是生物圈中碳循环示意图,下列相关分析错误的是( B )
A.生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足
B.A是消费者,C是生产者,碳在各成分间以CO2的形式循环
C.对E过度开发利用会打破生物圈中碳平衡
D.碳循环过程需要能量驱动,同时又是能量的载体
解析:生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足;A是消费者,C是生产者,碳在生物群落中以有机物的形式流动,在生物群落和无机环境之间以CO2的形式循环;E为化石燃料,若对此过度开发利用会打破生物圈中的碳平衡;能量是物质循环的动力,物质是能量的载体。
8.(2015豫东、豫北名校联考)如图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。有关叙述中不正确的是( D )
A.图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量,但所占比例不符 B.生态系统中能量传递效率为[(a2+b2+c2+d2)/(a1+b1+c1+d1)]×100%
C.消费者从生产者摄取的能量数值可用b1表示,且此部分能量存在于有机物中 D.在食物链中,各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
解析:各营养级同化的能量大部分用于呼吸作用,a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量,但a1所占比例偏小;能量传递效率为相邻两个营养级生物同化量之比,图中能量传递效率为[(a2+b2+c2+d2)/(a1+b1+c1+d1)]×100%;b1表示消费者从生产者摄取的能量,存在于生产者光合作用制造的有机物中;食物链中,第一营养级通过光合作用固定太阳能,其他营养级生物通过捕食直接摄取有机物,对最高营养级生物来说,能量不会再流向下一营养级,即各营养级生物获得能量的方式和能量的用途不尽相同。
9.(2015广州模拟)图甲为部分碳循环示意图,图乙为我国北方某地20年间CO2浓度变化的示意图。下列相关说法错误的是( B )
A.图甲中成分A在碳循环中的主要作用是吸收大气中的CO2 B.图甲中缺少A→CO2的过程,图甲中D为分解者
C.每年的冬季CO2浓度变化,从碳循环角度分析主要原因是图甲中①过程大大减少,并且⑥过程增加
D.每年夏季CO2浓度与前一年冬季相比下降,而每年的CO2浓度的平均值却逐年增加,原因是每年CO2的排放量都大于CO2的吸收量
解析:图甲中A为生产者,D为初级消费者,C为次级消费者,B为分解者,A在碳循环中主要吸收大气中的CO2,A也能通过自身的呼吸作用释放CO2;冬季由于植物光合作用减弱,植物吸收CO2的能力降低,且煤、石油的燃烧量增加,导致冬季CO2浓度升高;每年夏季CO2浓度与前一年冬季相比略有下降,而每年的CO2浓度的平均值却逐年增加,原因是每年CO2的排放量都大于CO2的吸收量。
10.(2015福州质检)如图为福建省某地稻田生态系统碳元素转移示意图,箭头和字母分别表示碳元素传递方向和转移量。下列叙述正确的是( A )
A.水稻和藻类分别占据不同空间有利于a增加
B.在水稻生长期,该生态系统碳元素转移量关系为a=b+c+e C.丙中的生物可组成多条食物链
D.调查丁中的小动物类群丰富度可用样方法
解析:水稻和藻类分别占据不同空间有利于光合作用的进行,碳元素从大气进入生产者的量增加,即a会增加;水稻处于生长期,则碳元素转移进入水稻的量(a)大于转移出去的量(b+c+e);丙中的生物均为消费者,不能组成食物链,因为食物链的起点是生产者;调查丁中的小动物类群丰富度用取样器取样法。
2
11.(2015全国Ⅱ卷)某生态系统总面积为250 km,假设该生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物,乙种动物种群的K值为1000头。回答下列问题:
(1)某次调查发现该生态系统中乙种动物种群数量为550头,则该生态系统中乙种动物的种群密度为 ;当乙种动物的种群密度为 时,其种群增长速度最快。
(2)若丙种动物的数量增加,则一段时间后,甲种植物数量也增加,其原因是
。
(3)在甲种植物→乙种动物→丙种动物这一食物链中,乙种动物同化的能量 (填“大于”“等于”或“小于”)丙种动物同化的能量。
-2
解析:(1)乙种动物的种群密度为550÷250=2.2(头·km)。当乙种动物的种群数量为K/2,即种群密度为
-2
500÷250=2(头·km)时,种群增长速度最快。
(2)丙种动物的数量增加,造成乙种动物被丙种动物捕食增多,乙种动物数量减少,从而减少了对甲种植物的捕食,导致甲种植物数量增加。(3)由于能量流动具有逐级递减的特点,所以处于第二营养级的乙种动物同化的能量要大于丙种动物同化的 能量。
-2-2
答案:(1)2.2头·km 2头·km
(2)乙种动物以甲种植物为食,丙种动物的数量增加导致乙种动物的数量减少,从而导致甲种植物数量的增加 (3)大于
12.(2015河南南阳模拟)下图是某“家庭农场”的农业生产模式中食物网模式简图,请据图回答下列问题。
(1)该食物网中包括 条食物链,昆虫和鱼的种间关系是 ,鱼和鸭之间信息传递的方向是 。
(2)该食物网中碳循环的形式为 ,图中缺少的生态系统成分是 。
(3)若只考虑,水稻和野草固定的太阳能为a,鸭子从生产者中摄入的能量为b,排出的粪便量为c,呼
吸消耗量为d,则能量传递效率可以表示为 。
(4)该家庭农场既节约了成本,又提高了效益,尝试从生态学角度阐述两个方面的 理由:
① ; ② 。
解析:(1)食物链由生产者和消费者组成,每一条食物链均以生产者为起点,终点是不能被其他生物所食的消费者,所以图中的食物网共有7条食物链;鱼捕食昆虫,存在捕食关系,同时鱼和昆虫都以杂草为食,二者间还存在竞争关系;生物群落内具有捕食关系的生物之间的信息交流是双向的。
(2)碳在生物群落内的存在形式是含碳的有机物;生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。
(3)根据题意,摄入量-粪便量=同化量,所以从生产者到鸭的能量传递效率=[(b-c)/a]×100%。
(4)该家庭农场减少了农药的使用,避免环境污染;同时调整了能量流动的方向,使能量流向对人类最有益的部分;既节约了成本,又提高了效益。
答案:(1)7 竞争和捕食 双向 (2)有机物 分解者和非生物的物质和能量 (3)[(b-c)/a]×100% (4)减少了农药的使用,避免环境污染 调整了能量流动的方向,使能量流向对人类最有益的部分
13.(2015长春二模)莲藕是一种水生蔬菜。近年来,南方地区兴起的“藕—鱼”共同种养模式不仅可以提高经济效益,而且可以有效地降低污染。请分析回答下列问题:
(1)莲藕和鱼共同种养后,鱼类的粪便可以为莲藕生长提供肥料,鱼所同化的能量 (填“能”或“不能”)流向莲藕。
(2)莲藕田中部分生物存在如图的食物网:
图中瓢虫与斜纹夜蛾的种间关系是 。蜘蛛占有 个营养级,若蜘蛛增重1 g,至少需要消耗莲藕 g。图中缺少的生态系统组成成分有 。 (3)诗人杨万里创作了名句“接天莲叶无穷碧,映日荷花别样红”,体现了莲藕的生物多样性价值中的 价值。
解析:(1)鱼类的粪便被微生物分解后被莲藕利用,鱼类粪便中的能量不属于鱼的同化量的一部分,因此鱼所同化的能量不能流向莲藕。(2)瓢虫捕食斜纹夜蛾,所以它们之间存在捕食关系。蜘蛛在这个食物网中处于第三、四营养级。计算至少消耗的植物时,传递效率应按20%计算,只考虑最短食物链,则至少消耗莲藕1÷20%÷20% =25(g)。题图食物链中只包括生产者和消费者,所以缺乏生态系统组成成分中的分解者、非生物的物质和能量。(3)生物多样性的价值包括直接价值、间接价值和潜在价值。药用、科研、工业原料和文艺创作等方面都属于生物多样性的直接价值。
答案:(1)不能 (2)捕食 两 25 分解者、非生物的物质和能量 (3)直接
14.(2016河北衡水月考)下列图表表示东亚飞蝗种群的数量变化和摄食植物后能量流动的情况,请分析并回答相关问题。
项目 能量(kJ) 飞蝗摄 食量 410 飞蝗粪 便量 210 飞蝗呼吸 消耗量 130 储存在飞蝗 有机物中的能量 70 (1)为有效防治蝗灾,应在 点之前及时控制种群密度,利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止 点出现,控制种群数量在 段,有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性。
(2)东亚飞蝗在生态系统中的成分属于 ,表中储存在飞蝗体内的能量是 ,飞蝗同化的能量中大约有 %用于生长、发育和繁殖。
(3)若屎壳郎家族仅依靠飞蝗粪便而生存,则由飞蝗流入屎壳郎的能量为 。
解析:(1)据图分析推出a点是东亚飞蝗种群数量增长最快,所以应在a点之前及时控制种群密度,利用性引诱剂诱杀雄虫,改变了性别比例可防止最高点的出现,东亚飞蝗种群数量保持低水平时,有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性。
(2)东亚飞蝗捕食农作物,为消费者。飞蝗同化的能量=410-210=200(kJ),扣去呼吸消耗130 kJ,剩余70 kJ用于生长、发育和繁殖,70/200×100%=35%用于生长、发育和繁殖。
(3)屎壳郎依靠飞蝗粪便而生存,由于飞蝗粪便不属于飞蝗的能量,故屎壳郎从飞蝗获得的能量为零。 答案:(1)a c d～e (2)消费者 70 kJ 35 kJ (3)0 kJ
15.下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级,M1、M2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图,其中a～g表示能量值的多少。
请据图作答:
(1)图甲中,M1、M2表示的能量形式分别为 、 。通常情况下,位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ,主要原因是 。
(2)图乙中,若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,则B表示 ,
C表示 。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y,则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是 (用图中所给字母的表达式表示)。
解析:(1)M1表示流入该生态系统的能量,这部分能量是太阳能或同化固定的能量,M2表示从该生态系统散失的能量,即热能或呼吸作用散失的热量。由于能量在传递过程中是逐级递减的,则营养级越高的生物,可利用能量越少,所以个体数量也越少。
(2)若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,则B表示Ⅱ同化固定的能量,C表示Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y,而图乙中营养级Ⅱ同化固定的总能量为b,则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%。
答案:(1)太阳能(或同化固定的能量) 热能(或呼吸作用散失的热量) 营养级越高,可利用能量越少 (2)Ⅱ同化的能量 Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量 b/y×100%
（通用版）2017高考生物一轮复习 第九单元 生物与环境 第33讲 生态系统的能量流动和物质循环
