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2022版高考生物一轮复习课时作业三十一生态系统的能量流动和物质循环含解析新人教版
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这是一份2022版高考生物一轮复习课时作业三十一生态系统的能量流动和物质循环含解析新人教版，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.我国谚语中的“螳螂捕蝉,黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中,捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是( )
A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向
【解析】选C。本题考查食物链及能量流动的相关知识。鹰迁入后,形成了食物链:植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰。鹰捕食黄雀,因此鹰的迁入会使该树林中黄雀(螳螂的天敌)的数量减少,黄雀的数量减少又使螳螂(蝉的天敌)的数量增多,进而使蝉的数量减少,A错误;能量流动是沿着食物链进行的,细菌是分解者,不参与食物链的构成,故细菌的能量不能流向生产者,B错误;能量流动是沿着食物链进行的,鹰的迁入增加了食物链的长度,使该生态系统能量消耗的环节增多,但未改变能量流动的方向,C正确,D错误。
2.(2019·全国卷Ⅱ)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是( )
A.前者为金字塔形,后者为倒金字塔形
B.前者为倒金字塔形,后者为金字塔形
C.前者为金字塔形,后者为金字塔形
D.前者为倒金字塔形,后者为倒金字塔形
【解析】选A。题目要绘制的是数量金字塔,夏季草原生态系统的第一营养级是牧草,第二营养级是羊,牧草的数量远远大于羊的数量,所以两者的数量关系符合金字塔形;森林生态系统第一营养级乔木的数量不如第二营养级昆虫的数量多,一棵乔木树上往往有许多昆虫,所以两者的数量关系最可能为倒金字塔形。
3.(2021·西安模拟)生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”,如图表示松毛虫摄入能量的流动方向,下列叙述正确的是( )
A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔形
B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A×100%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】选B。该食物链中的各个营养级生物的能量数值呈正金字塔模型,而数量上松毛虫的数量多于马尾松,不呈现正金字塔模型,A错误;据题图分析,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×100%表示,B正确;由松毛虫流入分解者的能量可用D+F表示,C表示松毛虫粪便中的能量,属于马尾松的同化量,C错误;若迁走全部杜鹃,由于资源和空间是有限的,松毛虫的种群数量将呈“S”型曲线增长,D错误。
4.(2021·桂林模拟)如图为某草原生态系统部分能量流动示意图,相关叙述正确的是( )
A.流入该生态系统的总能量是草固定的太阳能
B.能量流动的过程总是伴随着物质循环,二者同时进行
C.若图中X代表呼吸作用散失的热能,则X4>X3>X2>X1
D.草食性动物和肉食性动物①之间数量的变化呈正反馈调节
【解析】选B。流入该生态系统的总能量是包括草在内的所有生产者固定的太阳能,A错误;能量流动的过程总是伴随着物质循环,二者同时进行,彼此相互依存,不可分割,B正确;若图中X代表呼吸作用散失的热能,则X4﹤X3﹤X2﹤X1,C错误;草食性动物和肉食性动物①之间数量的变化呈负反馈调节,D错误。
5.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是( )
A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失过程
B.分解者所需的能量可来自各营养级生物储存的能量
C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级
【解析】选D。生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动,A正确;分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物,所以分解者所需的能量可来自各营养级生物储存的能量,B正确;地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来源于太阳光能,通过生产者的固定使能量流入生态系统,经过食物链和食物网能量逐渐散失,不能重复利用,所以需要不断得到来自系统外的能量,C正确;生产者固定的能量,去向有自身的呼吸、流入下一营养级、流向分解者等,D错误。
6.大闸蟹是以植物为主要食物来源的杂食性甲壳类生物,因其味道鲜美而被大量养殖。如图为养殖大闸蟹的阳澄湖某水域生态系统能量流动的部分图解,其中的英文字母表示能量(单位:kJ)。对该图的分析正确的是( )
A.流经阳澄湖该养殖区域的总能量为a
B.植物到大闸蟹的能量传递效率为c/(b+2)×100%
C.图中d代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量
D.该区域由于有人工的管理,生态系统稳定性一定比自然区域高
【解析】选C。流经阳澄湖该养殖区域的总能量为a与输入的有机物中的能量之和;由于有机物输入的量是大闸蟹摄入量的一部分,无法确定有机物有多少被大闸蟹同化,故无法计算能量传递效率;图中d代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量;该区域是有人工管理的大闸蟹养殖区,与自然区域相比,物种丰富度低,营养结构简单,因此稳定性低于自然区域。
【知识总结】能量传递效率的有关“定值”计算
(1)已确定传递效率:如在能量金字塔A→B→C→D中,能量传递效率分别为a%、b%、c%,A的能量为M,则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
(2)如果在食物网中,某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途径所获得的生物量比例确定,则按照每个单独的食物链进行计算后合并。
7.(2021·玉溪模拟)根据生态系统的结构和功能,下列叙述错误的是( )
A.“桑基鱼塘”生态系统与普通水稻生态系统相比实现了能量多级利用
B.人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能
C.水产养殖业,为充分利用生产者所固定的能量,应以食物链长的鱼类为养殖对象
D.营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多,所获得的能量越少
【解析】选C。“桑基鱼塘”是人工建立的良性生态系统,实现了能量的多级利用;由于人工鱼塘中高密度饲养鱼,需要投入大量的饲料,因此人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能;能量是单向流动、逐级递减的,所以水产养殖时,为充分利用生产者所固定的太阳能,应缩短食物链,减少能量的浪费,因此应多养殖植食性鱼类;由于生物富集作用,营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多,由于能量逐级递减,营养级越高的生物从生产者获得的能量越少。
【知识总结】研究能量流动的实践意义及实例
8.(2021·遵义模拟)如图所示是能量在生态系统中的变化形式,据所学知识判断下列说法错误的是( )
A.能量流动过程中遵循能量守恒定律
B.图中过程①主要通过生产者的光合作用实现
C.生态系统中生物数量金字塔和能量金字塔都有可能倒置
D.任何生态系统正常功能的维持都需要不断得到来自系统外的能量补充
【解析】选C。自然界能量流动过程中遵循能量守恒定律,A正确;图中过程①表示主要通过生产者的光合作用实现,是流入生态系统总能量的主要能源,B正确;生态系统中生物数量金字塔有可能倒置,但是能量金字塔不能倒置,C错误;地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来自太阳能,任何生态系统正常功能的维持都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统功能的正常,D正确。
9.(2021·漯河模拟)如图表示某农田生态系统一年中CO2的释放和消耗状况,其中各数字序号表达的含义分别为:①生产者呼吸释放量;②分解者呼吸释放量:③消费者呼吸释放量;④生产者光合作用消耗总量。下列有关叙述正确的是( )
A.流经该农田生态系统的总能量可用④表示
B.②的量越小,说明该农田生态系统施用的有机肥料越多
C.消费者同化作用的大小可用③表示
D.该农田生态系统一年中CO2的释放量与消耗量相等
【解析】选A。流经该农田生态系统的总能量就是生产者所固定的全部太阳能,④表示生产者光合作用消耗总量,即生产者总的光合作用情况,故流经该农田生态系统的总能量可用④表示,A项正确;有机肥料必须经过分解者的分解作用变成无机物,才能被生产者利用,故②的量越小,说明该农田生态系统施用的有机肥料越少,B项错误;消费者同化作用的能量大于消费者呼吸释放量,故消费者同化作用的大小不能用③表示,C项错误;农田生态系统一年中存在有机物的积累,光合作用固定的CO2量多于呼吸作用释放的CO2量,D项错误。
10.(2021·德阳模拟)土壤中的生物、作物根系的呼吸都会释放出大量的CO2,统称为土壤呼吸。土壤呼吸是生态系统中碳循环的重要环节。如图表示某森林在不同条件下,其土壤呼吸的日变化动态。下列分析正确的是( )
A.生产者和消费者是生态系统中碳循环的必需生物
B.凋落物中的能量可在被分解者利用转化为热能后再进入生物群落供其他生物使用
C.凋落物覆盖可能有利于土壤微生物的生存从而促进土壤有机物的分解
D.土壤表层无覆盖物时,土壤呼吸速率几乎为0
【解析】选C。在生态系统中,对碳循环起决定作用的关键环节是绿色植物的光合作用和微生物的分解作用,故A错误;分解者分解凋落物释放的能量,大部分以热能形式散失,少量转移到ATP中供分解者自身生命活动利用,不能被其他营养级生物使用,B错误;据分析可知,凋落物覆盖可能有利于土壤微生物的生存从而促进土壤有机物的分解,C正确;据图可知裸地的呼吸速率几乎维持在2,D错误。
11.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,①～⑦表示生理过程。下列有关该图的分析错误的是( )
A.乙是该生态系统的基石
B.⑦过程中碳的传递形式是CO2
C.①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】选D。由图可知,甲、乙之间有双向箭头,乙、丙、丁都指向甲,因此甲是非生物的物质和能量,乙是生产者,生产者是生态系统的基石,A正确;⑦过程表示消费者通过呼吸作用释放出CO2,B正确;①过程将CO2输入生物群落中,主要是指绿色植物的光合作用,C正确;丙中多种生物之间可能存在捕食关系,D错误。
【方法技巧】辨析碳循环过程中生态系统的各成分
(1)图中双向箭头代表生产者、大气中的CO2库,其中其他所有成分都指向的为大气中的CO2库,即C为大气中的CO2库,A为生产者。
(2)除了C之外,有最多被指向箭头的为分解者,即B为分解者。
(3)三个图的模式其实一致,复杂的地方在于消费者的划分,图甲中消费者只有D,图乙中消费者有D、E,图丙中消费者有D、E、F。
(4)图甲蕴含的食物链为A→D,图乙蕴含的食物链为A→D→E,图丙蕴含的食物链为A→D→E→F。
12.(综合性·种群增长率、能量流动)假定某种群当年数量是一年前种群数量的λ倍,图1为λ值随时间的变化曲线;图2为该生态系统的部分能量流动示意图。下列相关叙述正确的是( )
A.图1中a～d时间段内,d时种群数量最多,第d年和第e年种群数量相等
B.图1中b～c时间段内,λ值基本不变,此时种群的年龄组成为稳定型
C.据图2分析可知,生产者与初级消费者之间的能量传递效率为D2/D1
D.若初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量为N,则其同化量为N+A2
【解析】选D。图1中a～d(不包括a、d点)时间段内,λ>1,种群数量持续增加,故d时种群数量最多,在d～e(不包括d、e点)时间段时λ<1,种群数量减少,故第d年种群数量大于第e年种群数量,A错误;图1中b～c时间段内,λ值基本不变,但由于λ>1,说明种群数量仍在增长,故此时种群的年龄组成为增长型,B错误;据图2分析可知,生产者的同化量为W1,初级消费者的同化量为D1,故生产者与初级消费者之间的能量传递效率为D1/W1×100%,C错误;用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸散失的量,所以若初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量为N,则其同化量为N+A2,D正确。
【方法技巧】
利用“拼图法”解决能量流动的计算问题
输入第一营养级的能量(W1),被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1),而后一部分能量中,包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1,如图所示:
(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量,即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级,则刚好等于D1,即第二营养级同化的总能量;再将D1“拼回”第一营养级,则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见,在一个生态系统中,所有生物的总能量都来自W1,所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗)。
(2)从图中可以看出,第一营养级流向第二营养级的能量传递效率等于×100%,一般情况下,能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。
二、非选择题:本题共3小题,共40分。
13.(12分)(2021·河南名校联考)同化效率为生态效率的一种,指被光合作用所利用的那一部分光能占入射到植物体上能量的比率,或被动物同化的能量占其摄食能量的比率。草原上存在“草→兔→狼”食物链,回答下列问题:
(1)从植物的光合色素对光的吸收情况看,草的同化效率不可能为100%的原因是______________________________________________。
(2)兔所摄入的食物中相当一部分物质难以消化,不能被吸收,未同化能量的最终去向是__________________________________________________。
(3)动物(处于第n营养级)的生长效率是指第n营养级储存的能量与第n营养级同化的能量的比值。狼的生长效率比兔低,最可能的原因是____________________________________________________________。
(4)狼能够通过兔留下的气味去猎捕兔,兔同样也能够通过狼的气味或行为躲避猎捕,这说明生态系统的信息传递能够__________________________。狼追逐兔的过程中,肌肉发达、动作敏捷的兔容易逃脱狼的追逐而存活下来,而跑得快的狼也更容易得到食物得以生存,这种现象称为__。
【解析】(1)光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,因此光合作用所利用的那一部分光能只占入射到植物体上的光能的一部分,其余的相当一部分光能被反射出去或以热能形式散失掉了。
(2)兔所摄入的食物中未同化的部分成为兔子的粪便,通过分解者的分解作用(实质上是分解者的呼吸作用)将有机物中的能量释放,最终以热能的形式散失。
(3)狼作为兔的猎捕者,其活动范围更大,活动能力更强,因此其同化的能量中,更多的部分通过呼吸作用分解,以供狼活动所需。所以用于储存的能量相对较少,即生长效率较兔子低。
(4)狼和兔子间能进行信息传递,这些信息能够调节二者之间的种间关系,进而维持生态系统的稳定。它们作为对方的环境,彼此起选择作用,共同进化。
答案:(1)光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光,相当一部分光能被反射出去或以热能形式散失掉了(只要答出前半句即可)
(2)通过分解者的分解作用以热能的形式散失
(3)狼通过呼吸作用消耗的能量占比更大
(4)调节种间关系,维持生态系统的稳定 共同进化
14.(13分)(创新性·养猪与生态农业)随着养猪业的发展,养猪场每天排放大量含有粪便、饲料残渣的废水既破坏生态环境,又严重影响周边人、畜的饮水安全。技术人员设计了如图1所示的废水处理流程图。请回答下列问题。
(1)输入此氧化塘的能量有____________________________________,氧化塘中的风车草、圆田螺、细菌等生物共同构成了___________________。
(2)氧化塘后部种植莲等挺水植物,有利于减少出水口处水中的浮游藻类,主要原因是___________________________________________________________。
(3)控制废水流入氧化塘的速率,除有利于氧化塘中有机物被充分分解外,还有利于________________,使出水口处的水质达到排放要求。废水不能过量流入氧化塘,这是因为____________________________________________________。
(4)如图2表示猪的能量流动的图解,用图中a、b、c回答:代表猪粪便中主要能量的是________________________,代表猪呼吸消耗的是______________ 。
【解析】(1)生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能,由于废水中含有有机物,因此输入氧化塘的能量有太阳能和废水有机物中的化学能。氧化塘中的风车草、圆田螺、细菌等各种生物共同构成了生物群落。
(2)挺水植物由于植株高大,遮住了大量光线,在光能的利用上比浮游藻类占优势。
(3)进入厌氧池、氧化塘的污水中含有有机物,池中微生物进行分解作用,进而净化污水。此外植物充分利用无机盐,实现物质循环再生,也提高了能量的利用效率。但生态系统的自我调节能力是有限的,注意控制污水的流量与流速。
(4)能量在各消费者所在营养级流动的一般过程是:摄入量=粪便量+同化量;同化量=呼吸消耗量+储存量;储存量=未利用的能量+流入下一营养级的能量+流入分解者的能量。图2中代表猪粪便中主要能量的是a,代表猪呼吸消耗的是b。
答案:(1)生产者固定的太阳能和废水中有机物中的化学能 生物群落
(2)挺水植物起遮光作用,影响浮游藻类进行光合作用
(3)无机盐被充分吸收 生态系统自我调节能力是有限的
(4)a b
15.(15分)(创新性·生态系统及能量分析)在月球的强辐射、低重力、高温差的极端环境条件下,我国嫦娥四号生物科普实验载荷内(搭载有棉花、油菜、土豆、拟南芥种子,还有酵母菌、果蝇卵以及土壤、水分和空气),棉花种子成功萌发,为人类首创。根据信息及所学知识回答以下问题:
(1)若载荷内的植物种子都萌发生长,果蝇卵孵化后,这些生物和无机环境构成一个微型生态系统,则酵母菌属于____________________;要维持这个生态系统的正常运行,需要添加的条件是___________________。
(2)果蝇主食为酵母菌,还可以吃植物体及花粉。假如该载荷能维持,则生产者到消费者的能量传递率____________(填“大于”“小于”或“等于”)10%,果蝇同化的能量可用于____________________和___________________。
(3)有人认为该载荷不能维持稳定,原因是____________________。
【解析】(1)酵母菌可以通过分解植物和废弃物生长,在生态系统中属于分解者,生态系统中的物质是循环的,但能量是单向流动、逐级递减的,因此要维持这个生态系统的正常运行,需要添加的条件是进行能量输入。(2)因为果蝇主食是酵母菌,而酵母菌不属于食物链中的成分,假如该载荷能维持,则需要消费者从生产者获得较少能量,从分解者获得较多能量,则生产者到消费者的能量传递率应小于10%。果蝇同化的能量大部分用于呼吸作用,少部分用于自身生长、发育和繁殖。(3)因为该载荷中生物种类少,营养结构简单,因此有人认为该载荷不能维持稳定。
答案:(1)分解者 能量输入 (2)小于 呼吸作用 生长、发育和繁殖 (3)生物种类少,营养结构简单
一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.我国谚语中的“螳螂捕蝉,黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中,捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是( )
A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向
【解析】选C。本题考查食物链及能量流动的相关知识。鹰迁入后,形成了食物链:植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰。鹰捕食黄雀,因此鹰的迁入会使该树林中黄雀(螳螂的天敌)的数量减少,黄雀的数量减少又使螳螂(蝉的天敌)的数量增多,进而使蝉的数量减少,A错误;能量流动是沿着食物链进行的,细菌是分解者,不参与食物链的构成,故细菌的能量不能流向生产者,B错误;能量流动是沿着食物链进行的,鹰的迁入增加了食物链的长度,使该生态系统能量消耗的环节增多,但未改变能量流动的方向,C正确,D错误。
2.(2019·全国卷Ⅱ)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是( )
A.前者为金字塔形,后者为倒金字塔形
B.前者为倒金字塔形,后者为金字塔形
C.前者为金字塔形,后者为金字塔形
D.前者为倒金字塔形,后者为倒金字塔形
【解析】选A。题目要绘制的是数量金字塔,夏季草原生态系统的第一营养级是牧草,第二营养级是羊,牧草的数量远远大于羊的数量,所以两者的数量关系符合金字塔形;森林生态系统第一营养级乔木的数量不如第二营养级昆虫的数量多,一棵乔木树上往往有许多昆虫,所以两者的数量关系最可能为倒金字塔形。
3.(2021·西安模拟)生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”,如图表示松毛虫摄入能量的流动方向,下列叙述正确的是( )
A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔形
B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A×100%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】选B。该食物链中的各个营养级生物的能量数值呈正金字塔模型,而数量上松毛虫的数量多于马尾松,不呈现正金字塔模型,A错误;据题图分析,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×100%表示,B正确;由松毛虫流入分解者的能量可用D+F表示,C表示松毛虫粪便中的能量,属于马尾松的同化量,C错误;若迁走全部杜鹃,由于资源和空间是有限的,松毛虫的种群数量将呈“S”型曲线增长,D错误。
4.(2021·桂林模拟)如图为某草原生态系统部分能量流动示意图,相关叙述正确的是( )
A.流入该生态系统的总能量是草固定的太阳能
B.能量流动的过程总是伴随着物质循环,二者同时进行
C.若图中X代表呼吸作用散失的热能,则X4>X3>X2>X1
D.草食性动物和肉食性动物①之间数量的变化呈正反馈调节
【解析】选B。流入该生态系统的总能量是包括草在内的所有生产者固定的太阳能,A错误;能量流动的过程总是伴随着物质循环,二者同时进行,彼此相互依存,不可分割,B正确;若图中X代表呼吸作用散失的热能,则X4﹤X3﹤X2﹤X1,C错误;草食性动物和肉食性动物①之间数量的变化呈负反馈调节,D错误。
5.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是( )
A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失过程
B.分解者所需的能量可来自各营养级生物储存的能量
C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级
【解析】选D。生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动,A正确;分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物,所以分解者所需的能量可来自各营养级生物储存的能量,B正确;地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来源于太阳光能,通过生产者的固定使能量流入生态系统,经过食物链和食物网能量逐渐散失,不能重复利用,所以需要不断得到来自系统外的能量,C正确;生产者固定的能量,去向有自身的呼吸、流入下一营养级、流向分解者等,D错误。
6.大闸蟹是以植物为主要食物来源的杂食性甲壳类生物,因其味道鲜美而被大量养殖。如图为养殖大闸蟹的阳澄湖某水域生态系统能量流动的部分图解,其中的英文字母表示能量(单位:kJ)。对该图的分析正确的是( )
A.流经阳澄湖该养殖区域的总能量为a
B.植物到大闸蟹的能量传递效率为c/(b+2)×100%
C.图中d代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量
D.该区域由于有人工的管理,生态系统稳定性一定比自然区域高
【解析】选C。流经阳澄湖该养殖区域的总能量为a与输入的有机物中的能量之和;由于有机物输入的量是大闸蟹摄入量的一部分,无法确定有机物有多少被大闸蟹同化,故无法计算能量传递效率;图中d代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量;该区域是有人工管理的大闸蟹养殖区,与自然区域相比,物种丰富度低,营养结构简单,因此稳定性低于自然区域。
【知识总结】能量传递效率的有关“定值”计算
(1)已确定传递效率:如在能量金字塔A→B→C→D中,能量传递效率分别为a%、b%、c%,A的能量为M,则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
(2)如果在食物网中,某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途径所获得的生物量比例确定,则按照每个单独的食物链进行计算后合并。
7.(2021·玉溪模拟)根据生态系统的结构和功能,下列叙述错误的是( )
A.“桑基鱼塘”生态系统与普通水稻生态系统相比实现了能量多级利用
B.人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能
C.水产养殖业,为充分利用生产者所固定的能量,应以食物链长的鱼类为养殖对象
D.营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多,所获得的能量越少
【解析】选C。“桑基鱼塘”是人工建立的良性生态系统,实现了能量的多级利用;由于人工鱼塘中高密度饲养鱼,需要投入大量的饲料,因此人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能;能量是单向流动、逐级递减的,所以水产养殖时,为充分利用生产者所固定的太阳能,应缩短食物链,减少能量的浪费,因此应多养殖植食性鱼类;由于生物富集作用,营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多,由于能量逐级递减,营养级越高的生物从生产者获得的能量越少。
【知识总结】研究能量流动的实践意义及实例
8.(2021·遵义模拟)如图所示是能量在生态系统中的变化形式,据所学知识判断下列说法错误的是( )
A.能量流动过程中遵循能量守恒定律
B.图中过程①主要通过生产者的光合作用实现
C.生态系统中生物数量金字塔和能量金字塔都有可能倒置
D.任何生态系统正常功能的维持都需要不断得到来自系统外的能量补充
【解析】选C。自然界能量流动过程中遵循能量守恒定律,A正确;图中过程①表示主要通过生产者的光合作用实现,是流入生态系统总能量的主要能源,B正确;生态系统中生物数量金字塔有可能倒置,但是能量金字塔不能倒置,C错误;地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来自太阳能,任何生态系统正常功能的维持都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统功能的正常,D正确。
9.(2021·漯河模拟)如图表示某农田生态系统一年中CO2的释放和消耗状况,其中各数字序号表达的含义分别为:①生产者呼吸释放量;②分解者呼吸释放量:③消费者呼吸释放量;④生产者光合作用消耗总量。下列有关叙述正确的是( )
A.流经该农田生态系统的总能量可用④表示
B.②的量越小,说明该农田生态系统施用的有机肥料越多
C.消费者同化作用的大小可用③表示
D.该农田生态系统一年中CO2的释放量与消耗量相等
【解析】选A。流经该农田生态系统的总能量就是生产者所固定的全部太阳能,④表示生产者光合作用消耗总量,即生产者总的光合作用情况,故流经该农田生态系统的总能量可用④表示,A项正确;有机肥料必须经过分解者的分解作用变成无机物,才能被生产者利用,故②的量越小,说明该农田生态系统施用的有机肥料越少,B项错误;消费者同化作用的能量大于消费者呼吸释放量,故消费者同化作用的大小不能用③表示,C项错误;农田生态系统一年中存在有机物的积累,光合作用固定的CO2量多于呼吸作用释放的CO2量,D项错误。
10.(2021·德阳模拟)土壤中的生物、作物根系的呼吸都会释放出大量的CO2,统称为土壤呼吸。土壤呼吸是生态系统中碳循环的重要环节。如图表示某森林在不同条件下,其土壤呼吸的日变化动态。下列分析正确的是( )
A.生产者和消费者是生态系统中碳循环的必需生物
B.凋落物中的能量可在被分解者利用转化为热能后再进入生物群落供其他生物使用
C.凋落物覆盖可能有利于土壤微生物的生存从而促进土壤有机物的分解
D.土壤表层无覆盖物时,土壤呼吸速率几乎为0
【解析】选C。在生态系统中,对碳循环起决定作用的关键环节是绿色植物的光合作用和微生物的分解作用,故A错误;分解者分解凋落物释放的能量,大部分以热能形式散失,少量转移到ATP中供分解者自身生命活动利用,不能被其他营养级生物使用,B错误;据分析可知,凋落物覆盖可能有利于土壤微生物的生存从而促进土壤有机物的分解,C正确;据图可知裸地的呼吸速率几乎维持在2,D错误。
11.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,①～⑦表示生理过程。下列有关该图的分析错误的是( )
A.乙是该生态系统的基石
B.⑦过程中碳的传递形式是CO2
C.①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】选D。由图可知,甲、乙之间有双向箭头,乙、丙、丁都指向甲,因此甲是非生物的物质和能量,乙是生产者,生产者是生态系统的基石,A正确;⑦过程表示消费者通过呼吸作用释放出CO2,B正确;①过程将CO2输入生物群落中,主要是指绿色植物的光合作用,C正确;丙中多种生物之间可能存在捕食关系,D错误。
【方法技巧】辨析碳循环过程中生态系统的各成分
(1)图中双向箭头代表生产者、大气中的CO2库,其中其他所有成分都指向的为大气中的CO2库,即C为大气中的CO2库,A为生产者。
(2)除了C之外,有最多被指向箭头的为分解者,即B为分解者。
(3)三个图的模式其实一致,复杂的地方在于消费者的划分,图甲中消费者只有D,图乙中消费者有D、E,图丙中消费者有D、E、F。
(4)图甲蕴含的食物链为A→D,图乙蕴含的食物链为A→D→E,图丙蕴含的食物链为A→D→E→F。
12.(综合性·种群增长率、能量流动)假定某种群当年数量是一年前种群数量的λ倍,图1为λ值随时间的变化曲线;图2为该生态系统的部分能量流动示意图。下列相关叙述正确的是( )
A.图1中a～d时间段内,d时种群数量最多,第d年和第e年种群数量相等
B.图1中b～c时间段内,λ值基本不变,此时种群的年龄组成为稳定型
C.据图2分析可知,生产者与初级消费者之间的能量传递效率为D2/D1
D.若初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量为N,则其同化量为N+A2
【解析】选D。图1中a～d(不包括a、d点)时间段内,λ>1,种群数量持续增加,故d时种群数量最多,在d～e(不包括d、e点)时间段时λ<1,种群数量减少,故第d年种群数量大于第e年种群数量,A错误;图1中b～c时间段内,λ值基本不变,但由于λ>1,说明种群数量仍在增长,故此时种群的年龄组成为增长型,B错误;据图2分析可知,生产者的同化量为W1,初级消费者的同化量为D1,故生产者与初级消费者之间的能量传递效率为D1/W1×100%,C错误;用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸散失的量,所以若初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量为N,则其同化量为N+A2,D正确。
【方法技巧】
利用“拼图法”解决能量流动的计算问题
输入第一营养级的能量(W1),被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1),而后一部分能量中,包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1,如图所示:
(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量,即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级,则刚好等于D1,即第二营养级同化的总能量;再将D1“拼回”第一营养级,则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见,在一个生态系统中,所有生物的总能量都来自W1,所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗)。
(2)从图中可以看出,第一营养级流向第二营养级的能量传递效率等于×100%,一般情况下,能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。
二、非选择题:本题共3小题,共40分。
13.(12分)(2021·河南名校联考)同化效率为生态效率的一种,指被光合作用所利用的那一部分光能占入射到植物体上能量的比率,或被动物同化的能量占其摄食能量的比率。草原上存在“草→兔→狼”食物链,回答下列问题:
(1)从植物的光合色素对光的吸收情况看,草的同化效率不可能为100%的原因是______________________________________________。
(2)兔所摄入的食物中相当一部分物质难以消化,不能被吸收,未同化能量的最终去向是__________________________________________________。
(3)动物(处于第n营养级)的生长效率是指第n营养级储存的能量与第n营养级同化的能量的比值。狼的生长效率比兔低,最可能的原因是____________________________________________________________。
(4)狼能够通过兔留下的气味去猎捕兔,兔同样也能够通过狼的气味或行为躲避猎捕,这说明生态系统的信息传递能够__________________________。狼追逐兔的过程中,肌肉发达、动作敏捷的兔容易逃脱狼的追逐而存活下来,而跑得快的狼也更容易得到食物得以生存,这种现象称为__。
【解析】(1)光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,因此光合作用所利用的那一部分光能只占入射到植物体上的光能的一部分,其余的相当一部分光能被反射出去或以热能形式散失掉了。
(2)兔所摄入的食物中未同化的部分成为兔子的粪便,通过分解者的分解作用(实质上是分解者的呼吸作用)将有机物中的能量释放,最终以热能的形式散失。
(3)狼作为兔的猎捕者,其活动范围更大,活动能力更强,因此其同化的能量中,更多的部分通过呼吸作用分解,以供狼活动所需。所以用于储存的能量相对较少,即生长效率较兔子低。
(4)狼和兔子间能进行信息传递,这些信息能够调节二者之间的种间关系,进而维持生态系统的稳定。它们作为对方的环境,彼此起选择作用,共同进化。
答案:(1)光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光,相当一部分光能被反射出去或以热能形式散失掉了(只要答出前半句即可)
(2)通过分解者的分解作用以热能的形式散失
(3)狼通过呼吸作用消耗的能量占比更大
(4)调节种间关系,维持生态系统的稳定 共同进化
14.(13分)(创新性·养猪与生态农业)随着养猪业的发展,养猪场每天排放大量含有粪便、饲料残渣的废水既破坏生态环境,又严重影响周边人、畜的饮水安全。技术人员设计了如图1所示的废水处理流程图。请回答下列问题。
(1)输入此氧化塘的能量有____________________________________,氧化塘中的风车草、圆田螺、细菌等生物共同构成了___________________。
(2)氧化塘后部种植莲等挺水植物,有利于减少出水口处水中的浮游藻类,主要原因是___________________________________________________________。
(3)控制废水流入氧化塘的速率,除有利于氧化塘中有机物被充分分解外,还有利于________________,使出水口处的水质达到排放要求。废水不能过量流入氧化塘,这是因为____________________________________________________。
(4)如图2表示猪的能量流动的图解,用图中a、b、c回答:代表猪粪便中主要能量的是________________________,代表猪呼吸消耗的是______________ 。
【解析】(1)生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能,由于废水中含有有机物,因此输入氧化塘的能量有太阳能和废水有机物中的化学能。氧化塘中的风车草、圆田螺、细菌等各种生物共同构成了生物群落。
(2)挺水植物由于植株高大,遮住了大量光线,在光能的利用上比浮游藻类占优势。
(3)进入厌氧池、氧化塘的污水中含有有机物,池中微生物进行分解作用,进而净化污水。此外植物充分利用无机盐,实现物质循环再生,也提高了能量的利用效率。但生态系统的自我调节能力是有限的,注意控制污水的流量与流速。
(4)能量在各消费者所在营养级流动的一般过程是:摄入量=粪便量+同化量;同化量=呼吸消耗量+储存量;储存量=未利用的能量+流入下一营养级的能量+流入分解者的能量。图2中代表猪粪便中主要能量的是a,代表猪呼吸消耗的是b。
答案:(1)生产者固定的太阳能和废水中有机物中的化学能 生物群落
(2)挺水植物起遮光作用,影响浮游藻类进行光合作用
(3)无机盐被充分吸收 生态系统自我调节能力是有限的
(4)a b
15.(15分)(创新性·生态系统及能量分析)在月球的强辐射、低重力、高温差的极端环境条件下,我国嫦娥四号生物科普实验载荷内(搭载有棉花、油菜、土豆、拟南芥种子,还有酵母菌、果蝇卵以及土壤、水分和空气),棉花种子成功萌发,为人类首创。根据信息及所学知识回答以下问题:
(1)若载荷内的植物种子都萌发生长,果蝇卵孵化后,这些生物和无机环境构成一个微型生态系统,则酵母菌属于____________________;要维持这个生态系统的正常运行,需要添加的条件是___________________。
(2)果蝇主食为酵母菌,还可以吃植物体及花粉。假如该载荷能维持,则生产者到消费者的能量传递率____________(填“大于”“小于”或“等于”)10%,果蝇同化的能量可用于____________________和___________________。
(3)有人认为该载荷不能维持稳定,原因是____________________。
【解析】(1)酵母菌可以通过分解植物和废弃物生长,在生态系统中属于分解者,生态系统中的物质是循环的,但能量是单向流动、逐级递减的,因此要维持这个生态系统的正常运行,需要添加的条件是进行能量输入。(2)因为果蝇主食是酵母菌,而酵母菌不属于食物链中的成分,假如该载荷能维持,则需要消费者从生产者获得较少能量,从分解者获得较多能量,则生产者到消费者的能量传递率应小于10%。果蝇同化的能量大部分用于呼吸作用,少部分用于自身生长、发育和繁殖。(3)因为该载荷中生物种类少,营养结构简单,因此有人认为该载荷不能维持稳定。
答案:(1)分解者 能量输入 (2)小于 呼吸作用 生长、发育和繁殖 (3)生物种类少,营养结构简单
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