2021届高考生物新人教版一轮复习课后集训：33生态系统的能量流动和物质循环 学案

33 生态系统的能量流动和物质循环

1．在分析生态系统的能量流动时经常涉及“总能量” “摄入量”“输入量(输入到某一营养级的能量)”“同化量”“粪便量”“能量传递效率”等说法，则下列说法中正确的是(　　)

A．太阳辐射到某一生态系统中的能量即输入生态系统的总能量

B．生产者积累的有机物中的能量为输入生态系统的总能量

C．某一营养级生物的摄入量减去粪便量，为该营养级生物同化量

D．相邻两营养级生物中高营养级与低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率

C　[生产者光合作用固定的太阳能的总量为输入生态系统的总能量，A、B 错误；输入量即同化量，同化量＝摄入量－粪便量，C正确；相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的同化量之比表示能量传递效率，D错误。]

2．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、转化和散失的过程

B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量

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

D　[生产者固定的能量除用于自身呼吸外，部分流向分解者，部分流向下一营养级，D错误。]

3．(2019·衡水中学高三模拟)如图为某人工鱼塘的主要能量流动图解，其中a、b、c、d为相关鱼的能量同化量。下列相关叙述正确的是(　　)

A．鱼种甲和鱼种乙之间的能量传递效率可表示为(b＋d)/(a＋c)×100%

B．鱼种乙中不同个体在鱼塘不同水层觅食不能体现群落的垂直结构

C．群落中各种群间不存在地理隔离，因而能进行基因交流

D．若除去鱼种乙并增加投放饲料，则鱼种甲的数量会呈现“J”型增长

B　[据图分析，鱼种甲和鱼种乙间的能量传递效率为b/(a＋c)×100%，A错误；鱼种乙中不同个体在鱼塘不同水层觅食，属于种群的空间特征，不能体现群落的垂直结构，B正确；群落中各种群间不存在地理隔离，但存在生殖隔离，因而不能进行基因交流，C错误；若除去鱼种乙并增加投放饲料，则鱼种甲的食物非常充足，但是生存空间是有限的，因此鱼种甲在鱼塘中将呈现“S”型增长，D错误。]

4．(2019·玉溪一中高三月考)如图为碳循环的部分示意图，下列说法正确的是(　　)

A．碳循环是指CO2在生物圈的循环过程

B．伴随A过程的进行，能量输入生物群落中

C．B过程只代表生物的呼吸作用

D．能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体

B　[碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境中的循环过程，A错误；图中A过程为光合作用或化能合成作用，伴随A过程的进行，能量输入生物群落中，B正确；B过程代表生物的呼吸作用及分解者的分解作用，还有化石燃料的燃烧等，C错误；能完成该循环的生物不一定含有叶绿体和线粒体，如硝化细菌等，D错误。]

5．如图为生物圈碳循环过程示意图，甲～丁表示生态系统的成分，①～⑦表示过程。下列叙述正确的是(　　)

A．②⑤⑥表示细胞呼吸，乙代表分解者

B．③④⑦过程中碳以有机物的形式传递

C．甲→丙→丁构成捕食食物链

D．物质和能量在食物链、食物网上流动时不断循环利用

B　[②⑤⑥表示各种生物的细胞呼吸，乙代表大气中的二氧化碳，A错误；③④⑦过程中碳在生物与生物之间以有机物的形式传递，B正确；丁是分解者，不属于食物链的成分，甲→丙构成捕食食物链，C错误；物质循环具有全球性，能量不能循环利用，D错误。]

6．如图是某生态农业模式图，下列说法错误的是(　　)

A．过程①中的碳以有机物形式被微生物利用

B．电渣液中的能量可通过过程②流入农作物

C．该模式实现了物质的循环利用

D．该模式可以提高能量的利用率

B　[植物的根只能从土壤中吸收水分和无机盐(矿质元素)，因此电渣液中流入农作物的只有无机物，无能量流入农作物，B错误。]

7．(2019·天津市和平区高三二模)用经过处理后的鸡粪沼液来培养小球藻，以降低沼液中的氨氮、总磷等含量。下列叙述正确的是(　　)

A．鸡粪便中所含的能量属于鸡未摄入的能量

B．此生态系统中，小球藻既是生产者，又是分解者

C．小球藻吸收沼液中的无机氮可用于合成自身的淀粉

D．对鸡粪沼液的处理能提高能量的利用率

D　[鸡粪便中所含的能量属于鸡摄入的能量的一部分，A错误；小球藻吸收沼液中的无机氮，而不是分解沼液中的有机物，不属于分解者，B错误；淀粉中不含氮元素，C错误。]

8．(2019·北京朝阳区高三期末)如图是某生态系统一条食物链中的三个种群一年内能量流动统计的部分数据。有关叙述正确的是(　　)

A．三个种群组成的食物链是Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ

B．种群Ⅱ全部生物的呼吸消耗能量约为6.95×107kJ

C．不同营养级之间的能量流动以有机物为载体

D．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为10%

C　[从图中可以看出，种群Ⅱ同化的能量最多，其次是种群Ⅰ，最少的是种群Ⅲ，所以三个种群组成的食物链是Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ，A错误；种群Ⅱ全部生物同化的能量有呼吸消耗的能量、流向分解者的能量、流入下一营养级的能量和未被利用的能量，呼吸作用消耗的能量少于6.95×107 kJ，B错误；第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为3.0÷15.0×100%＝20%，D错误。]

9．(2019·衡水高三金卷)下表是2012年长江口生态系统各营养级能量情况，请回答下列相关问题。

注：各营养级之间存在捕食关系；长江口是传统捕鱼场。

(1)上表中的生产者是______________(填字母)，理由是______________________________。

(2)由上表可知，能量流动的特点为______________，能量流动的研究对象是________________(“表现为捕食关系的两种生物”“一条食物链上的上下营养级的所有生物”“ 整个食物网上处于上下营养级的所有生物”)。

(3)长江口第一营养级到第二营养级的传递效率是________________(保留小数点后一位数字)，而第二营养级到第三营养级的传递效率为4.5%，后者明显低于前者的原因可能是____________________________________。(合理即可)

[解析]　(1)生产者固定的能量是生态系统的总能量，其他营养级的能量都会逐级递减，故生产者的同化量最多。(2)从不同营养级的同化量可看出营养级越高，同化量越少，体现能量流动的逐级递减，而营养级之间存在捕食关系，体现能量单向传递。生态系统的能量流动分析一般是以生产者、植食性动物、肉食性动物等营养级水平来研究的，因此其研究的对象是整个食物网上处于上下营养级的所有生物。(3)长江口第一营养级到第二营养级的传递效率是913.7/6 486×100%≈14.1%，而第二营养级到第三营养级的传递效率为4.5%，后者明显低于前者，可能是由人类对第三营养级的捕捞量增加、第四营养级个体数增多等造成的。

[答案]　(1)C　生产者处于能量流动的第一营养级，能量最多　(2)逐级递减、单向传递　整个食物网上处于上下营养级的所有生物　(3)4.1%　①人类对第三营养级的捕捞量增加；②第四营养级的个体数目增多

10．(2019·河北示范性高中高三联考)为减轻养殖场内污水对环境的影响，创建低碳生活方式，该养殖场在污水排放处附近构建了人工湿地。如图表示该湿地生态系统中的碳循环过程，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中关系密切的四种生物，请回答下列问题：

(1)⑧代表的生理过程主要是________，图中多余的过程是________(填序号)。

(2)图中生态系统的基石是________，该生态系统中各组成成分通过__________________紧密联系，形成一个统一整体。

(3)丙中的C生物活动能力较强且活动范围广，调查C生物的种群密度时一般采用________法，B生物与D生物的种间关系是________。

(4)该生态系统中分解者产生的能量不能流入生产者再被利用的原因是___________________________________________________。

[解析]　(1)⑧由二氧化碳库指向生产者，代表的是光合作用；乙是生产者，其可以利用无机物合成有机物，但是不能分解污水中的有机物，因此图中①是多余的。(2)生产者是生态系统的基石；生态系统的功能包括物质循环、能量流动、信息传递，通过这三大功能将生态系统的组成成分紧密联系，形成一个统一整体。(3)已知C的活动能力较强且活动范围广，因此调查其种群密度可用标志重捕法；据图分析，D以A和B为食、B以A为食，因此B与D之间存在捕食和竞争关系。(4)生态系统的能量单向流动、不可循环使用，分解者通过分解作用产生的能量最终会以热能的形式散失而不能再被生产者利用，因此该生态系统中分解者产生的能量不能流入生产者再被利用。

[答案]　(1)光合作用　①　(2)乙　物质循环、能量流动、信息传递　(3)标志重捕　捕食、竞争　(4)生态系统的能量单向流动、不可循环使用，分解者通过分解作用产生的能量最终会以热能的形式散失而不能再被生产者利用

11．(2019·石家庄市高三一模)我国“嫦娥四号”运载火箭内设计了一个密封的生物科普试验载荷罐，搭载了棉花、油菜、酵母菌和果蝇等六种生物作为样本。试验载荷罐内棉花种子率先发芽长叶，这是人类有史以来第一片在月球生长的绿叶。下列分析正确的是(　　)

A．该密封载荷罐的正常运行需要输入能量

B．罐内的有机物可在群落与无机环境之间进行物质循环

C．载荷罐中含生态系统的四种成分，其中酵母菌和果蝇属于消费者

D．该系统的稳定性较差，其稳定性主要取决于生物的数量

A　[由于散失的热能不能被重新利用，所以该密封载荷罐的正常运行需要不断地输入能量，A正确；物质循环是指构成生物体的各元素的循环而不是有机物的循环，B错误；酵母菌属于分解者，C错误；该系统的稳定性较差，其稳定性主要取决于生物的种类以及搭配比例，D错误。]

12．(2019·山西省高三模拟)如图所示为某生态农场生产流程，据图分析，下列说法正确的是(　　)

A．该图可表示生态系统中物质与能量的循环过程

B．图中作物→家畜→大型菌类之间的能量传递效率在10%～20%之间

C．由于生态农场相对封闭，能完成物质的自我循环

D．此生态系统的优点是能实现能量的多级利用，从而大大提高了能量利用率

D　[图示某生态农场生产流程，能量是沿食物链和食物网单向流动的，不能循环，A错误；选项中的箭头所示不是一条食物链，大型菌类是分解者， B错误；生态系统的物质循环是生物地球化学循环，其中生态系统是指生物圈，生态农场中存在产品的输出，所以不能完成物质的自我循环，C错误。]

13．(2019·江西省上高二中高三模拟)如图表示某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同营养级的生物，E1、E2代表两种能量形式。下列有关叙述正确的是(　　)

A．图中生产者、分解者，是实现生态系统物质循环的关键成分

B．畜牧业中，放养与圈养相比，可提高Ⅱ到Ⅰ的传递效率

C．E2表示的能量主要是通过光合作用固定的

D．生态系统中的CO2、H2S等在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ之间循环利用

C　[题图是能量金字塔，最底层是生产者，以上全是消费者，而物质循环的关键生态成分是分解者和生产者，A错误；畜牧业中，放养与圈养相比，可提高能量利用率，但无法提高能量传递效率，B错误；Ⅰ是生产者，主要是绿色植物，故E2表示的能量主要是通过光合作用固定的，C正确；生态系统中的物质(以元素形式)在生物群落和无机环境之间循环，而在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ之间(生产者和各级消费者之间)不能循环利用，D错误。]

14．常规区稻田生态系统碳元素转移示意图如下，箭头和字母分别表示碳元素传递方向和转移量。下列分析不正确的是(　　)

(丁)

A．调查丁中的小动物类群丰富度常用取样器取样法

B．水稻生长期，该生态系统碳元素转移量为a＞(b＋c＋e)

C．图中乙、丁两生物成分在碳循环过程中起着关键作用

D．e中包括未利用的能量，能被土壤微生物通过呼吸作用利用

D　[调查丁中的小动物类群丰富度常用取样器取样法，A正确。水稻在生长期通过光合作用产生的有机物多于消耗的有机物，B正确。碳循环过程中起着关键作用的是生产者和分解者，即图中乙、丁两生物成分，C正确。e中不包括未利用的能量，D错误。]

15．图1是某生态系统部分生物关系示意图。请回答下列问题：

图1

(1)生态系统最基本的生物成分是________。图1由乔木、草本植物、蝗虫、蜘蛛和杂食性鸟构成的食物网中，杂食性鸟分别处于第________营养级。

(2)从图1所示的营养关系分析，属于分解者的有________。有机碎屑被彻底分解产生的______________(至少写出两类)等供生态系统循环利用。

(3)乔木的遮挡程度不同，导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异，地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有________结构。

(4)下列属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有________(填序号)。

①空间分布　②迁入率　③互利共生　④物种丰富度　⑤种群密度

(5)图2是图1生态系统中某两个营养级(甲、乙)的能量流动示意图，其中a～e表示能量值。乙粪便中食物残渣的能量包含在________(填图2中字母)中，乙用于生长、发育及繁殖的能量值可表示为________(用图2中字母和计算符号表示)。

图2

[解析]　(1)在生态系统中，生产者是自养生物，主要是绿色植物。生产者可以通过光合作用，把太阳能固定在它们所制造的有机物中，太阳能变成化学能从而可以被生物所利用，因此生产者可以说是生态系统的基石，是生态系统的主要成分。杂食性鸟以草本植物等生产者为食处于第二营养级，以蝗虫为食处于第三营养级，以蜘蛛为食处于第四营养级。(2)生态系统的分解者能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，图1中的大型真菌和跳虫属于分解者，它们可以将有机碎屑分解成CO2、H2O和无机盐被生产者重新利用。(3)群落的水平结构是指由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响因素，不同地段上往往分布着不同的种群。乔木的遮挡程度不同，造成了光照强度的不同，使不同地段上分布的生物种类和数量有一定差异，体现了群落具有水平结构。(4)种群的数量特征有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、性别比例、年龄组成。种群的空间特征即种群的空间分布，包括均匀分布、集群分布、随机分布。因此①②⑤属于东亚飞蝗种群的基本特征，而③④属于群落水平上研究的问题。(5)乙粪便中的能量属于乙的摄入量，即乙没有消化、吸收的能量，因此不是乙的同化量而是甲同化的能量中流向分解者的一部分，故乙粪便中食物残渣的能量包含在c中。乙同化的能量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身生长、发育和繁殖，图中a为乙的同化量，b为乙呼吸作用消耗的能量，所以乙用于自身生长、发育、繁殖的能量为a－b。

[答案]　(1)生产者　二、三、四　(2)大型真菌、跳虫　无机盐、CO2、H2O　(3)水平　(4)①②⑤　(5)c　a－b