第4讲 生态系统的功能——能量流动和物质循环(时间：45分钟)A级 基础演练1．(2022·孝感统考)下列有关生态系统能量流动的叙述正确的是( )。A．生态系统的能量流动是指能量随着物质循环而循环B．生态系统的能量流动是指生物体内的能量代谢过程C．生态系统的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失D．生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少解析 生态系统中的能量是单向流动、逐级递减的。物质循环是能量流动的载体，而能量流动是物质循环的动力，生态系统的能量流动不能随着物质循环而循环。生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量也越多。答案 C2．(2022·宝鸡质检)右图表示某一生态系统的能量金字塔，其Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是( )。A．Ⅰ和Ⅳ是实现物质循环的关键生态成分B．该图所示的食物网只有1条食物链：Ⅰ―→Ⅱ―→Ⅲ―→ⅣC．E1表示的能量主要是通过光合作用所输入的能量D．能量可在食物链中循环利用解析 图中Ⅰ代表生产者，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都代表消费者，实现物质循环的关键生态成分是生产者和分解者，A项错误。每一营养级的生物种类可能有很多，该图所示的食物网可能由很多条食物链组成，B项错误。生态系统中能量流动是单向的，能量不能循环利用，D项错误。答案 C3．(2022·安庆模考)如图所示为某人工松林18年间能量流动情况的调查统计(单位略)，有关说法正确的是( )。7\nA．“能量Q”是指生产者固定的太阳能总量B．无需人工能量投入该松林就可维持其稳定性C．18年间该松林中分解者获取的总能量是285×1010D．动物的存在加快了人工松林的物质循环解析 图中“能量Q”是生产者用于自身生长发育和繁殖的能量，A错误；从图中信息可知，从生产者到动物的能量传递效率极低，要维持该生态系统的稳定应人工补充能量，B错误；分解者获得的能量中还有动物流向其的能量，C错误；生态系统中消费者的存在能加快物质的循环，D正确。答案 D4．(2022·苏北四市三调)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( )。A．各营养级中总有一部分能量被分解者利用B．各营养级中的能量一部分以热能形式散失C．生物维持自身的生命活动消耗一部分能量D．能量金字塔顶层的生物数量少需要能量少解析 D项应该是能量金字塔顶层的生物因为所处的营养级高，因而获得的能量最少，不能满足太多个体所需。答案 D5．在一般情况下，下列关于生态系统中物质循环的主要渠道的图解，正确的是( )。7\n解析 本题考查生态系统的物质循环。解题时要以碳在无机环境和生物群落之间的循环途径为突破口，还要注意各选项中的箭头方向。生态系统中的物质循环是由于生产者和分解者接通了生物群落与无杌环境的通道，生产者通过光合作用或化能合成作用，利用光能或氧化无机物释放的能量，将无机物合成有机物，这样无机环境中的物质进入生物群落，流经各级消费者，最后被分解者分解，又将有机物转化成无机物归还无机环境。答案 A6．(2022·辽宁大连双基测试，25)下图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙、丁组成生物群落。下列分析错误的是( )。A．④增多是温室效应产生的主要原因B．图中箭头可以表示碳元素的循环方向C．甲、乙种间关系的调节还需要信息传递的作用D．无机环境中的CO2可以来自细胞呼吸解析 由图示中的箭头可知，甲是生产者，丁是分解者，乙、丙是消费者，温室效应产生的主要原因是化学燃料的大量燃烧，使大气中的二氧化碳含量过多，不是分解者的呼吸增加；物质是循环的，因此图示中的箭头可以表示碳元素的循环方向；信息传递可以调节种间关系；无机环境中的二氧化碳可以来自生物细胞的呼吸，也可以来自化学燃料的燃烧。答案 A7．在“草―→昆虫―→食虫鸟―→鹰”这条食物链中，鹰每增加1kg有机物体重，问草至少从土壤中吸收水分多少kg(设草吸收的水分只有1%参与光合作用)( )。A．125B．75C．7500D．12500解析 根据食物链中能量传递特点可得，在题中所述的食物链中鹰增加1kg有机物，至少需要草中有机物的量为1kg÷(20%)3＝125(kg)。根据光合作用的反应式可得如下关系：6H2O～C6H12O6，可计算出需要H2O的质量为[(6×18×125)÷180]÷1%＝7500(kg)。答案 C8．(2022·潍坊模拟)对下列两条食物链的分析正确的是( )。①玉米―→人 ②玉米―→牛―→人A．一个吃玉米的人获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级升高而逐级递减C．长期坚持素食可缓解世界粮食短缺问题7\nD．若种植玉米的土壤中含相同浓度的某重金属盐，则②中的人比①中的人重金属元素积累少解析 能量的传递效率是10%～20%，与营养级高低没有直接关系，故B错误。长期坚持素食，可减少能量传递过程中的损失，有利于缓解世界粮食短缺问题，故C正确。重金属元素在食物链中流动时存在富集现象，营养级越高，富集作用越强，所以②中的人体内重金属元素积累相对较多，故D错误。答案 C9．(2022·豫北五校教学质量检测)下面是生态系统的碳循环示意图，请据图回答下列问题。(1)生态系统中碳循环首先依赖于绿色植物的_______________________。(2)图中分解者通过________或________方式将生物组织内的碳释放到大气中。(3)图中A里的碳，除碳酸盐外，通过________的形式回到大气中。(4)在无机环境与生物群落之间，碳元素主要以________的形式进行循环，循环始终与________结合在一起进行。碳元素在生物群落中以________的形式存在。解析 (1)无机环境中的碳一般通过绿色植物的光合作用进入生物群落。(2)分解者能够通过有氧呼吸或无氧呼吸将生物组织内的碳释放到大气中。(3)图中A中的碳，除碳酸盐外，一般通过化石燃料燃烧的形式返回到大气中。(4)碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2的形式进行循环；物质循环往往伴随着能量流动。在生物群落中，碳主要以有机物的形式存在。答案 (1)光合作用 (2)有氧呼吸 无氧呼吸 (3)化学燃料燃烧 (4)CO2 能量流动 有机物10．(经典题)下面A图表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。B图是将A图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量(假设它不被下一营养级利用)，e、e1、e2表示呼吸消耗量。据图作答。7\n(1)如设种群Q1、Q2个体数为N1、N2，平均每个个体所占的能量为W1、W2，那么，N1、W1与N2、W2之间的关系是__________________________________。(2)每年流入这个生态系统的总能量是______________________________。(3)B图中Q1的b1和d1表示__________________________________________。(4)若P和Q1同化作用固定能量的总量分别为480J/(cm2·a)和72J/(cm2·a)，生物体内贮存的能量分别为200J/(cm2·a)和24J/(cm2·a)。那么，能量从P传递到Q1的效率为___________________________________________。解析 (1)N1·W1表示初级消费者的总能量，N2·W2表示次级消费者的总能量，据能量流动的特点可知，N1·W1>N2·W2。(2)每年流入这个生态系统的总能量即植物光合作用利用的光能，即图中b＋c＋d＋e。(3)Q1同化的总能量即P中的c，包括四个去向：呼吸消耗(e1)、流入Q2(c1)、被分解者分解和未被利用的能量，b1和d1即表示后两部分能量。(4)能量传递效率指两个营养级总能量的比值，故能量从P传递到Q1的效率为×100%＝15%。答案 (1)N1·W1>N2·W2 (2)P＝b＋c＋d＋e (3)未被Q2利用的能量 被分解者利用的能量 (4)15%B级 智能提升11．在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n，羊粪便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则( )。A．羊同化的能量为64%nB．贮存在羊体内的能量为52%nC．由羊流向分解者的能量为16%nD．由羊流向下一营养级的能量为64%n解析 生态系统某营养级生物摄入的能量＝同化量＋未利用的能量(存在于该动物粪便、食物残渣等中的能量)，生物同化量＝呼吸消耗的能量＋流入下一营养级生物的能量＋流向分解者的能量。答案 A12．如图为生态系统中碳循环的示意图。下列相关叙述正确的是( )。A．图中的生产者是1，只包括全部的绿色植物B．碳元素在图中1、2、3、4之间以CO2的形式循环C．图中3是分解者，它通过呼吸作用将含碳有机物最终分解成CO2释放到无机环境中D．图中1―→2―→3可构成食物链7\n解析 图中1是生产者(包括绿色植物、光能合成细菌、化能合成细菌等)，2是消费者，3是分解者，4是无机环境，5是呼吸作用，6是光合作用(主要)和化能合成作用。碳在1、2、3之间以有机物的形式传递，在生物群落与无机环境之间以CO2的形式传递。答案 C13．下图为生态系统能量流动示意图，下列等式中不可能成立的是( )。A．B2＝A×(10%～20%)B．A＝F＋B1＋C1＋D1＋E1C．A－(B1＋B3)＝C1＋C2＋C3D．C3＝B2×(80%～90%)解析 由于B2＝C1＋C2＋C3，C2＝B2×(10%～20%)，所以C3<B2×(80%～90%)。从长时间考虑，进入生态系统的能量都以热能的形式散失，即A＝F＋B1＋C1＋D1＋E1。答案 D14．(2022·湖北重点中学期中)下面是某生态农场生产流程示意图，据图判断，下列说法正确的是( )。A．能量经过多级利用，实现了生态系统能量的良性循环B．由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用效率降低C．当蚯蚓利用食用菌杂屑并将其同化为自身的有机物时，能量就从第三营养级流入第四营养级D．每一环节都获得产品，循环利用了农业有机废弃物，提高了生态效益和经济效益解析 生态系统能够实现物质循环，而能量是不能被循环利用的，A项错。生态系统各营养级之间能量传递效率为10%～20%，通过人类的活动，可以调节生态系统能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分，提高生态系统的能量利用效率，获得生态效益和经济效益，故B项错、D项正确。蚯蚓在生态系统中属于分解者，故C项错。答案 D15．(2022·山东潍坊一模，35)下图甲是某草原生态系统中碳循环模式图，图中A、B、C、D表示生态系统的成分，图乙为其中部分营养结构。请据图回答。7\n(1)图甲中过程①表示________________，图乙中的生物对应图甲中哪些成分________(用字母表示)。(2)图甲②③过程中碳的传递形式分别是________、________。(3)乙图中的蛇由于某种原因数量下降，蟾蜍的数量先增多后减少，最后趋于稳定，这属于________调节，说明生态系统具有________能力。(4)若草固定的总能量为6.8×109kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×108kJ，则人最多能获得能量________kJ。(5)若蛇取食鼠的比例由调整到，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1kg，人能比原来多增重________kg。(能量传递效率按20%计算)解析 (1)由图甲中，A是二氧化碳，D是生产者，B是初级消费者，C是分解者。过程①表示光合作用和化能合成作用，图乙中只有生产者和消费者，对应图甲中的D、B。(2)食物链中各营养级之间物质以含碳有机物的形式传递。生物到无机环境之间以CO2的形式传递。(3)蛇的数量减少，导致蟾蜍因缺少天敌而增加，生态系统具有自动调节能力而又逐渐趋于稳定，这种调节属于负反馈调节。(4)(6.8×109－1.3×108÷20%)×(20%)2＝2.46×108(kJ)。答案 (1)光合作用和化能合成作用(只答光合作用也可) D、B (2)含碳有机物 CO2 (3)负反馈(反馈)自我调节 (4)2.46×108 (5)2特别提醒：教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见《创新设计·高考总复习》光盘中内容。7
