PAGE10-生態系統的能量流淌和物質循環(30分鐘100分)一、選擇題:本題共12小題,每小題5分,共60分。每小題只有一個選項符合題目要求。1.我國諺語中的“螳螂捕蟬,黃雀在后”體現了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中,捕食黃雀并棲息于林中。下列敘述正確的是()A.鷹的遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數量B.該生態系統中細菌產生的能量可流向生產者C.鷹的遷入增加了該生態系統能量消耗的環節D.鷹的遷入變更了該生態系統能量流淌的方向【解析】選C。本題考查食物鏈及能量流淌的相關學問。鷹遷入后,形成了食物鏈:植物→蟬→螳螂→黃雀→鷹。鷹捕食黃雀,因此鷹的遷入會使該樹林中黃雀(螳螂的天敵)的數量削減,黃雀的數量削減又使螳螂(蟬的天敵)的數量增多,進而使蟬的數量削減,A錯誤;能量流淌是沿著食物鏈進行的,細菌是分解者,不參加食物鏈的構成,故細菌的能量不能流向生產者,B錯誤;能量流淌是沿著食物鏈進行的,鷹的遷入增加了食物鏈的長度,使該生態系統能量消耗的環節增多,但未變更能量流淌的方向,C正確,D錯誤。2.(2024·全國卷Ⅱ)假如食物鏈上各養分級均以生物個體的數量來表示,并以食物鏈起點的生物個體數作底層來繪制數量金字塔,則只有兩個養分級的夏季草原生態系統(假設第一養分級是牧草,其次養分級是羊)和森林生態系統(假設第一養分級是喬木,其次養分級是昆蟲)數量金字塔的形態最可能是 ()A.前者為金字塔形,后者為倒金字塔形B.前者為倒金字塔形,后者為金字塔形C.前者為金字塔形,后者為金字塔形D.前者為倒金字塔形,后者為倒金字塔形【解析】選A。題目要繪制的是數量金字塔,夏季草原生態系統的第一養分級是牧草,其次養分級是羊,牧草的數量遠遠大于羊的數量,所以兩者的數量關系符合金字塔形;森林生態系統第一養分級喬木的數量不如其次養分級昆蟲的數量多,一棵喬木樹上往往有很多昆蟲,所以兩者的數量關系最可能為倒金字塔形。3.(2024·西安模擬)生態系統中存在食物鏈“馬尾松→松毛蟲→杜鵑”,如圖表示松毛蟲攝入能量的流淌方向,下列敘述正確的是 ()A.該食物鏈中的生物在數量上呈正金字塔形B.松毛蟲和杜鵑之間的能量傳遞效率可用E/A×100%表示C.由松毛蟲流入分解者的能量可用C+D+F表示D.若遷走全部杜鵑,松毛蟲的種群數量將呈“J”型增長【解析】選B。該食物鏈中的各個養分級生物的能量數值呈正金字塔模型,而數量上松毛蟲的數量多于馬尾松,不呈現正金字塔模型,A錯誤;據題圖分析,松毛蟲的同化量是A,杜鵑的同化量是E,能量傳遞效率可用E/A×100%表示,B正確;由松毛蟲流入分解者的能量可用D+F表示,C表示松毛蟲糞便中的能量,屬于馬尾松的同化量,C錯誤;若遷走全部杜鵑,由于資源和空間是有限的,松毛蟲的種群數量將呈“S”型曲線增長,D錯誤。4.(2024·桂林模擬)如圖為某草原生態系統部分能量流淌示意圖,相關敘述正確的是 ()A.流入該生態系統的總能量是草固定的太陽能B.能量流淌的過程總是伴隨著物質循環,二者同時進行C.若圖中X代表呼吸作用散失的熱能,則X4>X3>X2>X1D.草食性動物和肉食性動物①之間數量的變更呈正反饋調整【解析】選B。流入該生態系統的總能量是包括草在內的全部生產者固定的太陽能,A錯誤;能量流淌的過程總是伴隨著物質循環,二者同時進行,彼此相互依存,不行分割,B正確;若圖中X代表呼吸作用散失的熱能,則X4﹤X3﹤X2﹤X1,C錯誤;草食性動物和肉食性動物①之間數量的變更呈負反饋調整,D錯誤。5.關于草原生態系統能量流淌的敘述,錯誤的是 ()A.能量流淌包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失過程B.分解者所需的能量可來自各養分級生物儲存的能量C.生態系統維持正常功能須要不斷得到來自系統外的能量D.生產者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一養分級【解析】選D。生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程,稱為生態系統的能量流淌,A正確;分解者能將動植物遺體和動物的排遺物分解成無機物,所以分解者所需的能量可來自各養分級生物儲存的能量,B正確;地球上幾乎全部的生態系統所需的能量都來源于太陽光能,通過生產者的固定使能量流入生態系統,經過食物鏈和食物網能量漸漸散失,不能重復利用,所以須要不斷得到來自系統外的能量,C正確;生產者固定的能量,去向有自身的呼吸、流入下一養分級、流向分解者等,D錯誤。6.大閘蟹是以植物為主要食物來源的雜食性甲殼類生物,因其味道鮮美而被大量養殖。如圖為養殖大閘蟹的陽澄湖某水域生態系統能量流淌的部分圖解,其中的英文字母表示能量(單位:kJ)。對該圖的分析正確的是 ()A.流經陽澄湖該養殖區域的總能量為aB.植物到大閘蟹的能量傳遞效率為c/(b+2)×100%C.圖中d代表大閘蟹用于生長、發育和繁殖的能量D.該區域由于有人工的管理,生態系統穩定性肯定比自然區域高【解析】選C。流經陽澄湖該養殖區域的總能量為a與輸入的有機物中的能量之和;由于有機物輸入的量是大閘蟹攝入量的一部分,無法確定有機物有多少被大閘蟹同化,故無法計算能量傳遞效率;圖中d代表大閘蟹用于生長、發育和繁殖的能量;該區域是有人工管理的大閘蟹養殖區,與自然區域相比,物種豐富度低,養分結構簡潔,因此穩定性低于自然區域。【學問總結】能量傳遞效率的有關“定值”計算(1)已確定傳遞效率:如在能量金字塔A→B→C→D中,能量傳遞效率分別為a%、b%、c%,A的能量為M,則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。(2)假如在食物網中,某一養分級同時從上一養分級多種生物獲得能量,且各途徑所獲得的生物量比例確定,則依據每個單獨的食物鏈進行計算后合并。7.(2024·玉溪模擬)依據生態系統的結構和功能,下列敘述錯誤的是()A.“桑基魚塘”生態系統與一般水稻生態系統相比實現了能量多級利用B.人工魚塘生態系統中消費者同化的能量往往大于生產者所固定的太陽能C.水產養殖業,為充分利用生產者所固定的能量,應以食物鏈長的魚類為養殖對象D.養分級越高的生物種群體內積累的有毒物質越多,所獲得的能量越少【解析】選C。“桑基魚塘”是人工建立的良性生態系統,實現了能量的多級利用;由于人工魚塘中高密度飼養魚,須要投入大量的飼料,因此人工魚塘生態系統中消費者同化的能量往往大于生產者所固定的太陽能;能量是單向流淌、逐級遞減的,所以水產養殖時,為充分利用生產者所固定的太陽能,應縮短食物鏈,削減能量的奢侈,因此應多養殖植食性魚類;由于生物富集作用,養分級越高的生物種群體內積累的有毒物質越多,由于能量逐級遞減,養分級越高的生物從生產者獲得的能量越少。【學問總結】探討能量流淌的實踐意義及實例8.(2024·遵義模擬)如圖所示是能量在生態系統中的變更形式,據所學學問推斷下列說法錯誤的是 ()A.能量流淌過程中遵循能量守恒定律B.圖中過程①主要通過生產者的光合作用實現C.生態系統中生物數量金字塔和能量金字塔都有可能倒置D.任何生態系統正常功能的維持都須要不斷得到來自系統外的能量補充【解析】選C。自然界能量流淌過程中遵循能量守恒定律,A正確;圖中過程①表示主要通過生產者的光合作用實現,是流入生態系統總能量的主要能源,B正確;生態系統中生物數量金字塔有可能倒置,但是能量金字塔不能倒置,C錯誤;地球上幾乎全部的生態系統所需的能量都來自太陽能,任何生態系統正常功能的維持都須要不斷得到來自系統外的能量補充,以便維持生態系統功能的正常,D正確。9.(2024·漯河模擬)如圖表示某農田生態系統一年中CO2的釋放和消耗狀況,其中各數字序號表達的含義分別為:①生產者呼吸釋放量;②分解者呼吸釋放量:③消費者呼吸釋放量;④生產者光合作用消耗總量。下列有關敘述正確的是()A.流經該農田生態系統的總能量可用④表示B.②的量越小,說明該農田生態系統施用的有機肥料越多C.消費者同化作用的大小可用③表示D.該農田生態系統一年中CO2的釋放量與消耗量相等【解析】選A。流經該農田生態系統的總能量就是生產者所固定的全部太陽能,④表示生產者光合作用消耗總量,即生產者總的光合作用狀況,故流經該農田生態系統的總能量可用④表示,A項正確;有機肥料必需經過分解者的分解作用變成無機物,才能被生產者利用,故②的量越小,說明該農田生態系統施用的有機肥料越少,B項錯誤;消費者同化作用的能量大于消費者呼吸釋放量,故消費者同化作用的大小不能用③表示,C項錯誤;農田生態系統一年中存在有機物的積累,光合作用固定的CO2量多于呼吸作用釋放的CO2量,D項錯誤。10.(2024·德陽模擬)土壤中的生物、作物根系的呼吸都會釋放出大量的CO2,統稱為土壤呼吸。土壤呼吸是生態系統中碳循環的重要環節。如圖表示某森林在不同條件下,其土壤呼吸的日變更動態。下列分析正確的是 ()A.生產者和消費者是生態系統中碳循環的必需生物B.凋落物中的能量可在被分解者利用轉化為熱能后再進入生物群落供其他生物運用C.凋落物覆蓋可能有利于土壤微生物的生存從而促進土壤有機物的分解D.土壤表層無覆蓋物時,土壤呼吸速率幾乎為0【解析】選C。在生態系統中,對碳循環起確定作用的關鍵環節是綠色植物的光合作用和微生物的分解作用,故A錯誤;分解者分解凋落物釋放的能量,大部分以熱能形式散失,少量轉移到ATP中供分解者自身生命活動利用,不能被其他養分級生物運用,B錯誤;據分析可知,凋落物覆蓋可能有利于土壤微生物的生存從而促進土壤有機物的分解,C正確;據圖可知裸地的呼吸速率幾乎維持在2,D錯誤。11.如圖表示某生態系統的碳循環示意圖,其中甲、乙、丙、丁為生態系統的組成成分,①～⑦表示生理過程。下列有關該圖的分析錯誤的是 ()A.乙是該生態系統的基石B.⑦過程中碳的傳遞形式是CO2C.①過程主要是指綠色植物的光合作用D.丙中的多種生物之間只存在競爭關系【解析】選D。由圖可知,甲、乙之間有雙向箭頭,乙、丙、丁都指向甲,因此甲是非生物的物質和能量,乙是生產者,生產者是生態系統的基石,A正確;⑦過程表示消費者通過呼吸作用釋放出CO2,B正確;①過程將CO2輸入生物群落中,主要是指綠色植物的光合作用,C正確;丙中多種生物之間可能存在捕食關系,D錯誤。【方法技巧】辨析碳循環過程中生態系統的各成分(1)圖中雙向箭頭代表生產者、大氣中的CO2庫,其中其他全部成分都指向的為大氣中的CO2庫,即C為大氣中的CO2庫,A為生產者。(2)除了C之外,有最多被指向箭頭的為分解者,即B為分解者。(3)三個圖的模式其實一樣,困難的地方在于消費者的劃分,圖甲中消費者只有D,圖乙中消費者有D、E,圖丙中消費者有D、E、F。(4)圖甲蘊含的食物鏈為A→D,圖乙蘊含的食物鏈為A→D→E,圖丙蘊含的食物鏈為A→D→E→F。12.(綜合性·種群增長率、能量流淌)假定某種群當年數量是一年前種群數量的λ倍,圖1為λ值隨時間的變更曲線;圖2為該生態系統的部分能量流淌示意圖。下列相關敘述正確的是 ()A.圖1中a～d時間段內,d時種群數量最多,第d年和第e年種群數量相等B.圖1中b～c時間段內,λ值基本不變,此時種群的年齡組成為穩定型C.據圖2分析可知,生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為D2/D1D.若初級消費者用于自身生長、發育和繁殖的能量為N,則其同化量為N+A2【解析】選D。圖1中a～d(不包括a、d點)時間段內,λ>1,種群數量持續增加,故d時種群數量最多,在d～e(不包括d、e點)時間段時λ<1,種群數量削減,故第d年種群數量大于第e年種群數量,A錯誤;圖1中b～c時間段內,λ值基本不變,但由于λ>1,說明種群數量仍在增長,故此時種群的年齡組成為增長型,B錯誤;據圖2分析可知,生產者的同化量為W1,初級消費者的同化量為D1,故生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為D1/W1×100%,C錯誤;用于生長、發育和繁殖的能量=同化量-呼吸散失的量,所以若初級消費者用于自身生長、發育和繁殖的能量為N,則其同化量為N+A2,D正確。【方法技巧】利用“拼圖法”解決能量流淌的計算問題輸入第一養分級的能量(W1),被分為兩部分:一部分在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失(A1),一部分則用于生產者的生長、發育和繁殖(B1+C1+D1),而后一部分能量中,包括現存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一養分級的D1,如圖所示:(1)流經整個生態系統的總能量是生產者固定的總能量,即W1。將圖中第三養分級同化的總能量D2“拼回”其次養分級,則剛好等于D1,即其次養分級同化的總能量;再將D1“拼回”第一養分級,則剛好等于生產者固定的總能量W1。可見,在一個生態系統中,全部生物的總能量都來自W1,全部生物總能量之和都小于W1(呼吸作用消耗)。(2)從圖中可以看出,第一養分級流向其次養分級的能量傳遞效率等于×100%,一般狀況下,能量在相鄰兩個養分級間的傳遞效率為10%～20%。二、非選擇題:本題共3小題,共40分。13.(12分)(2024·河南名校聯考)同化效率為生態效率的一種,指被光合作用所利用的那一部分光能占入射到植物體上能量的比率,或被動物同化的能量占其攝食能量的比率。草原上存在“草→兔→狼”食物鏈,回答下列問題:(1)從植物的光合色素對光的汲取狀況看,草的同化效率不行能為100%的緣由是______________________________________________。

(2)兔所攝入的食物中相當一部分物質難以消化,不能被汲取,未同化能量的最終去向是__________________________________________________。

(3)動物(處于第n養分級)的生長效率是指第n養分級儲存的能量與第n養分級同化的能量的比值。狼的生長效率比兔低,最可能的緣由是____________________________________________________________。

(4)狼能夠通過兔留下的氣味去獵捕兔,兔同樣也能夠通過狼的氣味或行為躲避獵捕,這說明生態系統的信息傳遞能夠__________________________。狼追逐兔的過程中,肌肉發達、動作靈敏的兔簡潔逃脫狼的追逐而存活下來,而跑得快的狼也更簡潔得到食物得以生存,這種現象稱為__。

【解析】(1)光合色素中的葉綠素主要汲取紅光和藍紫光,類胡蘿卜素主要汲取藍紫光,因此光合作用所利用的那一部分光能只占入射到植物體上的光能的一部分,其余的相當一部分光能被反射出去或以熱能形式散失掉了。(2)兔所攝入的食物中未同化的部分成為兔子的糞便,通過分解者的分解作用(實質上是分解者的呼吸作用)將有機物中的能量釋放,最終以熱能的形式散失。(3)狼作為兔的獵捕者,其活動范圍更大,活動實力更強,因此其同化的能量中,更多的部分通過呼吸作用分解,以供狼活動所需。所以用于儲存的能量相對較少,即生長效率較兔子低。(4)狼和兔子間能進行信息傳遞,這些信息能夠調整二者之間的種間關系,進而維持生態系統的穩定。它們作為對方的環境,彼此起選擇作用,共同進化。答案:(1)光合色素主要汲取可見光中的紅光和藍紫光,相當一部分光能被反射出去或以熱能形式散失掉了(只要答出前半句即可)(2)通過分解者的分解作用以熱能的形式散失(3)狼通過呼吸作用消耗的能量占比更大(4)調整種間關系,維持生態系統的穩定共同進化14.(13分)(創新性·養豬與生態農業)隨著養豬業的發展,養豬場每天排放大量含有糞便、飼料殘渣的廢水既破壞生態環境,又嚴峻影響周邊人、畜的飲水平安。技術人員設計了如圖1所示的廢水處理流程圖。請回答下列問題。(1)輸入此氧化塘的能量有____________________________________,氧化塘中的風車草、圓田螺、細菌等生物共同構成了___________________。

(2)氧化塘后部種植蓮等挺水植物,有利于削減出水口處水中的浮游藻類,主要緣由是___________________________________________________________。

(3)限制廢水流入氧化塘的速率,除有利于氧化塘中有機物被充分分解外,還有利于________________,使出水口處的水質達到排放要求。廢水不能過量流入氧化塘,這是因為____________________________________________________。

(4)如圖2表示豬的能量流淌的圖解,用圖中a、b、c回答:代表豬糞便中主要能量的是________________________,代表豬呼吸消耗的是______________。

【解析】(1)生態系統的總能量是生產者所固定的太陽能,由于廢水中含有有機物,因此輸入氧化塘的能量有太陽能和廢水有機物中的化學能。氧化塘中的風車草、圓田螺、細菌等各種生物共同構成了生物群落。(2)挺水植物由于植株高大,遮住了大量光線,在光能的利用上比浮游藻類占優勢。(3)進入厭氧池、氧化塘的污水中含有有機物,池中微生物進行分解作用,進而凈化污水。此外植物充分利用無機鹽,實現物質循環再生,也提高了能量的利用效率。但生態系統的自我調整實力是有限的,留意限制污水的流量與流速。(4)能量在各消費者所在養分級流淌的一般過程是:攝入量=糞便量+同化量;同化量=呼吸消耗量+儲存量;儲存量=未利用的能量+流入下一養分級的能量+流入分解者的能量。圖2中代表豬糞便中主要能量的是a,代表豬呼吸消耗的是b。答案:(1)生產者固定的太