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2019年高考生物總復習 第34講 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質循環(huán)課時訓練 測控導航表 知識點 題號及難易度 1.生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程及特點 1,7,8(中),9(中),11 2.生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的過程及特點 2,3,4,12,13(中) 3.生態(tài)系統(tǒng)能量流動的有關計算 5,6,10(中) 一、選擇題:本大題共10小題,每小題5分,共50分。 1.(xx安徽合肥第三次教學質量檢測)下列關于能量流動的敘述,正確的是(　B　) A.能量傳遞的效率總是隨著食物鏈的增加而減少 B.消費者用于生長發(fā)育等生命活動的能量儲存于其體內有機物中 C.生產者同化的能量可以用生產者的干重增加量表示 D.食物鏈中能量流動就是不同營養(yǎng)級生物體內ATP的合成與分解 解析:本題考查生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的知識。能量傳遞的效率與食物鏈的長短無關;消費者通過合成有機物將能量儲存在生物體內,用于生長發(fā)育等生命活動;生產者同化的能量包括生產者呼吸作用消耗的能量、用于生長發(fā)育的能量、流向下一營養(yǎng)級的能量、通過遺體殘骸流向分解者的能量;食物鏈中的能量不能全部轉化為ATP中的活躍化學能,大多數(shù)能量以熱能的形式散失。 2.(xx安徽安慶第三次模擬)下列有關碳循環(huán)的敘述中,錯誤的是(　D　) A.冬季北方人呼吸產生的CO2,能供給南方植物光合作用 B.大力開發(fā)和使用清潔能源,能減少CO2的排放量 C.碳元素和能量都能從植物傳遞給各種動物 D.倡導低碳生活方式的主要方法是提高人均綠地面積 解析:本題考查碳循環(huán)、生態(tài)環(huán)境的保護等知識。碳循環(huán)具有全球性,CO2是碳在無機環(huán)境與生物群落之間循環(huán)的主要形式;大力開發(fā)和使用清潔能源,能減少因燃燒化石燃料而產生的CO2;植物能把無機物合成有機物,把光能轉化為有機物中穩(wěn)定化學能,動物直接或間接從綠色植物獲得物質和能量;造成溫室效應的主要原因是煤、石油、泥炭等化石燃料的大量燃燒,因此緩解溫室效應的主要措施是限制化石燃料的開采和使用,即倡導低碳生活方式,提高人均綠地面積,是緩解溫室效應的措施之一,但不屬于低碳生活方式。 3.(xx浙江紹興考試)如圖表示某農田生態(tài)系統(tǒng)一年中CO2的釋放和消耗狀況,其中各數(shù)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。有關敘述正確的是(　A　) A.流經該農田生態(tài)系統(tǒng)的總能量可用④表示 B.②的量越小,說明該農田生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)一年中CO2的釋放量與消耗量相等 解析:流經該農田生態(tài)系統(tǒng)的總能量是指生產者同化的太陽能總量,即生產者光合作用消耗的CO2總量。②的量越小,說明該農田生態(tài)系統(tǒng)施用的有機肥料越少。由于④小于①②③之和,所以該農田生態(tài)系統(tǒng)一年中CO2的釋放量小于消耗量。 4.(xx冀州一輪檢測)下圖為碳循環(huán)示意圖,下列敘述正確的是(　C　) A.圖中由生產者、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ構成的食物鏈中,能量流動是單向、逐級遞減的 B.生產者為第一營養(yǎng)級,①②⑥⑧之和為生產者固定的總能量 C.①⑦⑧過程以CO2的形式進行,②③④⑤⑥過程以有機物的形式 進行 D.根瘤菌與豆科植物互利共生時,其生命活動所需的有機碳來自⑥ 過程 解析:圖中Ⅰ為大氣中的二氧化碳庫、Ⅱ和Ⅲ為消費者、Ⅳ為分解者。分解者(Ⅳ)不是食物鏈的組成成分,A錯誤。生產者固定的總能量可用①表示,其去向有三個:流入下一營養(yǎng)級(②)、被分解者分解(⑥)和自身呼吸消耗(⑧),B錯誤。碳元素由無機環(huán)境進入生物群落(①)和由生物群落返回無機環(huán)境(⑦⑧)以CO2的形式進行,在生物群落內(②③④⑤⑥)以有機物的形式進行,C正確。根瘤菌生命活動所需的有機碳來自豆科植物的光合作用(①),D錯誤。 5.在如圖食物網(wǎng)中,鳥從上一營養(yǎng)級獲得的能量中,蟲占的比例為a。若要使鳥體重增加x,至少需要生產者的量為y,那么x與y的關系可表示為(　C　) A.y=90ax+10x B.y=25ax+5x C.y=20ax+5x D.y=100ax+10x 解析:至少需要生產者的量應該按最高傳遞效率20%計算。鳥獲得能量x,從蟲中獲得能量是5ax,從草中獲得能量是5x(1-a)。蟲從草中獲得能量是5ax5=25ax。鳥獲得能量x共需草提供的能量是25ax+5x(1-a)=20ax+5x。 6.如圖食物網(wǎng)中,假如貓頭鷹的食物有2/5 來自兔,2/5來自鼠,1/5來自蛇,那么,貓頭鷹若要增加20 g體重,最少需要消耗的植物為(　B　) A.80 g B.900 g C.800 g D.600 g 解析:依題圖中食物關系分析,貓頭鷹處于第三、四營養(yǎng)級。在食物鏈中,貓頭鷹屬于第三營養(yǎng)級,可把此食物鏈簡化為一條,即植物→鼠(兔)貓頭鷹,最少消耗植物20 g4/520% 20%=400 g。另一食物鏈:植物→鼠→蛇貓頭鷹中,貓頭鷹屬于第四營養(yǎng)級。最少消耗植物20 g1/520%20%20%=500 g,所以最少需要消耗植物900 g。 7.如圖表示A、B兩個特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。有關解釋正確的是(　D　) ①一個吃玉米的人所獲得的能量一定比一個吃牛肉的人獲得的能量多?、谀芰垦厥澄镦渾蜗蛄鲃?傳遞效率隨營養(yǎng)級的升高而逐級遞減　③若A和B中玉米的數(shù)量相同,A能養(yǎng)活10 000人,則B至少能養(yǎng)活500人?、苋敉寥乐泻嗤瑵舛鹊碾y降解污染物,則A中的人比B中的人體內污染物濃度低 A.①③④ B.①②③ C.①②③④ D.③④ 解析:人吃玉米獲得的能量不一定比吃牛肉多,因為人對玉米不同部分的消化吸收(同化)能力不同,也就是說人對玉米的利用率低;能量沿食物鏈的傳遞效率不是越來越低,均在10%～20%之間,只是能量越來越少;根據(jù)能量傳遞的最大效率,如果A能養(yǎng)活10 000人,則B至少能養(yǎng)活10 0005=500(人);不能分解的物質沿食物鏈可以積累,故選D。 8.下圖是某生態(tài)系統(tǒng)物質和能量流向示意圖。下列有關敘述正確的是(　D　) A.X1過程的完成必須依賴于一種具有雙層膜結構的細胞器 B.X1過程吸收的CO2總量與Y1、Y2、Y3……及Z過程釋放的CO2總量 相等 C.Z1、Z2、Z3……過程提供的有機物中的碳將全部轉變?yōu)閆過程釋放的CO2中的碳 D.當該生態(tài)系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)時,X3過程的能量值約為X1過程的能量值的1%～4% 解析:圖中X1為光合作用,藍藻等原核生物無葉綠體,也能進行光合作用,故A項錯。Y1、Y2、Y3……表示生產者、消費者的呼吸作用,Z過程表示分解者的分解作用,其總和即生態(tài)系統(tǒng)的CO2釋放總量;CO2吸收總量(X1)與CO2釋放總量是否相等取決于生態(tài)系統(tǒng)是否處于穩(wěn)定狀態(tài),故B項錯。Z1、Z2、Z3……表示生產者和消費者提供給分解者的有機物中的碳,這些有機物中的碳除在分解者的呼吸作用過程中以CO2形式釋放之外,還有一部分儲存在分解者體內的有機物中,故C項錯。X3表示次級消費者同化的能量,根據(jù)能量傳遞特點可知,X3為X1的1%～4%,故D項正確。 9.如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)的能量錐體圖,P為生產者,Q1為初級消費者,Q2為次級消費者(注:圖中a、a1、a2表示上一年留下來的能量,e、e1、e2表示呼吸消耗量)。對圖中的各營養(yǎng)級所含有的能量進行分類剖析。其中分析不正確的是(　D　) A.b+c+d+e為本年度流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 B.c1表示初級消費者中被次級消費者所同化的量 C.b和d之一可代表生產者傳遞給分解者的能量 D.初級消費者產生的糞便中所含的能量是包含在c中的 解析:結合題干及圖示可知:圖中a、a1、a2表示上一年留下來的能量,e、e1、e2表示呼吸消耗量。則c、c1分別是生產者流入初級消費者、初級消費者流入次級消費者的能量。b和d(b1和d1、b2和d2)之一可代表糞便、殘枝敗葉、遺體等傳遞給分解者的能量,另一個表示未利用的會保留至下一年的能量。因此b+c+d+e為本年度流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量。c1代表初級消費者流入次級消費者的能量即被次級消費者所同化的量。初級消費者產生的糞便中所含的能量屬于生產者同化的能量,應在b或d中,所以D項不正確。 10.(xx濟寧一中一輪驗收)下表是對某生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級和能量流動情況的調查結果。表中的①②③④分別表示不同的營養(yǎng)級,⑤為分解者。GP表示生物同化作用固定的能量, NP表示生物體貯存著的能量(NP=GP-R),R表示生物呼吸消耗的能量,有關敘述正確的是(　C　) 單位:102kJ/(m2a) GP NP R ① 15.91 2.81 13.10 ② 871.27 369.69 501.58 ③ 0.88 0.34 0.54 ④ 141.20 62.07 79.13 ⑤ 211.85 19.26 192.59 A.生態(tài)系統(tǒng)能量流動的渠道可能是②→④→①→③→⑤ B.能量在初級消費者和次級消費者之間的傳遞效率約為5.5% C.若該生態(tài)系統(tǒng)維持現(xiàn)在能量輸入、輸出水平,則有機物的總量會 增多 D.④營養(yǎng)級GP的去向中,未被利用的能量有一部分殘留在自身的糞便中 解析:據(jù)題干信息,⑤為分解者,不參與食物鏈構成,故A項錯。GP表示生物同化作用固定的能量,即流經每一營養(yǎng)級的總能量,根據(jù)①、②、③、④的GP值可判斷食物鏈應為②→④→①→③,則能量在初級消費者和次級消費者之間的傳遞效率為(15.91/141.20)100%=11.3%,故B項錯。該生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量即生產者固定的能量(②中的GP),輸入生態(tài)系統(tǒng)內的能量最終在生產者、消費者和分解者的呼吸作用過程中以熱能形式散失,因此輸出的總能量為五部分的R值之和,據(jù)兩數(shù)據(jù)的比較可知,輸入的能量多于輸出的能量,因此有機物總量會增多,故C項正確。消費者產生的糞便中含有的能量屬于它的上一營養(yǎng)級生物同化的能量,故D項錯。 二.非選擇題:本大題共3小題,共40分。 11.(10分)如圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定量分析圖解。圖中A、B、C代表三個營養(yǎng)級,數(shù)字均為實際測得的,單位為百萬千焦。請 回答: (1)請將流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量填寫在圖中的方框內。這部分能量是　　　　　　　　　　　　通過同化作用所固定的太陽能。 (2)能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的轉化率為　　　　%,從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的轉化率為　　　　%。 (3)次級消費者通過異化作用消耗的能量占其同化作用所得能量的百分比是　　　　。 (4)由圖可知,下個營養(yǎng)級不能得到上個營養(yǎng)級的全部能量,原因有: ①各營養(yǎng)級生物體內的大量能量被　 ; ②上個營養(yǎng)級的部分能量　 ; ③還有少量能量被　　　　利用。 解析:(1)從圖中可以看出流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為A固定的太陽能:3.0+15.0+41.5+51.5=111(百萬千焦)。(2)能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率應為: 100%=100%≈13.5%;從第二到第三營養(yǎng)級的傳遞效率應為100%=20%。(3)次級消費者通過異化作用消耗的能量占其同化能量的百分比應為100%=60%。(4)下一營養(yǎng)級之所以無法得到上一營養(yǎng)級的全部能量,主要是由于能量在流經每一營養(yǎng)級時,各營養(yǎng)級生物都會因自身生命活動的需求而呼吸消耗,各營養(yǎng)級生物的殘枝、敗葉、殘骸等被分解者分解而消耗,且每一營養(yǎng)級的生物總有一部分能量未被下一營養(yǎng)級利用,因而能量在流動中逐級損耗。 答案:(1)111　生態(tài)系統(tǒng)內全部生產者　(2)13.5　20　(3)60%　(4)①呼吸作用消耗?、谖幢幌乱粻I養(yǎng)級利用　③分解者 12.(xx福州一中模擬)(15分)如圖甲為某荒地生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔簡圖,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級,m1、m2代表不同的生理過程。圖乙為能量流經該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖,其中a～g表示能量值。請據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖甲中m1、m2代表的生理過程最可能是:m1表示　　　　,m2表示　　　　。 (2)該生態(tài)系統(tǒng)在一段時間內結構和功能保持相對穩(wěn)定,是因為系統(tǒng)具有　　　　　　　　。 (3)圖乙中,若a表示圖甲中營養(yǎng)級Ⅱ所攝入的全部能量,則b表示營養(yǎng)級Ⅱ的　　　　。若圖甲中營養(yǎng)級Ⅰ所固定的太陽能總量為y,則營養(yǎng)級Ⅰ、Ⅱ之間的能量傳遞效率可以表示為　　　　(用圖中所給字母列式表示)。 (4)某課外探究小組的同學在一塊荒地中,對營養(yǎng)級Ⅰ中某種入侵植物和幾種本地植物的種群密度進行了連續(xù)五年的調查,調查的結果如表所示(單位:株/m2)。 　年份 植物　 xx xx xx xx xx A 10.0 9.2 8 6.8 5.5 B 3.0 2.1 1.1 0.3 0.1 C 0.3 0.6 1.1 1.5 2.3 D 3.0 2.0 0.4 0 0 E 3.2 2.8 1.7 1.3 0.5 ①以上數(shù)據(jù)的獲得,采用的調查方法是　　　　　。 ②在所調查的A～E五種植物中,你認為入侵物種是　　　　。 ③通過調查分析知道,入侵種群在原產地時,AA個體為24%,aa個體為4%;侵入該地區(qū)后,Aa個體為48%,aa個體為16%。則該物種在入侵后,A基因頻率　　　　(填“增大”、“減小”或“不變”)。 解析:(1)圖甲中m1的能量是流入該能量金字塔中的總能量,是生產者通過光合作用固定的太陽能,m2是各個營養(yǎng)級生物呼吸作用散失的能量。(2)由于生態(tài)系統(tǒng)具有自動調節(jié)能力,因此該生態(tài)系統(tǒng)在一段時間內結構和功能保持相對穩(wěn)定。(3)攝入量=同化量+未被同化量,因此b是營養(yǎng)級Ⅱ的同化量;營養(yǎng)級Ⅰ、Ⅱ之間的能量傳遞效率為b/y100%。(4)①調查植物種群密度的方法是樣方法;外來物種的入侵會破壞當?shù)厣锏亩鄻有?外來物種能夠大量繁殖;因此C是外來物種;原產地種群中基因A的頻率=24%+72%/2=60%,侵入該地后A的基因頻率=48%/2+36%=60%,故A基因頻率不變。 答案:(1)光合作用　呼吸作用 (2)自動調節(jié)能力(或抵抗力穩(wěn)定性) (3)同化量(或固定的總能量)　b/y100%[或(a-c)/y100%] (4)①樣方法?、贑?、邸〔蛔? 13.(15分)某課外實驗小組欲探究生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)。下面是該小組制定的實驗方案,請你幫助加以完善。 (1)實驗目的:探究生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)。 (2)實驗原理:將一種動物和一種植物放在一個密閉的系統(tǒng)中,用pH試紙測定此系統(tǒng)所發(fā)生的二氧化碳濃度的變化來探究碳的轉化情況。 (3)實驗材料和用具:試管架、4支試管、鋁箔4張、光源、若干只大小差不多的田螺、若干枝大小差不多的金魚藻、50 mL量筒、去氯的水、pH試紙。 (4)實驗步驟: 第一步:取4支相同的試管,加入等量的去氯水,并編號1、2、3、4。 第二步:1號試管什么都不加,作為對照。2號試管加入一只田螺,3號試管加入一枝金魚藻,4號試管　 。 第三步:測定每支試管中的pH后用雙層鋁箔將試管口封住。 第四步:　 。 (5)實驗結果:1號試管pH無變化,2號試管的pH　　　　,3號試管的pH上升,4號試管的pH　 。 (6)實驗結論:　 。 解析:實驗原理中已經說明了要將一種動物和一種植物放在一個密閉的系統(tǒng)中,用pH試紙測定此系統(tǒng)所發(fā)生的二氧化碳濃度的變化情況,所以由各支試管內的實驗現(xiàn)象就可以得出結論。要研究碳的轉化,當然離不開光合作用,要給予一定的光照。進行光合作用消耗二氧化碳,pH就會升高,進行呼吸作用釋放二氧化碳,pH就會降低。 答案:(4)第二步:加入一只田螺和一枝金魚藻 第四步:將試管放在適宜的光源下照射 (5)下降　基本無變化(或略有上升) (6)碳在無機環(huán)境、生產者和消費者之間通過光合作用和呼吸作用進行轉化 【教師備用】下圖甲為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔簡圖,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級,M1、M2代表不同的能量形式。圖乙表示能量流經該生態(tài)系統(tǒng)某一營養(yǎng)級的變化示意圖,其中a～g表示能量值的多少。請據(jù)圖作答: (1)圖甲中,M1、M2表示的能量形式分別為　　　　、　　　　。通常情況下,位于營養(yǎng)級Ⅳ的生物個體數(shù)量一般遠遠少于Ⅲ,主要原因是　 。 (2)圖乙中,若A表示圖甲中營養(yǎng)級Ⅱ所攝入的全部能量,則B表示　　　　　,C表示　　　　　　　　　。若圖甲中營養(yǎng)級Ⅰ所固定的太陽能總量為y,則營養(yǎng)級Ⅰ、Ⅱ間的能量傳遞效率是　　　　(用圖中所給字母的表達式表示)。 (3)由圖乙可以總結出生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的主要特點是 　 。 (4)若圖甲營養(yǎng)級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一種生物甲、乙、丙,構成食物關系如圖:。其中,甲能量中比例為X的部分直接提供給丙,則要使丙能量增加A kJ,至少需要消耗甲的能量為　　　　 kJ(用所給字母的表達式表示)。 解析:(1)M1表示流入該生態(tài)系統(tǒng)的能量,這部分能量是太陽能或同化固定的能量,M2表示從該生態(tài)系統(tǒng)散失的能量,即熱能或呼吸作用散失的熱量。由于能量在傳遞過程中是逐級遞減的,則營養(yǎng)級越高的生物,可利用能量越少,所以個體數(shù)量也越少。 (2)若A表示圖甲中營養(yǎng)級Ⅱ所攝入的全部能量,則B表示Ⅱ同化固定的能量,C表示Ⅱ用于生長、發(fā)育和繁殖的能量。若圖甲中營養(yǎng)級Ⅰ所固定的太陽能總量為y,而圖乙中營養(yǎng)級Ⅱ同化固定的總能量為b,則營養(yǎng)級Ⅰ、Ⅱ間的能量傳遞效率是b/y100%。 (3)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的主要特點是單向流動,逐級遞減。 (4)假設至少需要消耗甲的能量為a,則甲中直接提供給丙的能量為aX20%,由甲經過乙傳遞給丙的能量為a(1-X)20%20%,根據(jù)題干中的條件可知:aX20%+a(1-X)20%20%=A,因此a=25A/(1+4X)。 答案:(1)太陽能(或同化固定的能量)　熱能(或呼吸作用散失的熱量)　營養(yǎng)級越高,可利用能量越少　(2)同化固定的能量　用于生長、發(fā)育和繁殖的能量　b/y100%　(3)單向流動,逐級遞減 (4)25A/(1+4X)