2022届高考生物一轮复习核心素养测评三十一生态系统的能量流动和物质循环含解析新人教版.doc

生态系统的能量流动和物质循环
(30分钟　100分)
一、选择题(共7小题,每题6分,共42分)
1.在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入某一营养级的能量)〞“摄入量〞“同化量〞“粪便量〞等说法,那么以下说法中正确的选项是 (　　)
A.某一营养级生物的摄入量即同化量
B.某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一局部
C.输入某一营养级的能量即该营养级生物的同化量
D.相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率
【解析】选C。输入量即同化量,摄入量=同化量+粪便量,因此A项错误,C项正确;某一营养级生物的粪便量实际上是上一营养级生物同化量的一局部,B项错误;能量的传递效率是指相邻两个营养级生物同化量的比值,D项错误。
2.(2022·海南模拟)某草原上存在“草→野兔→蛇→鹰〞一条食物链,以下相关表达正确的选项是 (　　)
A.蛇处于第三营养级,属于三级消费者
B.能量沿着这条食物链单向传递
C.野兔粪便中的能量属于野兔同化量的一局部
D.鹰获得野兔同化能量的10%～20%
【解析】选B。蛇处于第三营养级,属于次级消费者,A项错误;能量沿着食物链单向传递,B项正确;野兔粪便中的能量不属于野兔同化量的一局部,属于草同化量的一局部,C项错误;相邻营养级之间的能量传递效率为10%～20%,因此鹰获得野兔同化能量的1%～4%,D项错误。
3.(2022·吉安模拟)如图为某生态系统中流经第二营养级的能量示意图,其中a表示该营养级食物的摄入量,f表示流向第三营养级的能量。以下表达正确的选项是 (　　)
A.图中b表示用于生长、发育和繁殖的能量
B.图中e表示生物体内储存的有机物中的能量
C.图中d蕴含的能量均未被第二营养级同化
D.畜牧业中,圈养与放养相比,可提高图中c/b的比值
【解析】选D。b表示第二营养级的同化量,A项错误;e表示呼吸作用消耗的能量,B项错误;d中有一局部来自c生长、发育和繁殖的能量,属于第二营养级同化量,C项错误;畜牧业中,圈养动物活动强度小,大局部用于自身生长、发育,因此可提高图中c/b的比值,D项正确。
4.如图表示能量流经某生态系统第二营养级的示意图。据图分析,以下有关表达正确的选项是 (　　)
A.该生态系统第二营养级同化的能量为100 J/(cm2·a)
B.第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是80 J/(cm2·a)
C.能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是18.75%
D.从A到E的20 J/(cm2·a)属于生产者生长、发育和繁殖的能量
【解析】选D。图中B表示该营养级同化的能量,即第二营养级同化的能量,为80 J/(cm2·a),A项错误;第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是图中C,即同化量B-呼吸消耗的能量D,为30 J/(cm2·a),B项错误;由于第三营养级能量只知道摄入量,不知道同化量,无法计算能量由第二营养级到第三营养级的传递效率,C项错误;从A到E的局部是构成植物有机物能量中的一局部,属于生产者生长、发育和繁殖的能量,D项正确。
科学思维——概括与建模
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),被分为两局部:一局部在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1),一局部那么用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一局部能量中,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,如下图:
(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,那么刚好等于D1,即第二营养级同化的总能量;再将D1“拼回〞第一营养级,那么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(呼吸作用消耗的缘故)。
(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%。
5.以下关于生态系统中物质循环和能量流动的表达,正确的选项是 (　　)
A.富营养化水体出现蓝藻水华的现象,可以说明能量流动的特点
B.生态系统中能量的初始来源只有太阳能
C.食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用
D.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
【解析】选D。富营养化水体出现蓝藻水华是大量有机污染物排到淡水中导致藻类大量繁殖,为物质循环的再生利用,说明物质循环具有反复性,而能量流动是单向的,A项错误;生态系统中能量的初始来源主要为太阳能,也可源自某些无机物氧化分解释放的能量,如硝化细菌等化能自养型生物,B项错误。生态系统中的能量流动是逐级递减的,其传递效率是10%～20%,即10%～20%的能量被下一营养级所同化,C项错误。生态系统的物质循环具有全球性和循环往复性,因此无机环境中的物质可以通过多种途径如光合作用、根的吸收进入生物群落被生物利用,D项正确。
6.(2022·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。以下有关表达正确的选项是 (　　)
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。
7.如图为生物圈中碳元素的循环过程,以下有关表达正确的选项是 (　　)
A.④过程代表绿色植物的光合作用,③过程代表化能合成作用
B.图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者
C.碳循环是指碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递
D.图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落
【解析】选D。由图示信息可知,甲代表分解者,乙代表生产者,丙代表消费者,④过程代表光合作用和化能合成作用,③过程代表呼吸作用;碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境间进行的循环;图中的生产者、消费者和分解者共同构成了生物群落。
科学思维——归纳与建模
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。
二、非选择题(共2小题,共28分)
8.(12分)(2022·咸阳模拟)研究人员对河北省某地的森林/草原过渡地带的鸟类进行调查,获取了局部数据。请结合所学知识答复以下问题:
(1)调查鸟类的丰富度和相互之间的关系,属于________(填“种群〞“群落〞或“生态系统〞)水平的研究范畴。调查结果显示,森林的鸟类有68种,灌木的鸟类有38种,草原的鸟类有25 种,分析其原因,主要是森林复杂的________结构为鸟类的生存提供了更加多样的食物和________ ,防止了生活习性相近的鸟类之间过分剧烈的________。 
(2)调查说明森林中各种鸟类的种群密度也比拟稳定,这从一个侧面反映出森林具有较强的________。 
(3)某个食虫鸟种群的能量流动关系如下表所示[单位:×102 J/(m2·a)]
摄食量
粪便量
呼吸散失
流向下个营养级
31.6
15.6
12.6
0.8
该食虫鸟群用于生长、发育和繁殖的能量为________,该种群与其捕食者之间的能量传递效率为________。 
【解析】(1)鸟类的丰富度是指该群落中鸟的物种数的多少,鸟类之间的关系属于群落中的种间关系,调查鸟类的丰富度和相互之间的关系,属于群落水平的研究范畴;森林垂直方向上分层明显,复杂的垂直结构为鸟类的生存提供了更加多样的食物和栖息环境,有利于充分利用空间、资源,防止了生活习性相近的鸟类之间过分剧烈的竞争。
(2)森林中各种鸟类的种群密度比拟稳定,说明森林具有较强的自我调节能力(抵抗力稳定性),能保持其结构的稳定性。
(3)该食虫鸟种群的同化量为31.6-15.6=16×102 J/(m2·a),用于生长、发育和繁殖的能量为16-12.6=3.4×102 J/(m2·a),该种群与其捕食者之间的能量传递效率约为0.8/16×100%=5%。
答案:(1)群落　垂直　栖息环境　竞争
(2)自我调节能力(或抵抗力稳定性)
(3)3.4×102 J/(m2·a)　5%
9.(16分)(2022·江苏高考)图1是某生态系统局部生物关系示意图。请答复以下问题:
(1)生态系统最根本的生物成分是______________。 
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)由于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表达了群落具有______________结构。 
(4)以下属于该区域东亚飞蝗种群根本特征的有____________(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)。 
【解析】(1)在生态系统中,生产者主要是绿色植物,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,因此生产者是生态系统的最根本的成分。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)图1中的大型真菌和跳虫属于分解者,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)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,表达了群落具有水平结构。
(4)该区域东亚飞蝗种群具有根本的数量特征,如种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、性别比例、年龄组成,还具有一定的空间特征,因此①②⑤属于东亚飞蝗种群的根本特征,而③④属于群落水平上研究的问题。
(5)粪便中食物残渣的能量属于上一营养级被微生物分解的那局部,所以包含在c中。乙同化的能量一局部用于呼吸消耗,一局部用于自身生长、发育、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
1.(5分)如图表示在一个生态系统中,植物光合作用积累的有机物被植食动物利用的过程。以下有关表达正确的选项是 (　　)
A.①⑤之和为输入生态系统的全部能量
B.植食动物粪便中的能量包含在⑦中
C.⑤⑥⑦⑧之和为流向分解者的能量
D.④占②的百分比为能量传递效率
【解析】选B。输入生态系统的总能量为生产者固定的太阳能,一局部用于植物呼吸消耗,一局部储存在植物体内的有机物中;植食动物粪便中的能量属于植物同化量的一局部,并未被植食动物同化;⑧表示植食动物呼吸消耗的能量,并没有流向分解者;能量传递效率为相邻两营养级间同化量的比值,植物同化量未知。
2.(5分)如图表示某生态系统(局部)的组成及物质和能量流向情况(秃鹫以动物尸体为食),以下表达正确的选项是 (　　)
A.M代表光能,N代表热能,P代表无机盐、CO2
B.共有4条捕食食物链,秃鹫所占有的营养级最多
C.图中狼与秃鹫之间能量传递效率一般为10%～20%
D.群落内部的负反应调节维持着该生态系统的稳定性
【解析】选D。依据题意可知,该图表示某生态系统的组成及物质和能量流向情况,所以M应表示光能和CO2等无机物,N表示生产者、消费者通过细胞呼吸散失的热能和CO2,P表示由分解者分解释放的热能和CO2等,A项错误;秃鹫以动物尸体为食,说明秃鹫属于分解者,不参与捕食食物链的构成,因此图中只有1条捕食食物链,B项错误;能量在相邻两个营养级之间的传递效率一般为10%～20%,但秃鹫属于分解者,C项错误;群落内部的负反应调节是生态系统自我调节能力的根底,维持着该生态系统的稳定性,D项正确。
3.(10分)(2022·太原模拟)如图是对非洲某地生态系统的营养结构和能量流动情况调查后,得到的食物网示意图,请答复以下相关问题:
(1)该生态系统能长期处于相对稳定状态,这是因为该生态系统各组成成分间通过________________和____________紧密联系,形成统一整体;____________在生态系统中普遍存在,它是生态系统自我调节能力的根底。 
(2)图中下一营养级不能得到上一营养级的全部能量,原因是____________________________________。(至少答两点) 
(3)假设动物性食物所占比例为a,假设要使鸟体重增加b,至少需要生产者的量为m,那么m可表示为____________________。 
(4)该地曾发生过火灾,之后引入一种外地植物,引入物种的种群基因型频率变化如下:
基因型
引入前,
原地
引入后5
年,本地
引入后8
年,本地
AA
51%
60%
78%
aa
11%
10%
6%
通过对该物种引入前后种群基因频率的比拟,判断该物种在引入前后有没有发生进化,依据是___________。 
【解析】(1)物质循环、能量流动和信息传递将生态系统的各组成成分连成一个统一整体,生态系统具有自我调节能力,负反应调节是自我调节能力的根底。(2)下一营养级不能得到上一营养级的全部能量,原因是少数能量被分解者利用,上一营养级的局部能量未被下一营养级利用,以及呼吸作用散失。(3)a表示鸟的食物中动物性食物所占的比例,那么(1-a)表示鸟的食物中植物性食物所占的比例。要使鸟体重增加b,至少需要生产者量m,那么能量传递效率应该取最大值20%,据此可以得出m=ab÷20%÷20%+(1-a)b÷20%=25ab+5b-5ab=20ab+5b。(4)生物进化的实质是种群基因频率的改变。分析可知,引入该物种前A的基因频率为70%,a的基因频率为30%,8年后,A的基因频率为86%,a的基因频率为14%,引入该物种前后种群基因频率发生了改变,说明该物种在引入前后发生了进化。
答案:(1)能量流动　物质循环　负反应调节
(2)少数能量被分解者利用;上一营养级的局部能量未被下一营养级利用(或呼吸作用散失)
(3)m=20ab+5b
(4)发生了进化,种群基因频率发生了改变
4.(10分)(素养提升——科学思维)深海中的火山口周围的热泉喷出的海水温度超过300 ℃,富含硫化氢和硫酸盐,海水中发现大量的硫细菌,这些细菌通过氧化硫化物和复原二氧化碳来制造有机物,在热泉口周围还发现多种无脊椎动物,如大海蛤、蟹、管水母以及没有口也没有消化道的管居环节动物等。
(1)流入深海热泉生态系统的能量主要是 __________。 
(2)热泉口的无脊椎动物能摄食硫细菌,这些动物在该生态系统中的主要功能是 __________。 
(3)硫细菌的繁殖速度很快,但深海热泉中硫细菌的数量能保持相对稳定,请从生态学层面进行解释:  __________。 
【解析】(1)深海热泉中没有绿色植物,但存在大量的硫细菌,这些细菌通过氧化硫化物和复原二氧化碳来制造有机物并储存能量,使能量进入群落中,故流入深海热泉生态系统的能量主要是硫细菌通过化能合成作用合成的有机物中的能量。(2)无脊椎动物能摄食硫细菌,通过自身代谢将有机物转化为无机物,被生产者重新利用,从而加速生态系统的物质循环。(3)种群数量的增长受种内斗争、生存空间大小等的限制,尽管硫细菌的繁殖速度很快,但由于深海热泉资源和空间是有限的,且存在着生存斗争,当硫细菌的出生率和死亡率到达相等(或动态平衡)时,硫细菌的数量趋于稳定。
答案:(1)硫细菌通过化能合成作用合成的有机物中的能量
(2)通过自身代谢将有机物转化为无机物,被生产者重新利用,从而加速生态系统的物质循环
(3)深海热泉资源和空间是有限的,且存在着生存斗争,当硫细菌的出生率和死亡率到达相等(或动态平衡)时,数量趋于稳定