2022年高中生物 專訓三 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質循環(huán) 新人教版必修3

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1、2022年高中生物 專訓三 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質循環(huán) 新人教版必修3 一、選擇題(共12小題,每小題5分,共60分) 1.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動,可以參考如圖所示的模型。下列有關敘述錯誤的是　 (　　) A.研究流經某一種群的能量時,要考慮到能量被利用和未被利用等方面 B.研究生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動,一般在群體水平上 C.模型中的“能量輸入”就是指捕食者的捕食 D.模型中的“能量散失”主要指呼吸作用散失的能量 【解析】選C。研究能量流動時,一般在群體水平上研究,要考慮能量的輸入、傳遞、散失和輸出,也要考慮能量被利用和未被利用等方面。“能量輸入”是指捕食者同化的能量,“能量散失

2、”主要指呼吸作用散失的能量。 2.某海島國家糧食嚴重不足,需增加新的食物,從能量流動的角度看,下列哪種方式最合理　(　　) A.開發(fā)某種可食用藻類 B.遠洋船隊大量捕鯨 C.用糧食釀酒,喝酒提神 D.捕殺以前不吃的野獸或保護動物 【解析】選A。由于能量流動是逐級遞減的,以生產者為食,能獲得更多的能量。 3.在某草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中,假設羊攝入體內的能量為n,羊糞便中的能量為36%n,呼吸作用散失的能量為48%n,則　(　　) A.羊同化的能量為64%n B.儲存在羊體內的能量為52%n C.由羊流向分解者的能量為16%n D.由羊流向下一營養(yǎng)級的能量為64%n 【

3、解析】選A。羊同化量=攝入量-糞便中的能量=64%n。儲存在羊體內的能量=同化量-呼吸作用散失量=16%n。根據能量流動傳遞效率10%～20%,由羊流向下一營養(yǎng)級的能量為(10%～20%)×64%n。 4.如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)一年中CO2的釋放和消耗狀況(相對量)。有關敘述正確的是　(　　) A.該生態(tài)系統(tǒng)中生產者的凈光合作用量可用④-①表示 B.若②減小,則該生態(tài)系統(tǒng)消費者死亡率降低 C.該生態(tài)系統(tǒng)中消費者同化量可用③表示 D.該生態(tài)系統(tǒng)一年中積累有機物的量可用④-②表示 【解析】選A。該生態(tài)系統(tǒng)中生產者的凈光合作用量=生產者光合消耗量-呼吸作用釋放量,可用④-①表示,A正確;

4、分解者能分解生產者和消費者的排泄物及遺體殘骸,因此②的量減小,不能說明該生態(tài)系統(tǒng)消費者死亡率降低,B錯誤;消費者的同化量一部分用于自身生長發(fā)育和繁殖,一部分流向下一個營養(yǎng)級,一部分流向分解者,因此該生態(tài)系統(tǒng)中消費者同化量的多少不可用③表示,C錯誤;該生態(tài)系統(tǒng)一年中積累有機物的量可用④-①-②-③表示,D錯誤。 【延伸探究】 (1)題4中若該生態(tài)系統(tǒng)正處于成長階段,①②③④應滿足什么關系? 提示:④>①+②+③。 (2)題4中當①②③④滿足什么關系時,該生態(tài)系統(tǒng)會遭到破壞? 提示:④<①+②+③。 5.(xx·大連高二檢測)在草→食草昆蟲→蜘蛛→蟾蜍→蛇→貓頭鷹這條食物鏈中,設流經這

5、條食物鏈的總能量為100%,按最高傳遞效率計算,蟾蜍和貓頭鷹所得能量最多分別為　(　　) A.20%和2%　　　　　 B.0.8%和0.032% C.4%和0.8% D.0.4%和0.016% 【解析】選B。按最高能量傳遞效率20%計算,蟾蜍和貓頭鷹最多可得能量分別是(20%)3和(20%)5,即0.8%和0.032%。 【變式訓練】螳螂捕蟬,黃雀在后,可構成一條食物鏈。如果黃雀體重增加10 g,若按能量傳遞效率為10%計算,需要蟬　(　　) A.10 g　　　B.100 g　　 C.1 000 g　　D.10 000 g 【解析】選C。本題所涉及的食物鏈是:植物→蟬→螳螂→

6、黃雀,根據題干營養(yǎng)級之間能量傳遞效率為10%可知,若黃雀體重增加10 g,則需螳螂10 g÷10%=100 g,進而可求得需蟬100 g÷10%=1 000 g。 【方法規(guī)律】能量需要量多少的計算方法 (1)已知較低營養(yǎng)級的能量(生物量),計算較高營養(yǎng)級獲得的能量(生物量),要乘以相鄰兩個營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率。 (2)若計算最高營養(yǎng)級生物從最低或前一營養(yǎng)級生物獲得多少能量,則需把最高營養(yǎng)級生物獲得的能量除以傳遞效率或乘以傳遞效率的倒數(shù)。 6.下圖為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的部分示意圖,下列說法中不正確的是　(　　) A.物質循環(huán)伴隨著能量流動 B.能完成圖示過程的生物一定含有葉綠體

7、和線粒體 C.A、B所示的物質循環(huán)具有全球性 D.進行A過程的生物是自養(yǎng)型生物 【解析】選B。原核生物如藍藻、硝化細菌等可以完成圖示過程,但不具有葉綠體和線粒體。 【方法規(guī)律】參與碳循環(huán)的生物代謝類型 (1)同化作用方式。 ①生產者:包括進行光合作用的綠色植物、藍藻和進行化能合成作用的細菌等,均屬于自養(yǎng)型生物。 ②消費者:包括植食性動物、肉食性動物、雜食性動物和寄生動物,屬于異養(yǎng)型生物。 ③分解者:主要指營腐生生活的細菌、真菌,屬于異養(yǎng)型生物。 (2)異化作用方式:生產者、消費者、分解者的異化作用方式均有需氧型和厭氧型兩種。 7.氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)密切相關,下表為A

8、、B兩個不同時期陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境的碳交換情況。 時期 碳吸收量(kgC·a-1) 碳釋放量(kgC·a-1) A 1.20×1014 1.20×1014 B 1.20×1014 1.26×1014 下列敘述不正確的是　(　　) A.生態(tài)系統(tǒng)碳的吸收主要通過光合作用實現(xiàn),碳的釋放主要是通過呼吸作用實現(xiàn) B.表中A時期處于相對穩(wěn)定狀態(tài),原因是碳的吸收量與釋放量相對平衡 C.由于人工碳過度排放,使植物光合作用受到抑制,破壞了生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán),導致大氣中二氧化碳的增加,并引起氣候變化 D.化學燃料的燃燒對現(xiàn)代碳循環(huán)影響巨大 【解析】選C。生態(tài)系統(tǒng)中碳通過光合作用進

9、入生物群落,通過所有生物的呼吸作用釋放到大氣中;碳的吸收量和釋放量維持平衡,說明了生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。人工碳過度排放,打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡,使大氣中二氧化碳濃度增加,形成溫室效應,導致氣溫升高。但高濃度的二氧化碳并未抑制植物光合作用,因此C項錯誤。 【延伸探究】 (1)題7表中A時期,碳被吸收的主要途徑有哪些? 提示:植物的光合作用。 (2)題7表中A、B時期碳吸收量相同,為什么碳釋放量不同? 提示:碳排放量由多種因素決定,如化學燃料的燃燒、生物的呼吸作用等。 8.關于下圖的敘述中,正確的是　(　　) A.若圖示表示生態(tài)系統(tǒng)的結構,則缺少的成分為非生物

10、的物質和能量 B.若圖示表示生態(tài)系統(tǒng)的部分能量流動,則由此可看出能量流動的循環(huán)性 C.若圖示表示生態(tài)系統(tǒng)內部的物質循環(huán),則①②表示有機物 D.生產者與消費者之間由于捕食關系的制約,種群數(shù)量呈“S”型增長,分解者不受制約 【解析】選C。生態(tài)系統(tǒng)的結構包括組成成分和營養(yǎng)結構,組成成分包括生產者、消費者、分解者和非生物的物質和能量,而營養(yǎng)結構是指食物鏈和食物網,圖中缺少的成分除非生物的物質和能量外還有食物網;能量流動是單向的,無循環(huán)性;生物群落內部碳元素主要以含碳有機物的形式流動;自然環(huán)境中生物由于受環(huán)境中的各種因素的制約,種群數(shù)量一般呈“S”型增長。 9.下列敘述不符合“低碳生活”理念的

11、是　(　　) A.利用新能源汽車替代傳統(tǒng)汽車 B.拒絕使用含碳物質 C.回收有機垃圾用于生產沼氣 D.改變人類飲食結構,增加飲食中植物性食物的比例 【解析】選B。利用新能源替代傳統(tǒng)能源,可減少溫室氣體的排放;低碳并不是拒絕含碳物質,而是盡量減少含碳物質的使用;有機垃圾經微生物分解后會產生溫室氣體,而將有機垃圾用于沼氣發(fā)酵,可減少溫室氣體的排放;增加飲食中植物性食物比例,可減少一些養(yǎng)殖動物的數(shù)量,可降低其呼吸作用釋放CO2的量。 10.(xx·大慶高二檢測)下列關于生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動的描述,正確的是　(　　) A.所有生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量都來自太陽能 B.對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

12、進行科學規(guī)劃,能夠大大提高能量的傳遞效率 C.植物通過光合作用攝取碳的速率與動物通過呼吸作用釋放碳的速率大致相等 D.現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡,導致了溫室效應的形成 【解析】選D。生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量不都是來自太陽能,有些能量來自化學能(化能合成作用);對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進行科學規(guī)劃,能夠大大提高能量利用率,一般不能改變能量的傳遞效率;植物通過光合作用攝取碳的速率與所有生物(動物、植物等)通過呼吸作用釋放碳的速率大致相等;現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,特別是煤炭、石油的大量開發(fā)利用,打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡,導致了溫室效應的形成。 【誤區(qū)警示】計算能量傳遞效率的兩個誤區(qū) 誤

13、區(qū)一:能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級有機物含有能量/本營養(yǎng)級有機物含有能量 誤區(qū)二:能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級攝入量/本營養(yǎng)級攝入量 正確認識:能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級同化量/本營養(yǎng)級同化量 11.(xx·大同高二檢測)下列有關新型農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的敘述正確的是　(　　) A.該生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了物質和能量的良性循環(huán) B.該生態(tài)系統(tǒng)提高了各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率 C.建立該系統(tǒng)的目的是提高生態(tài)系統(tǒng)的能量利用率 D.該生態(tài)系統(tǒng)中,屬于第二營養(yǎng)級的生物有家畜和蚯蚓 【解析】選C。新型農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可實現(xiàn)物質的循環(huán)利用,但能量不可循環(huán);該生態(tài)系統(tǒng)提高了能量利用率,并不能提高能量傳遞效率;蚯蚓為分

14、解者,不屬于食物鏈中的營養(yǎng)級。 12.(能力挑戰(zhàn)題)下圖為一個普通的生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型,圖中方框表示各營養(yǎng)級,箭頭表示能量流動方向,據圖分析下列有關敘述,正確的是　(　　) A.不考慮有機物質輸入,流經生態(tài)系統(tǒng)的總能量就是入射的太陽能 B.對于人工魚塘生態(tài)系統(tǒng),有機物質輸入大于太陽能輸入 C.若植食性動物的攝入量為a,則頂級肉食性動物最多可獲得a/25的能量 D.能量的輸出包括群落呼吸產生的熱能和未利用貯存的現(xiàn)成有機物 【解析】選B。流經生態(tài)系統(tǒng)的總能量指生產者固定的太陽能,而不是入射的太陽能;人工魚塘需要投入大量餌料,即有機物質輸入;植食性動物攝入量中有一部分是不能被營養(yǎng)級

15、同化的,這部分是不能進行傳遞的,進行傳遞的是被營養(yǎng)級同化的那部分能量,而不是植食性動物的攝入量;能量的輸出不僅包括動植物和微生物通過呼吸作用釋放的能量,還包括未被吸收的太陽能。 二、非選擇題(共2小題,共40分) 13.(14分)下圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動圖解[能量單位為J/(cm2·a)],請據圖回答下列問題。 (1)如上圖所示,輸入該生態(tài)系統(tǒng)的能量主要是由　　　　　　　固定的太陽能,圖中A代表　　　　　　　。 (2)植食性動物的能量有　　　　J/(cm2·a)傳遞到肉食性動物體內。 (3)草魚以水草為食,白鰱以綠藻和水草為食,草魚與白鰱的種間關系是　　　　。調查魚塘中草

16、魚的種群密度,最好采用　　　　　　法。 (4)由于食性不同,魚塘中魚類等生物具有分層現(xiàn)象,群落的這種空間結構稱為　 。 (5)建立“?；~塘”,發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)農業(yè),體現(xiàn)的生態(tài)學基本原理是:實現(xiàn)了對能量的　 。 【解題關鍵】根據每一個營養(yǎng)級的能量都有四個去向,找出未知項是本題的突破口,首先根據肉食性動物的能量組成逐級推出各級能量的組成。 【解析】(1)輸入生態(tài)系統(tǒng)的能量主要是生產者固定的太陽能,其中A代表的是各個營養(yǎng)級的呼吸作用。 (2)各營養(yǎng)級能量的來源和去向如下表。 能量

17、的來源 能量的去向 來自上一個營養(yǎng)級或太陽能 來自外界的輸 入 自身 呼吸 消耗 流向下一營養(yǎng) 級 流向 分解 者 未被 利用 生產者 Y 23 X 3 70 植食 性動物 X 2 4 Z 0.5 9 肉食 性動物 Z 5 2.1 0.25 0.05 5.1 由上表可知Z為2.5 J/(cm2·a),進而推出X為14 J/(cm2·a),則Y為 110 J/(cm2·a);所以由植食性動物傳遞給肉食性動物的能量為2.5 J/(cm2·a)。 (3)草魚以水草為食,白鰱以綠藻和水草為食,草魚和白鰱之間爭奪食物,所以

18、它們之間為競爭關系。 (4)由于各種魚類利用的食物和空間不同,故它們在垂直結構上具有分層現(xiàn)象。 (5)建立“?；~塘”充分利用各種資源,實現(xiàn)了能量的多級利用。 答案:(1)生產者　呼吸作用 (2)2.5　(3)競爭　標志重捕 (4)垂直結構　(5)多級利用 【實驗·探究】 14.(26分)(能力挑戰(zhàn)題)生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)指組成生物體的化學元素的循環(huán),碳循環(huán)是主要的循環(huán)形式之一。植物與動物之間有著各種各樣的關系。如果將一種植物和一種動物放在一個封閉系統(tǒng)內,用pH試紙測定此系統(tǒng)中所發(fā)生的二氧化碳濃度的變化就能研究與碳循環(huán)有關的問題。請用以下材料和用具完成下列實驗以驗證生態(tài)系統(tǒng)中植物和

19、動物之間碳循環(huán)的相互關系。 實驗材料:試管架、4支試管、鋁箔4張、光源、2個田螺、2枝金魚藻、50 mL量筒、去氯的水、pH試紙。 (1)實驗目的是　 。 (2)請完善下列實驗步驟、結果和結論: 試管編號 項目 1 2 3 4 步 驟 第一步 每支試管中加入等量的去氯水 第二步 一個田螺 一枝金魚藻 A 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 B 第五步 每20 min測定一次pH,共測8次 實驗結果 pH無變化 C D pH無變化或略有上升 實驗結論 E A.　　　　

20、 　　 　; B.　　　　　 　　 ; C.　　　　　 　　; D.　　　　 　　　; E.? 　。 (3)實驗步驟中1號試管的作用是　　　　　。 【解析】(1)結合題干信息,可知本實驗的目的是驗證生態(tài)系統(tǒng)中植物和動物之間碳循環(huán)的相互關系。 (2)本實驗參照了缺項控制實驗法的原理。對試管1、2、3的處理分別為不

21、加任何動物或植物、加1個田螺、加1枝金魚藻,則試管4應加入1個田螺和1枝金魚藻;生態(tài)系統(tǒng)需從外界獲取能量,可將4支試管同時放在較強的光源下照射,每隔一定時間測定一次pH;只含動物時,進行呼吸作用產生CO2導致pH下降;只含植物時,進行光合作用吸收CO2導致pH上升;根據試管4實驗結果可知動物呼吸產生的CO2可被植物所吸收,體現(xiàn)了生產者和消費者之間的碳循環(huán)存在相互關系。 答案:(1)驗證生態(tài)系統(tǒng)中植物和動物之間碳循環(huán)的相互關系 (2)1個田螺、1枝金魚藻 將試管放在較強光源下照射 pH下降 pH上升 碳在生產者和消費者之間通過光合作用和呼吸作用進行轉化,即在生態(tài)系統(tǒng)內進行循環(huán) (3)對照