高考生物 热点题型和提分秘籍 专题28 生态系统的能量流动和物质循环（含解析）.doc

专题28 生态系统的能量流动和物质循环【高频考点解读】1.生态系统中能量流动的基本规律及应用()。2.生态系统中物质循环的基本规律及应用()。【热点题型】题型一 生态系统中能量流动分析例1、如图a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。对图b中的各营养级所含有的能量进行分类剖析。其中分析不正确的是()答案：d【提分秘籍】 1.流入某一营养级的能量来源与去路定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。2流动模型生态金字塔的类型、含义比较能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔形状特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减每一阶含义每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的有机物总量特殊形状无极少3能量传递效率能量传递效率100%一般说来，能量传递的平均效率大约为10%20%。【高考警示】(1)生态系统中同化量和摄入量不同。同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量，摄入量是消费者摄入的能量，同化量摄入量粪便量。 消费者产生的粪便中的能量不属于该营养级同化的能量。(2)能量传递效率指两个相邻营养级之间，而不是两个个体或两个种群之间。(3)建立新型农业生态系统不能提高能量传递效率，但能提高能量利用率，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分。【举一反三】 2. 如图为某生态系统中能量流动图解部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项中正确的是()a. 表示流经该生态系统内部的总能量b. 一般情况下，次级消费者增加1 kg，生产者至少增加100 kgc. 生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性d. 从能量关系看答案：c题型二 物质循环和能量流动的关系 例2、下图表示生物圈中碳元素的循环过程，其中a、b、c表示生态系统的不同成分，下列叙述中正确的是() a. 过程代表绿色植物的光合作用b. a、b分别代表消费者和生产者c. 是温室效应的主要原因d. 疏松土壤可能加快过程 解析：据图可知a是分解者，b是生产者，c是消费者；过程代表生产者的呼吸作用；温室效应形成的主要原因是化学燃料的大量燃烧；疏松土壤可增加土壤中o2的浓度，促进微生物的呼吸作用。 答案：d【提分秘籍】 1.能量流动和物质循环的关系图解2能量流动和物质循环的区别与联系项目能量流动物质循环形式光能化学能热能(一般形式)以化学元素形式流动过程沿食物链(网)单向流动在无机环境和生物群落间往复循环范围生态系统各营养级全球性特点单向流动，逐级递减 反复出现，循环流动联系能量的固定、转移、释放离不开物质的合成和分解物质是能量沿食物链(网)流动的载体能量是物质在生态系统中往复循环的动力【高考警示】(1)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。(2)物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统生物圈，因此物质循环具有全球性。【举一反三】 分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是()a. 物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动b. 能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返c. 能量的总和便是生产者所固定的太阳能总量d. 碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以co2的形式进行的答案：c题型三 对能量流动相关计算及应用 例3有一食物网如右图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1 kj的能量，丙最少含多少能量()a. 550 kj b. 500 kjc. 400 kj d. 100 kj解析：设丙的能量为x，经丙丁己庚传递到庚的能量为0.5 kj，则需要丙0.5(10%)3500(kj)，经丙戊庚传递到庚的能量为0.5 kj，则需要丙0.5(10%)250(kj)，即丙最少含50050550(kj)的能量。答案：a【提分秘籍】 1.能量流动的相关计算在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%20%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。(1)设食物链为abcd，分情况讨论如下：已知d营养级的能量为m，则至少需要a营养级的能量m(20%)3；最多需要a营养级的能量m(10%)3。已知a营养级的能量为n，则d营养级获得的最多能量n(20%)3；最少能量n(10%)3。(2)在食物网中分析：如在中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：食物链越短，最高营养级获得的能量越多。生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少，如已知d营养级的能量为m，计算至少需要a营养级的能量，应取最短食物链ad，并以20%的效率进行传递，即等于m20%；计算最多需要a营养级的能量时，应取最长的食物链abcd，并以10%的效率进行传递，即等于m(10%)3。(3)在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。高考命题常从以下角度设置陷阱(1)给定食物网(链)，按照要求进行能量流动的有关计算。(2)根据能量流动和物质循环的特点，确定食物链(网)。【举一反三】 如图为一食物网。若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为()a. y90ax10x b. y25ax5xc. y20ax5x d. y10ax10x解析：由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1a)x20%ax20%20%y，即y20ax5x。答案：c【高考风向标】 1.（2015海南卷.25）关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是（ ）a能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程b分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量c生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量d生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级【答案】d2.（2015福建卷.4）下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图（图中数字为能量数值，单位是j.m-2.a-1）。下列叙述正确的是( )a.该食物网中最高营养级为第六营养级b.该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%c.太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357j.m-2.a-1d.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统【答案】b3.( 2015四川卷.4)在适宜温度和大气co2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要乔木的幼苗叶片的生理指标（见下表）。下列分析正确的是（）a光强大于140molm-2s-1，马尾松幼苗叶肉细胞中产生的o2全部进入线粒体b光强小于1255molm-2s-1，影响苦储幼苗光合速率的环境因素是co2浓度c森林中生产者积累有机物的能量总和，即为输入该生态系统的总能量d在群落演替过程中，随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加【答案】d【解析】140molm-2s-1为马尾松植株的光补偿点，当光强大于140molm-2s-1时，马尾松的光合速率大于呼吸速率，因此马尾松幼苗叶肉细胞中产生的o2除进入线粒体外，还扩散至细胞外部；a错误。光强小于1255molm-2s-1，结合题干信息可知影响苦槠幼苗光合速率的环境因素是光照强度；b错误。森林中生产者制造有机物的能量总和是输入该生态系统的总能量；c错误。由表格信息可知，青冈的光补偿点较低，因而更适应弱光环境，因此在群落演替过程中随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加；d正确。4.( 2015四川卷.7)某放牧草地有一些占地约1m2的石头。有人于石头不同距离处，调查了蜥蝎个体数、蝗虫种群密度和植物生物量（干重），结果见下图。下列叙述错误的是（）a随着蝗虫种群密度的增大，植物之间的竞争将会加剧b蜥蝎活动地点离石头越远，被天敌捕食的风险就越大c距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素d草地上放置适量石头，有利于能量流向对人类有益的部分【答案】a5.( 2015课标ii卷.31)（8分）某生态系统总面积为250km2，假设该生态系统的食物链为甲种植物乙种动物丙种动物，乙种动物种群的k值为1000头。回答下列问题（1） 某次调查发现该生态系统中乙种动物种群数量为550头，则该生态系统中乙种动物的种群密度为 ；当乙种动物的种群密度为 时，其种群增长速度最快。（2） 若丙种动物的数量增加，则一段时间后，甲种植物数量也增加，其原因是 。（3） 在甲种植物乙种动物丙种动物这一食物链中，乙种动物同化的能量 （填“大于”、“等于”或“小于”）丙种动物同化的能量。【答案】（1）2.2头/km2 （2分） 2头/km2（2分）（2） 乙种动物以甲种动物为食，丙种动物数量增加导致乙种动物数量减少，从而导致甲种植物数量增加（3分，其他合理答案也给分）（3）大于（1分）【解析】（1）550头/250km2=2.2头/km2，种群数量达到k/2时，增长速度最快，即：（1000头/2）/250km2=2头/km2；（2）由甲种植物乙种动物丙种动物分析可知，当丙种动物增多时，捕食的乙种动物增多，导致乙种动物数量下降，乙种动物数量下降，捕食的甲种植物减少，导致甲种植物数量增多。（3）依据能量传递的特点：单向流动、逐级递减可推知乙种动物同化的能量大于丙种动物同化的能量。1(2014江苏，10)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是()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答案d2(2014新课标，31)某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。种群甲乙丙丁戊能量3.5612.8010.300.48226.50回答下列问题：(1)请画出该生态系统中的食物网。(2)甲和乙的种间关系是_；种群丁是该生态系统生物组分中的_。(3)一般来说，生态系统的主要功能包括_、_，此外还具有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在_和_之间的循环主要以co2的形式进行。答案(1)(2)捕食消费者(3)物质循环能量流动生物群落无机环境解析(1)根据生态系统中相邻两营养级间能量的传递效率为10%20%和能量流动逐级递减的理论进行分析：戊含有的能量最多，处于第一营养级；乙和丙含有的能量较多且相差很小，都处于第二营养级；甲含有的能量较少，处于第三营养级；丁含有的能量最少，处于第四营养级。由此可画出该生态系统中的食物网为：。(2)根据食物网可以看出：甲和乙的种间关系是捕食，戊是生产者，甲、乙、丙和丁都为消费者。(3)生态系统的功能是能量流动、物质循环和信息传递等。碳循环是生态系统中物质循环的重要组成部分，碳在生物群落中是以有机物的形式进行传递的，而在无机环境和生物群落之间的循环主要以co2的形式进行。3(2014天津卷)图a、b分别为农村和城市生态系统的生物量(生命物质总量)金字塔示意图。下列叙述正确的是()a两个生态系统均可通过信息传递调节种间关系b两个生态系统的营养结构均由3个营养级组成c城市生态系统不具有自我调节能力，抵抗力稳定性低d流经两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能答案a4(2014山东理综，27)6月8日是世界海洋日。海洋是生物圈的重要组成部分，与人类的生存和发展息息相关。(1)根据图甲分析，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于_点。用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值_(填“偏高”“偏低”或“不变”)。(2)海洋鱼类生活在不同的水层，这体现了生物群落的_结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡蛎等，该过程称为_。(3)图乙表示某海域能量流动简图，a、b、c、d表示生态系统的组成成分。图中_和_(填字母)在碳循环过程中起着关键作用；能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为_。(4)海洋会受到石油、工业废水、生活污水等污染。如果污染超过海洋生态系统的_，海洋生态系统就很难恢复到原来的状态。答案(1)b偏高(2)垂直(群落的)演替(或初生演替)(3)ab(注：两空可颠倒)20%(4)自我调节能力(或自净能力)【高考押题】 1. 在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量的去向不包括()a. 通过兔体内的细胞呼吸释放出的能量b. 通过兔的粪便流入分解者体内的能量c. 通过狐的粪便流入分解者体内的能量d. 通过被狐捕食流入狐体内的能量解析：兔属于该食物链中的初级消费者，其同化作用所获得的能量主要有三条去路：一是兔体内的细胞呼吸释放的能量，二是被分解者利用的能量，三是流入次级消费者(狐)体内的能量。狐的粪便中含有的能量是初级消费者的同化量，而兔的粪便中含有的能量却是生产者的同化量。答案：b2. 下列关于生态系统功能的叙述正确的是()a. 食物链中各营养级能量去向相同b. 信息传递发生在生态系统中的生物之间c. 生态系统的物质循环就是碳循环d. 枯枝败叶中的能量不能被植物所利用解析：食物链中最高营养级的能量不能流向下一营养级；信息传递发生在生物与生物、生物与无机环境之间；物质循环主要指碳循环，此外还有氮循环、硫循环等；生态系统中能量单向流动，不可循环，因此植物不能利用枯枝败叶中的能量。答案：d3. 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，故需要能量少答案：d4下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：生产者呼吸释放量；分解者呼吸释放量；消费者呼吸释放量；生产者光合作用消耗总量。有关叙述正确的是()a. 流经该农田生态系统的总能量可用表示b. 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：流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，可用生产者光合作用消耗co2的总量()表示；分解者呼吸释放量()越大，说明该农田生态系统施用的有机肥料越多；消费者的同化量包含消费者呼吸释放量()；由图示可见，该农田生态系统一年中co2的释放量小于消耗量。答案：a5. 关于生态系统物质循环的叙述，不正确的是()a. 所指的物质是指组成生物体的c、h、o、n、p、s等化学元素b. 所说的生态系统是指地球上最大的生态系统生物圈c. 所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动d. 物质在循环过程中不断递减解析：生态系统物质循环的特点是全球性、循环流动。答案：d6. 下图是生态系统能量流动的图解，对此图解的理解错误的是()a. b营养级的生物个体数量不一定比a少b. 若m表示各营养级所含的能量，当ma5mb时，生态系统可能会崩溃c. 分解者细胞呼吸的产物中有co2、h2o、酒精和乳酸等d. b、c、d分解释放的能量可以供给a利用解析：能量是不能循环利用的，故d错误。答案：d7如图表示某一生态系统的能量金字塔，其中、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. 和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：c. e1主要表示通过光合作用所固定的能量d. 能量可在食物链中循环利用答案：c8. “波恩气候变化大会”再次引起人们对温室气体排放的关注，大会所倡导的低碳生活再次获得普遍认同。根据图中所示碳循环的部分过程进行的有关分析，不正确的是()a. 生物群落内部进行碳循环的物质形式是co2b. 参与过程的生物包括生产者、消费者和分解者c. 可通过增强减少大气中的co2d. 开发太阳能、水能、核能等新能源，可减少人类对过程的依赖解析：生物群落内部进行碳循环的形式是含碳有机物；生产者、消费者、分解者均参与过程；可通过植树造林，增强过程而减少大气中的co2；开发新能源，可有效地减少人类对化学燃料的依赖。答案：a9.如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。甲、乙、丙、丁构成生物群落，箭头表示循环过程。下列有关说法正确的是()a. 大气中的气体x是指co2和cob. 完成过程的能量主要是由过程提供的c. 丁经过程获得的能量占甲、乙、丙总能量的10%20%d. 丙处在第三营养级解析：生物群落与无机环境之间的碳循环是以co2的形式进行的，故图中大气中的气体x代表co2；图中甲为生产者，乙为初级消费者(第二营养级)，丙为次级消费者(第三营养级)；完成过程的能量主要由太阳能提供；捕食食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%20%。答案：d10. 两位同学在观看有关恐龙的影片，甲同学提出：“我体内的能量中可能有远古恐龙体内的能量”，乙同学提出：“我体内的物质中可能有远古恐龙体内的物质”。你认为这两位同学的说法()a. 两同学的说法都有道理b. 两同学的说法都不对c. 只有甲同学的说法有道理d. 只有乙同学的说法有道理答案：d11. 如图是生态系统中某元素循环的模式图，下列关于该图的说法正确的是()该图主要体现的是碳元素的循环 a与b两种生物是生态系统不可缺少的成分 图中的生理过程b全在线粒体中进行 该物质循环带有全球性a. b. c. d. 解析：从物质循环的过程可以判断，a是生产者，b、c是消费者，d是分解者，生态系统不可缺少的生物成分是a、d；过程b、c是呼吸作用，在细胞质基质和线粒体中进行。答案：a12. 下列关于生态系统中的物质循环和能量流动的叙述，不正确的是()a. 能量流动和物质循环是独立进行的两个过程b. 能量流动和物质循环是相互依存的两个过程c. 物质循环的进行需要能量的推动d. 能量流动的载体是各种有机物解析：能量流动和物质循环相互依存，不可分割；物质循环的进行需要能量的推动，能量沿食物链(网)流动时是以各种有机物为载体的。答案：a13.下图为某生态系统的“能量流动”图解，图中字母a、b、c、d、e表示生态系统的成分，字母a、b、c、d表示能量，数字表示生理过程或能量流动方向。请据图回答下列问题：(1)流经该生态系统的总能量是通过_(填数字序号)过程实现的。食草动物排出的粪便中仍含有部分能量，这一部分能量流入分解者体内的过程应是图示中的_(填数字序号)箭头所示。若有一种昆虫专以b的粪便为食，设b在某段时间内所同化的能量为107千焦，则这部分能量中可流入昆虫体内的大约为_千焦。(2)该生态系统必不可少的两种