考点64 生态系统的物质循环-备战2022年高考生物考点一遍过

1、考点64 生态系统的物质循环高考频度： 难易程度：1物质循环（1）概念：组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间不断循环的过程。（2）特点：全球性、反复利用、循环流动。（3）与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。（4）意义：通过能量流动和物质循环，使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。2碳循环（1）碳在无机环境中的存在形式：co2和碳酸盐。（2）碳在生物群落中的存在形式：含碳有机物。（3）循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过呼吸作用和微生物的分解作用实现的。3温室效应（1）形成原因：大量化石燃

2、料的燃烧，大气中的co2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。（2）影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。考向一 碳循环的过程及特点分析1如图为部分碳循环示意图，其中i、ii、iii、iv、v代表不同生物类群，代表相关的生理过程，相关叙述不正确的是a图中i、ii、iii、iv、v共同构成生物群落b该生态系统通过捕食关系构成的联系是iiiiiiivc经过过程释放的能量会重新经过过程进入生物群落d碳元素在i、ii、iii、iv、v之间以含碳有机物的形式传递【参考答案】c【试题解析】分析题图：i是生产者，ii是初级消费者，iii是次

3、级消费者，iv是三级消费者，v是分解者，是光合作用，是各生物的呼吸作用。由上分析可知，图中i是生产者，ii、iii、iv是消费者，v是分解者，共同构成生物群落，a正确；分解者不参与构成捕食链，该生态系统构成的捕食关系是iiiiiiiv，b正确；能量是单向流动的，不能循环重复利用，c错误；碳元素在生物群落之间以含碳有机物的形式传递，d正确。故选c。技法提炼对物质循环过程相关图解的识别（1）物质循环过程示意图（2）将上图换成字母，如下面三种变式图，据图判断a、b、c、d各代表哪种成分。图1先根据双向箭头判断：a和b应为生产者和非生物的物质和能量，b不能写成“无机环境”。再根据ac判断：c为消费者，

4、剩下的d为分解者。图2根据a与c之间的双向箭头判断：a是生产者，c是非生物的物质和能量。根据a、b、d的箭头都流向e可进一步判断：b是初级消费者，d是次级消费者，e是分解者。图3根据a与e之间的双向箭头判断：a为非生物的物质和能量，e为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向c，所以c是分解者，剩余的b、d、f则为消费者。图解中的食物链是efdb。2如图为生态系统碳循环模式图，下列叙述错误的是af表示大气中的二氧化碳库bc、d、e共同组成生物群落c碳以有机物的形式由a流向bd图中a一定是自养生物【答案】b【解析】据图分析，图中a、f为双向箭头，则a和f一个生产者，一个为大气

5、中的co2库，又因为其他各个成分都有箭头指向f，所以f为大气中的co2库，a为生产者；由于a、c、d、e都指向了b，说明b是分解者，c、d、e是消费者。根据以上分析已知，图中f表示大气中的二氧化碳库，a正确；生物群落指生活在一定的自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和，包括生产者、消费者和分解者，所以生物群落应该包括a、b、c、d、e，b错误；碳以有机物的形式由a生产者流向b分解者，c正确；图中a是生产者，一定是自养生物，d正确。考向二 物质循环和能量流动的关系分析3图1是某生态系统碳循环示意图，其中a、b、c、d是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5、6表示有关的生理过程

6、；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况。下列说法正确的是a在图1中，b、c分别属于初级消费者、生产者b图1中能表示呼吸作用过程的只有2、4、5c如果a发生瘟疫，d的数量将先增加后减少最后趋于稳定d在图2的食物链中，/的比值代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率【参考答案】c【试题解析】图1中c是生产者，b是分解者，d是初级消费者，a是次级消费者，a错误；图中的过程3是分解者的分解作用，其实质也是呼吸作用，b错误；如果次级消费者a因发生瘟疫而数量减少，则初级消费者的数量会增加，增加后会导致生产者数量减少，d又会因食物减少而数量减少，最后趋于相对稳定状态，c正确；图2中的和代表兔和狼的摄入

7、量而不是同化量，所以/的比值不能代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率，d错误。4罗氏沼虾以绿藻等单细胞藻类为食。科研小组对某湖泊中罗氏沼虾的能量流动情况进行分析，结果如下表（表中数字为能量值，单位是kj/（cm2a）。有关分析错误的是藻类同化的能量沼虾摄入藻类中的能量沼虾粪便中的能量沼虾呼吸作用散失的能量1506478254212a湖泊中藻类等浮游生物生活的主要场所是表水层b沼虾同化的能量较藻类少是因为能量流动逐级递减c从藻类到沼虾的能量传递效率约为149%d碳在藻类与沼虾之间以二氧化碳和有机物的形式循环【答案】d【解析】a、湖泊中藻类等浮游生物生活的主要场所是表水层，a正确；b、沼虾同化的能

8、量较藻类少是因为能量流动逐级递减，b正确；c、藻类同化的能量为1506kj/（cm2a），沼虾同化的能量=沼虾摄入藻类中的能量-沼虾粪便中的能量=478-254=224 kj/（cm2a）,从藻类到沼虾的能量传递效率约为224/1506=149%，c正确；d、碳在藻类与沼虾之间以有机物的形式传递，d错误。故选d。考向三 物质循环和能量流动规律的应用实例分析5南方地区普遍采用在荔枝园内养鸡的生产模式，总收益约是普通荔枝园的2倍。下图为该模式的结构与功能示意图。下列说法正确的是a该模式实现了对物质和能量的循环利用b鸡粪中所含的能量流入果树，促进果树的生长c与普通荔枝园相比，该模式提高了能量的利用率

9、d荔枝树固定的太阳能是输入该系统的全部能量【答案】c【解析】生态系统中能量流动是单向的，只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，a项错误；鸡粪中所含的能量被分解者利用一部分，另一部分以热能的形式散失，果树只能利用鸡粪被分解者分解后产生的无机物，b项错误；与普通荔枝园相比，该模式提高了能量的利用率，c项正确；该荔枝园还需要给鸡投放饲料，因此，输入该系统的全部能量包括荔枝树固定的太阳能和给鸡投放的饲料，d项错误。归纳拓展能量传递效率与能量利用效率的辨析（1）能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为

10、10%20%。（2）能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。6如图是某农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述错误的是a微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量b多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率c沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用d食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者【答案】b【解析】流经该生态系统的能量是生产者固定的太阳能总量，因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量；多途径利用农作物，可提高能量利用率，不能提高能量的传递效率；沼渣、沼液还田可以促

11、进物质循环利用；营腐生生活的食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。1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水体富营养化时出现“水华”现象，说明物质循环的平衡被破坏b流经所有生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能c第二营养级同化能量的10%20%会被下一营养级捕食d使用粪便作肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的多级利用2果树下微弱的光照、较高的空气湿度和较低的风速等特殊环境条件，有利于草菇的生长。果农在科研人员的建议下，在果树下人工栽培草菇并取得较好的经济效益。培养草菇的材料来自农民种植的玉米秸秆加工而来下列相关叙述正确的是a流入该果园生态系统的总能量大于果树同

12、化的太阳能b“玉米草菇人”，这条捕食食物链提高了能量的传递效率c草菇是该果园内的分解者，而蚯蚓和昆虫是该果园内的消费者d各种消费者的存在有利于生态系统的能量流动，但不利于物质循环3如今低碳生活、绿色经济已成为人类共同的目标。如图是碳循环的部分过程，下列有关分析不正确的是a碳循环的过程伴随着生态系统的能量流动b植树造林有助于增强过程而减少大气co2含量c减少对过程的依赖是缓解温室效应的重要措施d低碳生活方式有助于维持生物圈中的碳平衡4下图代表生态系统能量流动模型，其中甲、乙、丙、丁和戊均代表生态系统的组成成分。由此可知生态系统的物质循环模型正确的是aa bbcc dd5某同学画出3幅表示生态系统

13、部分碳循环的示意图，下列分析错误的是a3幅图中生产者都是ab图1中c能促进生态系统的物质循环和能量流动c图2中a、b、d、e构成群落，碳在其中流动的形式是有机物d若使图1、图2、图3完整表示碳循环，需补充化石燃料燃烧产生co26如图是生态系统中碳循环示意图，“”表示碳的流动方向。下列说法正确的是a图中a是生产者，b、d、e是消费者，c是分解者b该生态系统的结构包括a、b、c、d及非生物的物质和能量c该生态系统中食物网可表示为de每增加1 kg的体重，至少需要25 kg的a7设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如图就是一种“加环”示意图，据图判断，下列说法不正确的是 a用残渣来培

14、育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用b用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益c用蛆蛹粪便作有机肥还田，运用了物质循环再生原理d“加环”提高了食物链中各营养级之间的能量传递效率8低碳生活已成为许多人的共同选择，甲图是农业生态系统模式图，乙图为碳循环示意图。以下说法不正确的是a乙图中过程的场所主要在细胞的线粒体中b甲图中沼气池中的微生物是该生态系统中的分解者c甲图是农业生态系统模式图，多途径利用农作物，使能量能循环利用，提高了该系统的能量利用率d要减少温室效应，应调整图中的过程9目前我国的生态环境越来越好。以下是某草原生态系统的部分食物链和食物网图，以及碳循环图，据图回答下列问题。 （1）

15、甲图中，蛇与鹰的关系是_。如果鸟的食物60%来自草，那么鸟增重100g，最多需要草_g。（2）甲图中，由于除草剂、化肥、农药的大量使用，导致蛙的数量急剧减少，请写出在一段时间内蝗虫数量的变化趋势:_。（3）如果d代表分解者，乙图中，5过程是_。 （4）乙图中，物质循环同时伴随着能量流动，那么能量流动的特点是:_。 （5）目前控制动物危害的技术大致有_、生物防治和_等。这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向利用_的生物防治。10下图为生物圈中碳循环示意图，请根据图回答问题：（1）碳在大气圈中的主要存在形式是_，在生物群落中的主要存在形式是_。（2）碳从无机环境中进入生物群落

16、的途径表示_过程，表示的是_关系，过程表示的生理活动主要是在细胞内_中完成的，表示的是_作用。（3）若图虚线框中的种类及相互间的关系如图所示，假设e种群中的能量是5.8×109 kj，b种群中的能量为1.3×108 kj，若能量的传递效率为10%20%，则a种群中的能量至少是_kj。（4）碳循环等物质循环的进行伴随着_，但由于生物体不能利用在代谢中产生的_能，因而使能量流动具有_的特点。11（2018·浙江卷）某生态系统碳循环的部分示意图如下：回答下列问题：（1）图中的字母_表示大气中的co2，由于许多因素的影响，使其含量夏季_冬季。（2）co2被生产者吸收转变成

17、体内物质进入生物群落，再被图中的a、b的_和c的分解作用以及e的燃烧，转变成co2后再重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中，生产者吸收的co2量_整个生物群落排放的co2量。（3）若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图，可将d的含义改为_，其他字母及文字代表的含义不变，还需要修改之处有：增加“光a”、取消“ed”、_。12（2018·天津卷）为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄（未砍伐50250年）和幼龄（砍伐后22年）生态系统的有机碳库及年碳收支进行测试，结果见下表，据表回答：碳量西黄松生态系统生产者活生物量（g/m2）死有机质（g/m2）土壤有机碳（g/m

18、2）净初级生产力（g/m2.年）异氧呼吸（g/m2.年）老龄1273025605330470440幼龄146032404310360390净初级生产力：生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸总用消耗碳的速率异养呼吸：消费者和分解者的呼吸作用（1）西黄松群落被砍伐后，可逐渐形成自然幼龄群落，体现了生态系统的_稳定性。（2）大气中的碳主要在叶绿体_部位被固定，进入生物群落。幼龄西黄松群落每平方米有_克碳用于生产者当年的生长、发育、繁殖，储存在生产者活生物量中；其中，部分通过生态系统中_的呼吸作用，部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过_的分解作用，返回大气中的co2库。（3）西黄松幼龄群落中每克生

19、产者活生物量的净初级生产力_（大于/等于/小于）老龄群落。根据年碳收支分析，幼龄西黄松群落_（能/不能）降低大气碳总量。1【答案】a【解析】富营养化水体出现蓝藻水华的现象的原因是蓝藻吸收氮、磷等矿质元素，迅速繁殖，说明物质循环的平衡被破坏，a正确；生态系统中能量的初始来源主要是生产者固定的太阳能，也可以是化学能等，b错误；第二营养级同化能量的10%20%会被下一营养级同化，c错误；使用粪便作肥料，其被微生物分解产生的物质可以被植物利用，实现了物质的循环再生，但能量以热能的形式散失到大气中，d错误。2【答案】a【解析】a、流入该果园生态系统的总能量是生产者（果树和草）固定的太阳能以及玉米秸秆中的

20、能量，a正确；b、玉米与草菇之间不是捕食关系，进而“玉米草菇人”不能构成捕食食物链，b错误；c、蚯蚓是分解者，c错误；d、消费者具有促进生态系统物质循环，并维持生态平衡的作用，d错误。故选a。3【答案】a【解析】由图可知，表示呼吸作用，主要表示光合作用，表示化石燃料的燃烧。a、物质可以循环，能量不能循环，a错误；b、降低大气中二氧化碳的含量主要是通过生产者的光合作用来实现的，故植树造林有助于增强过程而减少大气co2含量，b正确；c、化石燃料的燃烧是引起大气中二氧化碳含量增加的主要原因，减少对过程的依赖是缓解温室效应的重要措施，c正确；d、低碳生活方式有助于维持生物圈中的碳平衡，d正确。4【答案

21、】a【解析】生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。据图分析，甲利用了太阳能，为生产者；甲、乙、丙、丁都指向了戊，甲、乙、丙都指向了丁，说明戊为非生物的物质和能量，丁为分解者，则乙、丙为消费者。根据以上分析已知，甲为生产者，乙、丙为消费者，丁为分解者，戊为非生物的物质和能量。无机环境中的二氧化碳通过植物的光合作用进入生物群落，植物也可以通过呼吸作用产生二氧化碳返回无机环境，因此甲和戊之间的关系是双向的；消费者、分解者也可以通过呼吸作用将二氧化碳返回无机环境，因此乙、丙、丁都有箭头指向戊；分解者可以分解生产者和消费者的遗体残骸，因此甲、乙、丙都有箭头指向丁；乙为初级消费

22、者，丙为次级消费者，因此甲有箭头指向乙，乙有箭头指向丙，故选a。5【答案】a【解析】【分析】物质循环是指在生态系统中，组成生物体的化学元素，从无机环境开始，经生产者，消费者和分解者又回到无机环境中，完成一个循环过程，其特点是物质循环是周而复始的，物质的循环具有全球性。根据双向箭头可判断出生产者和无机环境，所有箭头均指向为分解者，其次为消费者。分析图可知：图1中a为生产者，b为无机环境，d为分解者，c为消费者；图2中a为生产者，c为无机环境，e为分解者，d、e为消费者；图3中e为生产者，a为无机环境，c为分解者，f、d、b为消费者。【详解】a、图1、a为生产者，图2、a为生产者，图3、e为生产者

23、，a错误；b、图1中c为消费者，能促进生态系统的物质循环和能量流动，b正确；c、图2中a为生产者，b、d为消费者，e为分解者，a、b、d、e共同构成生物群落，碳在其中流动的形式是有机物，c正确；d、若使图1、图2、图3完整表示碳循环，大气二氧化碳库的来源还需补充化石燃料燃烧产生co2，d正确。故选：a。6【答案】d【解析】图中a、c之间为双箭头，分别为生产者和大气二氧化碳库的其中之一，由于生产者、消费者、分解者均能进行呼吸作用产生二氧化碳流向大气二氧化碳库，因此c是大气二氧化碳库，a是生产者，则d、e为消费者，b为分解者，a错误；生态系统的结构包括生态系统的成分和营养结构（食物链和食物网），b

24、错误；食物链只包括生产者和消费者，而图中b是分解者，c错误；该生态系统中的一条食物链可表示为：ade，题中要求“至少需要”，因此用20%的能量传递效率计算，则至少需要a=1÷20%÷20%=25（kg），d正确。7【答案】d【解析】用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质和能量的多级利用，a正确；用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可提高经济效益，b正确；用蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了生态工程中物质循环再生原理，c正确； “加环”提高了能量利用效率，但不能提高能量传递效率，d错误。8【答案】c【解析】乙图中过程表示生产者的呼吸作用，其场所主要在细胞的线粒体中，a正确；甲图中沼气池

25、中的微生物能够利用农作物秸秆中有机物储存的能量，沼气池中的微生物如甲烷杆菌能将人畜粪便、农作物秸秆中的有机物分解产生甲烷(沼气的成分之一)，此时的微生物是分解者，b正确；甲图是农业生态系统模式图，多途径利用农作物，提高了该系统的能量利用率，但能量不能够循环利用，c错误；引起温室效应的主要原因是植被的破坏和化石燃料的大量燃烧，因此要减少温室效应，应调整图中的过程，d正确。9【答案】（1）捕食与竞争 4600 （2）先增加后减少 （3）(化石燃料)燃烧 （4）单向流动、逐级递减 （5）化学防治 机械防治 对人类生存环境无污染 【解析】据图分析，图甲为某生态系统的食物网图，其中草属于生产者，其他生物

26、均为消费者，还缺少非生物的物质和能量、分解者。图中共有6条食物链，即草鼠蛇鹰、草蝗虫蛙蛇鹰、草蝗虫鸟鹰、草蝗虫鸟蛇鹰、草鸟蛇鹰、草鸟鹰。图乙中，a是大气中的二氧化碳，b是生产者，c是消费者，d、e是分解者和化石燃料。（1）据图分析，甲图中鹰捕食了蛇，鹰和蛇又都捕食鸟，所以蛇与鹰的关系是捕食与竞争；如果鸟的食物60%来自草，那么鸟增重100g，最多需要草（100×60%÷10%）+（100×40%÷10%÷10%）=4600g。（2）甲图中，由于除草剂、化肥、农药的大量使用，导致蛙的数量急剧减少，直接导致蝗虫天敌数目减少，进而使蝗虫数目增多；蝗虫

27、数目增多，则鸟的食物增多，导致鸟的数目增多，进而大量捕食蝗虫。因此，在一段时间内蝗虫数量的变化趋势是先增加后减少。（3）根据以上分析已知，乙图中d、e表示分解者和化石燃料，若d代表分解者，则e表示化石燃料，因此5过程是化石燃料的燃烧。（4）能量流动的特点是单向流动、逐级递减。（5）目前控制动物危害的技术大致有化学防治、生物防治和机械防治等。这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向利用对人类生存环境无污染的生物防治。10【答案】（1）co2 有机物（2）光合作用 捕食 线粒体 分解者的分解(分解者的呼吸作用)（3）4.5×107（4）能量流动 热 单向流动、逐级递减【解析】（1）碳在大

28、气圈中的主要存在形式是co2，在生物群落中的主要存在形式是含碳有机物。（2）碳从无机环境中进入生物群落的途径表示光合作用过程，表示的是捕食关系，过程表示呼吸作用，主要是在细胞内线粒体中完成的，表示的是分解者的分解作用。（3）e是第一营养级，b、c、d是第二营养级，a是第三营养级，已知e的能量为5.8×109 kj，b的能量为1.3×108 kj，则e传递给c、d的能量至少为5.8×109 kj×10%1.3×108 kj4.5×108 kj，则c、d传递给a的能量至少为4.5×108 kj×10%4.5×107 kj。（4）物质循环的同时伴随着能量流动，但由于生物体不能利用在代谢中产生的热能，因而使能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。11【答案】（1）d低于 （2）呼吸作用大于 （3）非生物环境取消da【解析】（1）题图显示：a、b、c、e均有箭头指向 d，说明d表示大气中的co2。a、d之间是