2019-2020年高中生物 专训三 生态系统的能量流动和物质循环 新人教版必修3.doc

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2019-2020年高中生物 专训三 生态系统的能量流动和物质循环 新人教版必修3 一、选择题(共12小题,每小题5分,共60分) 1.研究生态系统的能量流动,可以参考如图所示的模型。下列有关叙述错误的是　 (　　) A.研究流经某一种群的能量时,要考虑到能量被利用和未被利用等方面 B.研究生态系统中的能量流动,一般在群体水平上 C.模型中的“能量输入”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】选C。研究能量流动时,一般在群体水平上研究,要考虑能量的输入、传递、散失和输出,也要考虑能量被利用和未被利用等方面。“能量输入”是指捕食者同化的能量,“能量散失”主要指呼吸作用散失的能量。 2.某海岛国家粮食严重不足,需增加新的食物,从能量流动的角度看,下列哪种方式最合理　(　　) A.开发某种可食用藻类 B.远洋船队大量捕鲸 C.用粮食酿酒,喝酒提神 D.捕杀以前不吃的野兽或保护动物 【解析】选A。由于能量流动是逐级递减的,以生产者为食,能获得更多的能量。 3.在某草原生态系统能量流动过程中,假设羊摄入体内的能量为n,羊粪便中的能量为36%n,呼吸作用散失的能量为48%n,则　(　　) A.羊同化的能量为64%n B.储存在羊体内的能量为52%n C.由羊流向分解者的能量为16%n D.由羊流向下一营养级的能量为64%n 【解析】选A。羊同化量=摄入量-粪便中的能量=64%n。储存在羊体内的能量=同化量-呼吸作用散失量=16%n。根据能量流动传递效率10%～20%,由羊流向下一营养级的能量为(10%～20%)64%n。 4.如图表示某生态系统一年中CO2的释放和消耗状况(相对量)。有关叙述正确的是　(　　) A.该生态系统中生产者的净光合作用量可用④-①表示 B.若②减小,则该生态系统消费者死亡率降低 C.该生态系统中消费者同化量可用③表示 D.该生态系统一年中积累有机物的量可用④-②表示 【解析】选A。该生态系统中生产者的净光合作用量=生产者光合消耗量-呼吸作用释放量,可用④-①表示,A正确;分解者能分解生产者和消费者的排泄物及遗体残骸,因此②的量减小,不能说明该生态系统消费者死亡率降低,B错误;消费者的同化量一部分用于自身生长发育和繁殖,一部分流向下一个营养级,一部分流向分解者,因此该生态系统中消费者同化量的多少不可用③表示,C错误;该生态系统一年中积累有机物的量可用④-①-②-③表示,D错误。 【延伸探究】 (1)题4中若该生态系统正处于成长阶段,①②③④应满足什么关系? 提示:④>①+②+③。 (2)题4中当①②③④满足什么关系时,该生态系统会遭到破坏? 提示:④<①+②+③。 5.(xx大连高二检测)在草→食草昆虫→蜘蛛→蟾蜍→蛇→猫头鹰这条食物链中,设流经这条食物链的总能量为100%,按最高传递效率计算,蟾蜍和猫头鹰所得能量最多分别为　(　　) A.20%和2%　　　　　 B.0.8%和0.032% C.4%和0.8% D.0.4%和0.016% 【解析】选B。按最高能量传递效率20%计算,蟾蜍和猫头鹰最多可得能量分别是(20%)3和(20%)5,即0.8%和0.032%。 【变式训练】螳螂捕蝉,黄雀在后,可构成一条食物链。如果黄雀体重增加10 g,若按能量传递效率为10%计算,需要蝉　(　　) A.10 g　　　B.100 g　　 C.1 000 g　　D.10 000 g 【解析】选C。本题所涉及的食物链是:植物→蝉→螳螂→黄雀,根据题干营养级之间能量传递效率为10%可知,若黄雀体重增加10 g,则需螳螂10 g10%=100 g,进而可求得需蝉100 g10%=1 000 g。 【方法规律】能量需要量多少的计算方法 (1)已知较低营养级的能量(生物量),计算较高营养级获得的能量(生物量),要乘以相邻两个营养级之间的能量传递效率。 (2)若计算最高营养级生物从最低或前一营养级生物获得多少能量,则需把最高营养级生物获得的能量除以传递效率或乘以传递效率的倒数。 6.下图为生态系统中碳循环的部分示意图,下列说法中不正确的是　(　　) A.物质循环伴随着能量流动 B.能完成图示过程的生物一定含有叶绿体和线粒体 C.A、B所示的物质循环具有全球性 D.进行A过程的生物是自养型生物 【解析】选B。原核生物如蓝藻、硝化细菌等可以完成图示过程,但不具有叶绿体和线粒体。 【方法规律】参与碳循环的生物代谢类型 (1)同化作用方式。 ①生产者:包括进行光合作用的绿色植物、蓝藻和进行化能合成作用的细菌等,均属于自养型生物。 ②消费者:包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物,属于异养型生物。 ③分解者:主要指营腐生生活的细菌、真菌,属于异养型生物。 (2)异化作用方式:生产者、消费者、分解者的异化作用方式均有需氧型和厌氧型两种。 7.气候变化与生态系统的碳循环密切相关,下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。 时期 碳吸收量(kgCa-1) 碳释放量(kgCa-1) A 1.201014 1.201014 B 1.201014 1.261014 下列叙述不正确的是　(　　) A.生态系统碳的吸收主要通过光合作用实现,碳的释放主要是通过呼吸作用实现 B.表中A时期处于相对稳定状态,原因是碳的吸收量与释放量相对平衡 C.由于人工碳过度排放,使植物光合作用受到抑制,破坏了生态系统的物质循环,导致大气中二氧化碳的增加,并引起气候变化 D.化学燃料的燃烧对现代碳循环影响巨大 【解析】选C。生态系统中碳通过光合作用进入生物群落,通过所有生物的呼吸作用释放到大气中;碳的吸收量和释放量维持平衡,说明了生态系统中的碳循环处于相对稳定的状态。人工碳过度排放,打破了生物圈中碳循环的平衡,使大气中二氧化碳浓度增加,形成温室效应,导致气温升高。但高浓度的二氧化碳并未抑制植物光合作用,因此C项错误。 【延伸探究】 (1)题7表中A时期,碳被吸收的主要途径有哪些? 提示:植物的光合作用。 (2)题7表中A、B时期碳吸收量相同,为什么碳释放量不同? 提示:碳排放量由多种因素决定,如化学燃料的燃烧、生物的呼吸作用等。 8.关于下图的叙述中,正确的是　(　　) A.若图示表示生态系统的结构,则缺少的成分为非生物的物质和能量 B.若图示表示生态系统的部分能量流动,则由此可看出能量流动的循环性 C.若图示表示生态系统内部的物质循环,则①②表示有机物 D.生产者与消费者之间由于捕食关系的制约,种群数量呈“S”型增长,分解者不受制约 【解析】选C。生态系统的结构包括组成成分和营养结构,组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量,而营养结构是指食物链和食物网,图中缺少的成分除非生物的物质和能量外还有食物网;能量流动是单向的,无循环性;生物群落内部碳元素主要以含碳有机物的形式流动;自然环境中生物由于受环境中的各种因素的制约,种群数量一般呈“S”型增长。 9.下列叙述不符合“低碳生活”理念的是　(　　) A.利用新能源汽车替代传统汽车 B.拒绝使用含碳物质 C.回收有机垃圾用于生产沼气 D.改变人类饮食结构,增加饮食中植物性食物的比例 【解析】选B。利用新能源替代传统能源,可减少温室气体的排放;低碳并不是拒绝含碳物质,而是尽量减少含碳物质的使用;有机垃圾经微生物分解后会产生温室气体,而将有机垃圾用于沼气发酵,可减少温室气体的排放;增加饮食中植物性食物比例,可减少一些养殖动物的数量,可降低其呼吸作用释放CO2的量。 10.(xx大庆高二检测)下列关于生态系统的物质循环和能量流动的描述,正确的是　(　　) A.所有生态系统所需要的能量都来自太阳能 B.对农业生态系统进行科学规划,能够大大提高能量的传递效率 C.植物通过光合作用摄取碳的速率与动物通过呼吸作用释放碳的速率大致相等 D.现代工业的迅速发展,打破了生物圈中碳循环的平衡,导致了温室效应的形成 【解析】选D。生态系统所需要的能量不都是来自太阳能,有些能量来自化学能(化能合成作用);对农业生态系统进行科学规划,能够大大提高能量利用率,一般不能改变能量的传递效率;植物通过光合作用摄取碳的速率与所有生物(动物、植物等)通过呼吸作用释放碳的速率大致相等;现代工业的迅速发展,特别是煤炭、石油的大量开发利用,打破了生物圈中碳循环的平衡,导致了温室效应的形成。 【误区警示】计算能量传递效率的两个误区 误区一:能量传递效率=下一营养级有机物含有能量/本营养级有机物含有能量 误区二:能量传递效率=下一营养级摄入量/本营养级摄入量 正确认识:能量传递效率=下一营养级同化量/本营养级同化量 11.(xx大同高二检测)下列有关新型农业生态系统的叙述正确的是　(　　) A.该生态系统实现了物质和能量的良性循环 B.该生态系统提高了各营养级之间的能量传递效率 C.建立该系统的目的是提高生态系统的能量利用率 D.该生态系统中,属于第二营养级的生物有家畜和蚯蚓 【解析】选C。新型农业生态系统可实现物质的循环利用,但能量不可循环;该生态系统提高了能量利用率,并不能提高能量传递效率;蚯蚓为分解者,不属于食物链中的营养级。 12.(能力挑战题)下图为一个普通的生态系统能量流动模型,图中方框表示各营养级,箭头表示能量流动方向,据图分析下列有关叙述,正确的是　(　　) A.不考虑有机物质输入,流经生态系统的总能量就是入射的太阳能 B.对于人工鱼塘生态系统,有机物质输入大于太阳能输入 C.若植食性动物的摄入量为a,则顶级肉食性动物最多可获得a/25的能量 D.能量的输出包括群落呼吸产生的热能和未利用贮存的现成有机物 【解析】选B。流经生态系统的总能量指生产者固定的太阳能,而不是入射的太阳能;人工鱼塘需要投入大量饵料,即有机物质输入;植食性动物摄入量中有一部分是不能被营养级同化的,这部分是不能进行传递的,进行传递的是被营养级同化的那部分能量,而不是植食性动物的摄入量;能量的输出不仅包括动植物和微生物通过呼吸作用释放的能量,还包括未被吸收的太阳能。 二、非选择题(共2小题,共40分) 13.(14分)下图是某人工鱼塘生态系统能量流动图解[能量单位为J/(cm2a)],请据图回答下列问题。 (1)如上图所示,输入该生态系统的能量主要是由　　　　　　　固定的太阳能,图中A代表　　　　　　　。 (2)植食性动物的能量有　　　　J/(cm2a)传递到肉食性动物体内。 (3)草鱼以水草为食,白鲢以绿藻和水草为食,草鱼与白鲢的种间关系是　　　　。调查鱼塘中草鱼的种群密度,最好采用　　　　　　法。 (4)由于食性不同,鱼塘中鱼类等生物具有分层现象,群落的这种空间结构称为　 。 (5)建立“桑基鱼塘”,发展现代生态农业,体现的生态学基本原理是:实现了对能量的　 。 【解题关键】根据每一个营养级的能量都有四个去向,找出未知项是本题的突破口,首先根据肉食性动物的能量组成逐级推出各级能量的组成。 【解析】(1)输入生态系统的能量主要是生产者固定的太阳能,其中A代表的是各个营养级的呼吸作用。 (2)各营养级能量的来源和去向如下表。 能量的来源 能量的去向 来自上一个营养级或太阳能 来自外界的输 入 自身 呼吸 消耗 流向下一营养 级 流向 分解 者 未被 利用 生产者 Y 23 X 3 70 植食 性动物 X 2 4 Z 0.5 9 肉食 性动物 Z 5 2.1 0.25 0.05 5.1 由上表可知Z为2.5 J/(cm2a),进而推出X为14 J/(cm2a),则Y为 110 J/(cm2a);所以由植食性动物传递给肉食性动物的能量为2.5 J/(cm2a)。 (3)草鱼以水草为食,白鲢以绿藻和水草为食,草鱼和白鲢之间争夺食物,所以它们之间为竞争关系。 (4)由于各种鱼类利用的食物和空间不同,故它们在垂直结构上具有分层现象。 (5)建立“桑基鱼塘”充分利用各种资源,实现了能量的多级利用。 答案:(1)生产者　呼吸作用 (2)2.5　(3)竞争　标志重捕 (4)垂直结构　(5)多级利用 【实验探究】 14.(26分)(能力挑战题)生态系统的物质循环指组成生物体的化学元素的循环,碳循环是主要的循环形式之一。植物与动物之间有着各种各样的关系。如果将一种植物和一种动物放在一个封闭系统内,用pH试纸测定此系统中所发生的二氧化碳浓度的变化就能研究与碳循环有关的问题。请用以下材料和用具完成下列实验以验证生态系统中植物和动物之间碳循环的相互关系。 实验材料:试管架、4支试管、铝箔4张、光源、2个田螺、2枝金鱼藻、50 mL量筒、去氯的水、pH试纸。 (1)实验目的是　 。 (2)请完善下列实验步骤、结果和结论: 试管编号 项目 1 2 3 4 步 骤 第一步 每支试管中加入等量的去氯水 第二步 一个田螺 一枝金鱼藻 A 第三步 测定每支试管中的pH后用双层铝箔将试管口封住 第四步 B 第五步 每20 min测定一次pH,共测8次 实验结果 pH无变化 C D pH无变化或略有上升 实验结论 E A.　　　　 　　 　; B.　　　　　 　　 ; C.　　　　　 　　; D.　　　　 　　　; E. 　。 (3)实验步骤中1号试管的作用是　　　　　。 【解析】(1)结合题干信息,可知本实验的目的是验证生态系统中植物和动物之间碳循环的相互关系。 (2)本实验参照了缺项控制实验法的原理。对试管1、2、3的处理分别为不加任何动物或植物、加1个田螺、加1枝金鱼藻,则试管4应加入1个田螺和1枝金鱼藻;生态系统需从外界获取能量,可将4支试管同时放在较强的光源下照射,每隔一定时间测定一次pH;只含动物时,进行呼吸作用产生CO2导致pH下降;只含植物时,进行光合作用吸收CO2导致pH上升;根据试管4实验结果可知动物呼吸产生的CO2可被植物所吸收,体现了生产者和消费者之间的碳循环存在相互关系。 答案:(1)验证生态系统中植物和动物之间碳循环的相互关系 (2)1个田螺、1枝金鱼藻 将试管放在较强光源下照射 pH下降 pH上升 碳在生产者和消费者之间通过光合作用和呼吸作用进行转化,即在生态系统内进行循环 (3)对照