2022年高中生物 專訓(xùn)三 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán) 新人教版必修3

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1、2022年高中生物 專訓(xùn)三 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)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(dòng),可以參考如圖所示的模型。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是　 (　　) A.研究流經(jīng)某一種群的能量時(shí),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(dòng),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(dòng)時(shí),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?！澳芰枯斎搿笔侵覆妒痴咄哪芰?“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(yán)重不足,需增加新的食物,從能量流動(dòng)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(yuǎn)洋船隊(duì)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(hù)動(dòng)物 【解析】選A。由于能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的,以生產(chǎn)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(dòng)過程中,假設(shè)羊攝入體內(nèi)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(chǔ)存在羊體內(nèi)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(jí)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(chǔ)存在羊體內(nèi)的能量=同化量-呼吸作用散失量=16%n。根據(jù)能量流動(dòng)傳遞效率10%～20%,由羊流向下一營養(yǎng)級(jí)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(duì)量)。有關(guān)敘述正確的是　(　　) A.該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)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(fèi)者死亡率降低 C.該生態(tài)系統(tǒng)中消費(fèi)者同化量可用③表示 D.該生態(tài)系統(tǒng)一年中積累有機(jī)物的量可用④-②表示 【解析】選A。該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者的凈光合作用量=生產(chǎn)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(chǎn)者和消費(fèi)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(fèi)者死亡率降低,B錯(cuò)誤;消費(fèi)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(gè)營養(yǎng)級(jí),一部分流向分解者,因此該生態(tài)系統(tǒng)中消費(fèi)者同化量的多少不可用③表示,C錯(cuò)誤;該生態(tài)系統(tǒng)一年中積累有機(jī)物的量可用④-①-②-③表示,D錯(cuò)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(yīng)滿足什么關(guān)系? 提示:④>①+②+③。 (2)題4中當(dāng)①②③④滿足什么關(guān)系時(shí),該生態(tài)系統(tǒng)會(huì)遭到破壞? 提示:④<①+②+③。 5.(xx·大連高二檢測(cè))在草→食草昆蟲→蜘蛛→蟾蜍→蛇→貓頭鷹這條食物鏈中,設(shè)流經(jīng)這

5、條食物鏈的總能量為100%,按最高傳遞效率計(jì)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(jì)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(xùn)練】螳螂捕蟬,黃雀在后,可構(gòu)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(jì)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?zhǔn)?植物→蟬→螳螂→

6、黃雀,根據(jù)題干營養(yǎng)級(jí)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(jìn)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(jì)算方法 (1)已知較低營養(yǎng)級(jí)的能量(生物量),計(jì)算較高營養(yǎng)級(jí)獲得的能量(生物量),要乘以相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率。 (2)若計(jì)算最高營養(yǎng)級(jí)生物從最低或前一營養(yǎng)級(jí)生物獲得多少能量,則需把最高營養(yǎng)級(jí)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(zhì)循環(huán)伴隨著能量流動(dòng) 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(zhì)循環(huán)具有全球性 D.進(jìn)行A過程的生物是自養(yǎng)型生物 【解析】選B。原核生物如藍(lán)藻、硝化細(xì)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(chǎn)者:包括進(jìn)行光合作用的綠色植物、藍(lán)藻和進(jìn)行化能合成作用的細(xì)菌等,均屬于自養(yǎng)型生物。 ②消費(fèi)者:包括植食性動(dòng)物、肉食性動(dòng)物、雜食性動(dòng)物和寄生動(dòng)物,屬于異養(yǎng)型生物。 ③分解者:主要指營腐生生活的細(xì)菌、真菌,屬于異養(yǎng)型生物。 (2)異化作用方式:生產(chǎn)者、消費(fèi)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(guān),下表為A

8、、B兩個(gè)不同時(shí)期陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境的碳交換情況。 時(shí)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(shí)現(xiàn),碳的釋放主要是通過呼吸作用實(shí)現(xiàn) B.表中A時(shí)期處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),原因是碳的吸收量與釋放量相對(duì)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(zhì)循環(huán),導(dǎo)致大氣中二氧化碳的增加,并引起氣候變化 D.化學(xué)燃料的燃燒對(duì)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(jìn)

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(duì)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(yīng),導(dǎo)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(xiàng)錯(cuò)誤。 【延伸探究】 (1)題7表中A時(shí)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(shí)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(xué)燃料的燃燒、生物的呼吸作用等。 8.關(guān)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(jié)構(gòu),則缺少的成分為非生物

10、的物質(zhì)和能量 B.若圖示表示生態(tài)系統(tǒng)的部分能量流動(dòng),則由此可看出能量流動(dòng)的循環(huán)性 C.若圖示表示生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán),則①②表示有機(jī)物 D.生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間由于捕食關(guān)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(jié)構(gòu)包括組成成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu),組成成分包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和非生物的物質(zhì)和能量,而營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是指食物鏈和食物網(wǎng),圖中缺少的成分除非生物的物質(zhì)和能量外還有食物網(wǎng);能量流動(dòng)是單向的,無循環(huán)性;生物群落內(nèi)部碳元素主要以含碳有機(jī)物的形式流動(dòng);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(zhì) C.回收有機(jī)垃圾用于生產(chǎn)沼氣 D.改變?nèi)祟愶嬍辰Y(jié)構(gòu),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(zhì),而是盡量減少含碳物質(zhì)的使用;有機(jī)垃圾經(jīng)微生物分解后會(huì)產(chǎn)生溫室氣體,而將有機(jī)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(dòng)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(cè))下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)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(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

12、進(jìn)行科學(xué)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(dòng)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(dǎo)致了溫室效應(yīng)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(xué)能(化能合成作用);對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)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(dòng)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(dǎo)致了溫室效應(yīng)的形成。 【誤區(qū)警示】計(jì)算能量傳遞效率的兩個(gè)誤區(qū) 誤

13、區(qū)一:能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級(jí)有機(jī)物含有能量/本營養(yǎng)級(jí)有機(jī)物含有能量 誤區(qū)二:能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級(jí)攝入量/本營養(yǎng)級(jí)攝入量 正確認(rèn)識(shí):能量傳遞效率=下一營養(yǎng)級(jí)同化量/本營養(yǎng)級(jí)同化量 11.(xx·大同高二檢測(cè))下列有關(guān)新型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的敘述正確的是　(　　) A.該生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)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(jí)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(jí)的生物有家畜和蚯蚓 【解析】選C。新型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)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(jí)。 12.(能力挑戰(zhàn)題)下圖為一個(gè)普通的生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)模型,圖中方框表示各營養(yǎng)級(jí),箭頭表示能量流動(dòng)方向,據(jù)圖分析下列有關(guān)敘述,正確的是　(　　) A.不考慮有機(jī)物質(zhì)輸入,流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量就是入射的太陽能 B.對(duì)于人工魚塘生態(tài)系統(tǒng),有機(jī)物質(zhì)輸入大于太陽能輸入 C.若植食性動(dòng)物的攝入量為a,則頂級(jí)肉食性動(dòng)物最多可獲得a/25的能量 D.能量的輸出包括群落呼吸產(chǎn)生的熱能和未利用貯存的現(xiàn)成有機(jī)物 【解析】選B。流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量指生產(chǎn)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(jī)物質(zhì)輸入;植食性動(dòng)物攝入量中有一部分是不能被營養(yǎng)級(jí)

15、同化的,這部分是不能進(jìn)行傳遞的,進(jìn)行傳遞的是被營養(yǎng)級(jí)同化的那部分能量,而不是植食性動(dòng)物的攝入量;能量的輸出不僅包括動(dòng)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(dòng)圖解[能量單位為J/(cm2·a)],請(qǐng)據(jù)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(dòng)物的能量有　　　　J/(cm2·a)傳遞到肉食性動(dòng)物體內(nèi)。 (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(guān)系是　　　　。調(diào)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(jié)構(gòu)稱為　 。 (5)建立“?；~塘”,發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè),體現(xiàn)的生態(tài)學(xué)基本原理是:實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的　 。 【解題關(guān)鍵】根據(jù)每一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量都有四個(gè)去向,找出未知項(xiàng)是本題的突破口,首先根據(jù)肉食性動(dòng)物的能量組成逐級(jí)推出各級(jí)能量的組成。 【解析】(1)輸入生態(tài)系統(tǒng)的能量主要是生產(chǎn)者固定的太陽能,其中A代表的是各個(gè)營養(yǎng)級(jí)的呼吸作用。 (2)各營養(yǎng)級(jí)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(gè)營養(yǎng)級(jí)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(jí) 流向 分解 者 未被 利用 生產(chǎn)者 Y 23 X 3 70 植食 性動(dòng)物 X 2 4 Z 0.5 9 肉食 性動(dòng)物 Z 5 2.1 0.25 0.05 5.1 由上表可知Z為2.5 J/(cm2·a),進(jìn)而推出X為14 J/(cm2·a),則Y為 110 J/(cm2·a);所以由植食性動(dòng)物傳遞給肉食性動(dòng)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(jìng)爭關(guān)系。 (4)由于各種魚類利用的食物和空間不同,故它們?cè)诖怪苯Y(jié)構(gòu)上具有分層現(xiàn)象。 (5)建立“桑基魚塘”充分利用各種資源,實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用。 答案:(1)生產(chǎn)者　呼吸作用 (2)2.5　(3)競(jìng)爭　標(biāo)志重捕 (4)垂直結(jié)構(gòu)　(5)多級(jí)利用 【實(shí)驗(yàn)·探究】 14.(26分)(能力挑戰(zhàn)題)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)指組成生物體的化學(xué)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(dòng)物之間有著各種各樣的關(guān)系。如果將一種植物和一種動(dòng)物放在一個(gè)封閉系統(tǒng)內(nèi),用pH試紙測(cè)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(guān)的問題。請(qǐng)用以下材料和用具完成下列實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證生態(tài)系統(tǒng)中植物和

19、動(dòng)物之間碳循環(huán)的相互關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)材料:試管架、4支試管、鋁箔4張、光源、2個(gè)田螺、2枝金魚藻、50 mL量筒、去氯的水、pH試紙。 (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖恰? 。 (2)請(qǐng)完善下列實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果和結(jié)論: 試管編號(hào) 項(xiàng)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(gè)田螺 一枝金魚藻 A 第三步 測(cè)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(cè)定一次pH,共測(cè)8次 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 pH無變化 C D pH無變化或略有上升 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 E A.　　　　

20、 　　 　; B.　　　　　 　　 ; C.　　　　　 　　; D.　　　　 　　　; E.? 　。 (3)實(shí)驗(yàn)步驟中1號(hào)試管的作用是　　　　　。 【解析】(1)結(jié)合題干信息,可知本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證生態(tài)系統(tǒng)中植物和動(dòng)物之間碳循環(huán)的相互關(guān)系。 (2)本實(shí)驗(yàn)參照了缺項(xiàng)控制實(shí)驗(yàn)法的原理。對(duì)試管1、2、3的處理分別為不

21、加任何動(dòng)物或植物、加1個(gè)田螺、加1枝金魚藻,則試管4應(yīng)加入1個(gè)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(shí)放在較強(qiáng)的光源下照射,每隔一定時(shí)間測(cè)定一次pH;只含動(dòng)物時(shí),進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生CO2導(dǎo)致pH下降;只含植物時(shí),進(jìn)行光合作用吸收CO2導(dǎo)致pH上升;根據(jù)試管4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知?jiǎng)游锖粑a(chǎn)生的CO2可被植物所吸收,體現(xiàn)了生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的碳循環(huán)存在相互關(guān)系。 答案:(1)驗(yàn)證生態(tài)系統(tǒng)中植物和動(dòng)物之間碳循環(huán)的相互關(guān)系 (2)1個(gè)田螺、1枝金魚藻 將試管放在較強(qiáng)光源下照射 pH下降 pH上升 碳在生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間通過光合作用和呼吸作用進(jìn)行轉(zhuǎn)化,即在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行循環(huán) (3)對(duì)照