2019年高考生物母题题源系列专题16生态系统的能量流动（含解析）.docx

母题16 生态系统的能量流动【母题来源一】 2019年全国普通高等学校招生统一考试理综生物（全国II卷）【母题原题】如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统（假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊）和森林生态系统（假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫）数量金字塔的形状最可能是A前者为金字塔形，后者为倒金字塔形B前者为倒金字塔形，后者为金字塔形C前者为金字塔形，后者为金字塔形D前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形【答案】A【解析】【分析】1、生态金字塔包括三种类型：能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔。2、能量金字塔是以能量为单位构成的生态金字塔；数量金字塔是以数量为单位构成的生态金字塔；生物量金字塔是以生物量为单位构成的金字塔。3、生物量金字塔和数量金字塔有正金字塔形，也有倒金字塔形，而能量金字塔只有正金字塔形。【详解】如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则可能出现正金字塔形，也可能出现倒金字塔形。只有两个营养级的夏季草原生态系统（假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊），则牧草的数量比羊多，绘制的数量金字塔为正金字塔形；森林生态系统（假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫），一棵树上可以有很多昆虫，因此，昆虫的数目比乔木的数量多，绘制的数量金字塔为倒金字塔形。综上分析，前者为金字塔形，后者为倒金字塔形，A 正确，B、C、D均错误。【点睛】解答本题的关键是：明确生态金字塔的种类和特点，数量金字塔可能是正金字塔形，也可能是倒金字塔形，再根据题意作答。【母题来源二】 2019年全国普通高等学校招生统一考试理综生物（全国II卷）【母题原题】回答下列与生态系统相关的问题。（1）在森林生态系统中，生产者的能量来自于_，生产者的能量可以直接流向_（答出2点即可）。（2）通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量（生产者所制造的有机物总量）。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量（A）；另两份分别装入不透光（甲）和透光（乙）的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的O2含量（C）。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内_；C与B的差值表示这段时间内_；A与B的差值表示这段时间内_。【答案】（1）太阳能 初级消费者、分解者（2）生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量【解析】【分析】地球上几乎所有生态系统所需要的能量都来自太阳能，除极少数特殊空间外，能量流动起源于生产者固定的太阳能；输入生产者的能量，一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失，一部分用于生产者的生长发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中；构成植物体的有机物中的能量，一部分随着残枝败叶被分解者分解释放出来，另一部分则被初级消费者摄入体内。光合作必须在有光的条件下才能进行，呼吸作用时时刻刻都在进行。据此结合题意，进行作答。【详解】（1）在森林生态系统中，生产者的能量来自于生产者通过光合作用固定的太阳能。生产者的能量可以直接随着初级消费者的摄食作用而流入初级消费者，也可以随残枝败叶流向分解者。（2）依题意可知：甲、乙两瓶中只有生产者，A值表示甲、乙两瓶中水样的初始O2含量；甲瓶O2含量的变化反映的是呼吸作用耗氧量，因此BA呼吸作用耗氧量；乙瓶O2含量变化反映的是净光合作用放氧量，所以CA光合作用总放氧量呼吸作用耗氧量。综上分析，本实验中，CA光合作用总放氧量呼吸作用耗氧量净光合作用的放氧量，即 C与A的差值表示这段时间内生产者净光合作用的放氧量；CB光合作用总放氧量，即 C与B的差值表示这段时间内生产者的光合作用的总放氧量；AB呼吸作用耗氧量，即 A与B的差值表示这段时间内生产者的呼吸作用耗氧量。【点睛】本题的难点在于对（2）的解答，解答的关键是抓住问题的实质：甲瓶不透光，瓶内的生产者不能进行光合作用，但能进行呼吸作用，所以瓶内的O2含量的变化是有氧呼吸消耗所致；乙瓶透光，瓶内的生产者既能进行光合作用，也能进行呼吸作用，所以瓶内的O2含量的变化反映的光合作用产生的O2量与有氧呼吸消耗的O2量的差值。【母题来源三】 2019年全国普通高等学校招生统一考试生物（江苏卷）【母题原题】图1是某生态系统部分生物关系示意图。请回答下列问题：（1）生态系统最基本的生物成分是_。图1由乔木、草本植物、蝗虫、蜘蛛和杂食性鸟构成的食物网中，杂食性鸟分别处于第_营养级。（2）从图1所示的营养关系分析，属于分解者的有_。有机碎屑被彻底分解产生的_（至少写出两类）等供生态系统循环利用。（3）由于乔木的遮挡程度不同，导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异，地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有_结构。（4）下列属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有_（填序号）。空间分布 迁入率 互利共生物种丰富度 种群密度（5）图2是图1生态系统中某两个营养级（甲、乙）的能量流动示意图，其中ae表示能量值。乙粪便中食物残渣的能量包含在_（填图2中字母）中，乙用于生长、发育及繁殖的能量值可表示为_（用图2中字母和计算符号表示）。【答案】（1）生产者 二、三、四 （2）大型真菌、跳虫 无机盐、CO2、H2O（3）水平 （4） （5）c a-b【解析】【分析】本题考查了种群、群落、生态系统的相关知识。任何一个生态系统都具有一定的结构和功能。生态系统结构主要包括组成成分、营养结构（食物链和食物网）两个方面；生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递。图1为某生态系统的部分生物关系图，其中草本植物、乔木为生产者，蝗虫、蜘蛛、杂食性鸟为消费者，大型真菌、跳虫为分解者。图2是生态系统中某两个营养级的能量流动示意图，a表示乙的同化量，e、b分别表示甲、乙呼吸作用散失的能量，c、d分别表示甲、乙流向分解者的能量。一般来说，流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可以有三条：（1）自身呼吸消耗（2）流入下一营养级（3）被分解者分解。【详解】（1）在生态系统中，生产者是自养生物，主要是绿色植物。生产者可以通过光合作用，把太阳能固定在它们所制造的有机物中，太阳能变成化学能从而可以被生物所利用，因此生产者可以说是生态系统的基石，是生态系统的主要成分。杂食性鸟以草本植物等生产者为食处于第二营养级，以蝗虫为食处于第三营养级，以蜘蛛为食处于第四营养级。（2）生态系统的分解者能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，图1中的大型真菌和跳虫属于分解者，它们可以将有机碎屑分解成CO2、H2O和无机盐被生产者重新利用。（3）群落的水平结构是指由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响因素，不同地段上往往分布着不同的种群。乔木的遮挡程度不同，造成了光照强度的不同，使不同地段上分布的生物种类和数量有一定差异，体现了群落具有水平结构。（4）种群特征包括数量特征和空间特征。种群的数量特征有：种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、性别比例、年龄组成。种群的空间特征即种群的空间分布，包括均匀分布、集群分布、随机分布。因此属于东亚飞蝗种群的基本特征，而属于群落水平上研究的问题。（5）乙粪便中的能量属于乙的摄入量，但是为乙没有消化、吸收的能量，因此不是乙的同化量而是甲同化的能量中流向分解者的一部分，故乙粪便中食物残渣的能量包含在c中。乙同化的能量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身生长、发育、繁殖，图中a为乙的同化量，b为乙呼吸作用消耗的能量，所以乙用于自身生长、发育、繁殖的能量为ab。【命题意图】以某以生态系统为载体，考查生态系统的结构、功能等，考查考生的识图能力、理解能力和培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力【命题规律】常借助简洁的文字材料或者结合具体的食物链、食物网考查生态系统的结构及三大功能，生态系统与生态环境保护考查方向是（1）结合食物链和食物网考查生态系统的结构；（2）以生态农业、环境问题为背景考查物质循环和能量流动，重点考查能量流动相关计算方法及能量流动图解分析。【得分要点】1能量流动的过程（1）写出图中甲、乙、丙、丁、戊代表的内容：甲：生产者，乙：初级消费者，丙：次级消费者，丁：呼吸作用，戊：分解者。（2）据图分析食物链中甲营养级能量的去向：通过自身呼吸作用以热能的形式散失。被下一营养级同化。残枝败叶等被分解者分解。 未被利用。2能量流经第二营养级的模型解读消费者摄入能量（a）消费者同化能量（b）粪便中的能量（c），即动物粪便中的能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。初级消费者同化能量（b）呼吸消耗（d）用于生长、发育和繁殖（e）。用于生长、发育和繁殖（e）分解者利用（f）下一营养级同化（i）未被利用（j）。所以（1）未被利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。（2）一个营养级所同化的能量呼吸消耗的能量被下一营养级同化的能量分解者利用的能量未被利用的能量。（3）动物同化的能量与摄入量之间的关系：动物同化的能量摄入量粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有一部分被同化。（4）流入一个营养级的能量：是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。3能量流动的特点及原因分析（1）单向流动的原因能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。（2）逐级递减的原因各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。4正确区分三种类型的生态金字塔项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状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步递减一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形分析能量流动的过程中总是有能量的耗散，故能量流动逐级递减成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量（用质量来表示）可能低于浮游动物的生物量能量传递效率与能量利用效率的比较（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为10%20%。（2）能量利用效率：流入最高营养级的能量占生产者所固定的能量的比值。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高。5能量流动的相关计算（1）能量传递效率的相关“最值”计算食物链越短，最高营养级获得的能量越多。生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：知低营养级求高营养级知高营养级求低营养级获能量最多选最短食物链按20%计算需最多能量选最长食物链按10%计算获能量最少选最长食物链按10%计算需最少能量选最短食物链按20%计算（2）能量传递效率的有关“定值”计算已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链ABCD中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为Ma%b%c%。如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。（3）具有人工能量输入的能量传递效率计算人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量（不包括人工输入到第三营养级的能量）/第二营养级的同化量（包括人工输入到第二营养级的能量）100%。1如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【答案】A【解析】流经该农田生态系统的总能量就是生产者所固定的全部太阳能，表示生产者光合作用消耗总量，即生产者总的光合作用情况，故流经该农田生态系统的总能量可用表示，A正确；有机肥料必须经过分解者的分解作用变成无机物，才能被生产者利用，故的量越小，说明该农田生态系统施用的有机肥料越少，B错误；消费者同化作用的能量大于消费者呼吸释放量，故消费者同化作用的大小不能用表示，C错误；农田生态系统一年中有有机物的积累，光合作用固定的CO2多于呼吸作用释放的CO2量，D错误；综上所述，选A项。2如图表示初级消费者能量流动的部分过程，括号中的数值表示能量，初级消费者呼吸散失的能量为b，下列说法正确的是A应在A、B处加上标有细胞呼吸的箭头B将粪便作为有机肥还田，可以提高能量的传递效率C次级消费者摄入的能量为n-a-bDB表示初级消费者用于生长发育繁殖的能量【答案】D【解析】分析题图：图示表示表示初级消费者能量流动的部分过程，其中n表示该营养级摄入的能量；A表示该营养级同化的能量；B表示用于生长、发育和繁殖的能量；a表示粪便中未被同化的能量。应在A处加上标有细胞呼吸的箭头，A错误；将粪便作为有机肥还田，可以使物质循环利用，但不能提高能量的传递效率，B错误；次级消费者摄入的能量小于n-a-b，C错误；B为初级消费者生长、发育和繁殖的能量，D正确。3下表表示能量流经某种植食性动物时的情况。下列有关叙述正确的是项目摄食量粪便量呼吸散失量用于生长发育和繁殖的能量能量（kJ）530330X110AX表示的能量是90kJB表中各个量之间没有一定的数量关系C流入第三营养级生物的能量至多为20 kJD该植食性动物同化的能量有25%以热能的形式散失掉【答案】A【解析】根据表中数据可知，该植食动物的同化量为530330=200kJ，呼吸作用中散失的能量为200-110=90kJ，A正确；同化量=摄食量粪便量=呼吸散失量+用于生长发育和繁殖的能量，B错误；相邻两个营养级之间的能量传递效率约为10%20%，流入第三营养级生物的能量至多为20020%=40kJ，C错误；该植食性动物同化的能量有90/200100%=45%以热能的形式散失掉，D错误。4下列关于生态系统中能量流动的说法正确的是A生态系统中能量的输入总是等于输出B能量传递效率总是随着食物链的增加而减少C太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中D初级消费者同化的能量储存于其体内增重的有机物中【答案】C【解析】在处于相对稳定状态的生态系统中，能量的输入与输出处于动态平衡，A错误；能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%20%，不会随着食物链的增加而减少，B错误；能量流动是从生产者将太阳能固定在体内开始的，即太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中，C正确；初级消费者同化的能量，一部分储存于其体内增重的有机物中，一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，D错误。5下图表示某草原生态系统中能量流动图解，表示相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是A是流入该生态系统的总能量B分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物再利用C图中/的比值代表“草兔”的能量传递效率D和分别属于草和兔同化量的一部分【答案】D【解析】1、能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。2、流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能。3、能量流动渠道：食物链和食物网。4、能量传递形式：有机物中的化学能。5、能量散失途径：各种生物的呼吸作用(代谢过程)。6、能量散失形式：热能。由于题图中分别是兔和狐的粪便，可知分别代表的是兔和狐的摄入量而非其同化量，据此分析各选项。流经生态系统的总能量是生产者（草）固定的太阳能，A错误；分解者分解动植物遗体释放出来的能量以热能散失，绿色植物利用的是太阳能，B错误；能量传递效率是指两个相邻营养级之间的同化量的比值，“草兔”的能量传递效率应是第二营养级的同化量/第一营养级的同化量，而非/的比值，C错误；是兔的粪便，是未能消化吸收的草的部分，是狐的粪便，是未能消化吸收的兔部分，因此和分别属于草和兔同化量的一部分，D正确。6下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图单位J/(cm2a)，据图分析，有关说法正确的是A该生态系统第一营养级同化的能量至少为400J/(cm2a)B第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100J/(cm2a)C能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是15%D该生态系统第三营养级同化的能量是15J/(cm2a)【答案】A【解析】由图可知，A为第二营养级所摄入的能量，B为第二营养级同化的能量，C为第二营养级用于生长发育和繁殖的能量，D为呼吸作用散失的能量，E为分解者利用的能量。生态系统中能量在相邻两个营养级之间的传递效率大约是10%-20%，由于题目所问为“至少”，因此，选用20%进行计算，第一营养级同化的能量为：第二营养级同化能量/传递效率=（100-20）/20%=400，A正确；由图可知，第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是30J/(cm2a)，B错误；第二营养级到第三营养级的传递效率为：第三营养级同化量/第二营养级同化量，该生态系统第三营养级的摄入量为15J/(cm2a)，同化能量并未在图中给出，因此传递效率无法计算，C错误；从图中只能看出该生态系统第三营养级的摄入量，而不知道其粪便量，因此第三营养级同化的能量无法知道，D错误。7下表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后的能量流动情况，下列有关叙述错误的是项目摄取量粪便量呼吸作用散失量能量J/(hm2a)1.0510103.51094.55109A田鼠同化的能量中约有35%用于其生长发育和繁殖B田鼠粪便量属于生产者同化能量中流向分解者能量的一部分C生态系统各营养级通过呼吸作用散失了大部分能量，所以能量流动是逐级递减的D田鼠的上一营养级同化的能量最多为7.01010J/（hm2a）【答案】D【解析】动物的摄入能=其同化能+其粪便能。同化能的去向包括呼吸作用消耗和用于生长、发育与繁殖的能量，用于生长、发育与繁殖的能量包括流入下一营养级的能量、流向分解者的能量和未被利用的能量。田鼠用于其生长发育和繁殖的比例为（1.051010-3.5109-4.55109）（1.051010-3.5109）=35%，A正确；田鼠粪便量属于其上一营养级生物即生产者同化能量中流向分解者能量的一部分，B正确；每一个营养级的生物都要呼吸，且呼吸散失了大部分能量，所以能量流动是逐级递减的，C正确；田鼠同化量为1.051010-3.5109=7.0109J/（hm2a），故田鼠的上一营养级同化的能量至少为7.010920%=3.51010J/（hm2a），D错误。8下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中、分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中ag表示能量值的多少。请据图作答：（1）图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为_、_，在