高考生物 热点题型和提分秘籍 专题31 生态系统的功能能量流动和物质循环含解析

1、专题31 生态系统的功能-能量流动和物质循环【高频考点解读】1. 生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用【热点题型】题型一 生态系统的能量流动过程例1、某生态系统中有a、b、c、d四种生物，构成食物链abc，d为分解者，下图是该生态系统中能量流入b处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是()A图中的甲表示b的同化能量，乙表示b用于生长、发育和繁殖的能量B大肠杆菌可以参与丁过程C当生态系统处于相对稳定状态时，b的种群数量一般处于K/2值D图中d的能量不全部来自b生物【提分秘籍】1.每一营养级能量来源与去路(1)(2)能量去向：流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可从以下两个角度分析

2、：2.动物的同化量不等于摄入量(1)概念差异同化量：指被消费者消化吸收的物质所含有的能量。摄入量：指消费者摄入的物质所含有的能量。(2)二者关系：真正流入下一营养级的能量，应该是该营养级生物的同化量，该营养级生物排出的粪便中的能量没有被该营养级生物同化，应属于上一个营养级的同化量，即同化量摄入量粪便量。【方法规律】公式1：动物同化的能量摄入量粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。公式2：一个营养级所同化的能量呼吸散失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。【举一反三】某弃耕地的主要食物链由植物田鼠鼬构成

3、。生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是J/(hm2·a)。植物田鼠鼬固定的太阳能摄入量同化量呼吸量摄入量同化量呼吸量2.45×10111.05×1097.50×1087.15×1082.44×1072.25×1072.18×107(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是_。(2)在研究能量流动时，可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在1 hm2范围内，第一次捕获并标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度是_只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果_。(3)田

4、鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%5%用于_，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。(4)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够_，维持生态系统的稳定。答案(1)3%(2)80偏高(3)生长、发育、繁殖等生命活动(4)调节生物的种间关系【热点题型】题型二 能量流动的特点及应用例2、下图表示某一生态系统的能量金字塔，其中I、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：CE1表示主要通过光合作用所摄入的能量D能量可在食物链中循环利用【提分秘籍】1流动特点

5、的原因分析(1)单向流动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；各营养级的能量有多个流动去向，不可能100%地流入到下一个营养级中。2能量传递效率(1)计算公式：相邻营养级间传递效率×100%。(2)一般生态系统中能量传递效率大约为10%20%。3.三种生态金字塔的比较能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点一定为正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形一般为正金字塔形象征含义能量沿食物链流动

6、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量(现存生物有机物的总质量)沿食物链升高逐级递减每一阶含义食物链中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(一定正立)树昆虫鸟人工养殖的鱼塘，生产者的生物量可以小于消费者的生物量4.生态系统中能量传递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ABCD，分情况讨论如下：已知D营养级的能量

7、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M÷20%；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

8、，即等于M÷(10%)3。【举一反三】下图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是()。A甲是生产者，乙是消费者B该生态系统是一个开放的系统C能量通过光合作用固定并进入系统，可以热能形式输出D甲、乙和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量【热点题型】题型三 生态系统的物质循环例3、下图为植物所固定的太阳能的限制因素图解，有关分析不正确的是()A影响植物固定太阳能的因素除了光、水、CO2、矿质营养外还有温度等B对于所有生态系统的植物来说，水都是它们固定太阳能的一个重要限制因素C通过取食，流入下一营养级的能量只有总生产量的10%20%D图中的营养是指落叶和枯枝中被分解者分解后

9、植物再利用的无机营养解析：植物通过光合作用固定太阳能，水和CO2是其原料，光是其能量来源，矿质营养是构成叶绿体、各种酶等必需的，而光合作用酶的活性受温度影响；水是光合作用必需的，所以水是所有陆生植物固定太阳能的重要限制因素，但对水生植物而言，由于它们生活在水环境中，所以对它们而言，水不是其限制因素；总生产量是指包括呼吸消耗在内的全部生产量。由于呼吸消耗、总有一部分流入分解者等原因，故前一营养级的总生产量只有很少部分流入下一营养级，其能量的传递效率为10%20%。图中的营养是指绿色植物吸收的矿质营养，而物质是可以循环的，故主要是指落叶和枯枝中被分解者分解后植物再利用的无机营养。答案：B【提分秘籍

10、】1碳循环过程(1)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用或化能合成作用(2)(3)温室效应的产生原因：化学燃料的大量燃烧，产生大量CO2。植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。2物质循环的特点(1)全球性：物质循环的范围是生物圈。(2)往复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。3.物质循环与能量流动的关系项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式以有机物为载体主要是无机物特点单向流动、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系同时进行、相互依存，不可分割能量的固定、储存、转移和释放，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

11、生态系统中往复循环的动力图示4.碳循环的总结(1)碳的存在形式生物群落内：以有机物形式存在；无机环境中：以CO2和碳酸盐形式存在。(2)碳的循环形式碳在生物群落和无机环境中主要以CO2的形式循环。(3)与碳循环有关的生理过程光合作用、呼吸作用和分解作用，其中分解作用的主要过程是分解者的呼吸作用。【举一反三】大气中CO2过多与碳循环失衡有关。因而“低碳生活”已经获得全社会有识之士的普遍认同。下列判断不正确的是()。A增加自养生物的种类和数量有利于降低大气中的CO2含量B大气中CO2的增加主要与异养生物的数量增加有关C该生态系统中的自养生物与所有异养生物构成了生物群落D该图能表示物质循环过程，不能

12、准确表示能量流动方向解析理清生产者的代谢特征、大气中CO2的主要来源、生物群落的概念是解题的关键。自养生物可以利用大气中的CO2来制造有机物，使环境中的CO2含量降低。大气中CO2的增加主要是化学燃料的大量燃烧所引起的，而异养生物数量的增加对大气中CO2浓度的改变不会有很大影响。自养生物为生产者，异养生物为消费者和分解者，可以构成一个生物群落。生态系统的能量只能单向传递。答案B【热点题型】题型四 能量流动的综合考查分析例4、如图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()(注：图中a、a1、a2表示

13、上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量)【举一反三】下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中的、分别表示不同的营养级，为分解者，GP表示生物同化作用所固定的能量，NP表示生物体储存着的能量(NPGPR)，R表示生物呼吸消耗的能量。下列叙述中正确的是()GPNPR15.912.8113.1871.27369.69501.580.880.340.54141.2062.0779.13211.8519.26192.59A.生态系统能量流动的渠道可能是B能量在初级消费者和次级消费者之间的传递效率约为5.5%C若本生态系统维持现在的能量输入、输出水平，则有机物的总量会增加D营养级G

14、P的去向中，未被利用的能量有一部分残留在自身粪便中【高考风向标】1（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()图a图bA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】A【解析】信息传递普遍存在于生态系统中，可调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定，A项正确。营养级是指不同的生物种群，而图a和b中的动植物的种类不确定，无法判断两图中有几个营养级，B项错误。城市生态系统也具有一定的稳

15、定性，具有自我调节能力，C项错误。图b中人的数量明显多于植物的量，应有外界能量流入，D项错误。2（2014·海南卷）将水生植物和小鱼放入盛有水的玻璃缸中，密闭后置于光照、温度等适宜条件下。下列相关叙述，错误的是()A植物为鱼的生存提供氧气B鱼可为植物的光合作用提供CO2C能量流动可以从植物到鱼，也可以由鱼到植物D若该玻璃缸长期置于黑暗中，鱼和植物将会死亡3（2014·江苏卷）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

16、机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用4（2014·海南卷）用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是()A BCD【答案】B【解析】由于一棵栎树可以为较大数量的昆虫提供食物，故在数量金字塔中昆虫的数量远远大于栎树的数量，第三营养级生物的数量小于昆虫的数量，第四营养级生物的数量小于第三营养级生物的数量，故B项符合。5（2014·海南卷）在某水生生态系统中，分布有水鸟、藻类、芦苇等动植物，某些水鸟具有秋季迁

17、徙的习性。下列叙述错误的是()A该水生生态系统的物种数量随季节而发生变化B减少芦苇和藻类后，输入该水生生态系统的能量维持不变C藻类和芦苇等生产者固定的能量是流经生态系统的总能量D该水生生态系统动植物残体被微生物分解后可产生含氮化合物6（2014·江苏卷）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7.（2013·福建卷）在两块条件相同的退化林地上进行森林人工恢复和自然恢复

18、的研究，20年后两块林地的生物多样性均有不同程度提高，其中人工种植的马尾松人工恢复林植物种数为137种，无人工种植的自然恢复林植物种数为226种。下列叙述错误的是()A可采用样方法调查林地上植物的种群密度B森林恢复提高了生产者固定的太阳能总量C人工恢复林比自然恢复林的植物丰富度低D自然恢复林的形成属于初生演替【答案】D【解析】本题考查种群数量特征及群落演替的有关知识。乔木等容易辨别个体数目的植株通常可用样方法调查种群密度，A项正确；恢复退化林地的过程中，植物的物种数目和植物的种群密度都会有所增加，因此提高了生产者固定的太阳能总量，B项正确；由题可知，人工种植的马尾松人工恢复林植物种数为137种

19、，低于自然恢复林的植物种数226种，植物丰富度低，C项正确；自然恢复林的形成是在退化林地上进行的，原有土壤条件保留，原存活植物保留，因此属于次生演替，D项错误。8.（2013·广东卷）如图所示某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是()A鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量B土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势C浮游动物总量锐减后再急升D浮游植物总量急升后再锐减9.（2013·江苏卷）在江苏某地进行稻田养鱼的实验研究。6月5日在一定面积的实验小区插秧后放养300条小鲫鱼(杂食性)，稻田水深810 cm。对照小区不放鱼，其他条件相

20、同。所有处理设置3次重复，实验持续2个月，期间检测浮游植物生物量(干重)。请回答下列问题：(1)每个处理设置3次重复，其主要目的是_。(2)实验的第一个月期间，检测发现实验组浮游植物生物量显著高于对照组，原因分析如下：放鱼对浮游植物的不利之处是鱼的取食作用；有利之处是鱼粪便为浮游植物提供营养物质，以及鱼会大量捕食_从而减弱其对浮游植物的捕食作用。在此期间，有利因素占据优势。(3)实验的第二个月期间，所有小区的浮游植物生物量均显著下降，主要原因是此时生长旺盛的水稻与浮游植物之间具有_关系。(4)放养鱼增加了该生态系统中_的复杂性，从而增加了该生态系统中_的速率。(5)除了上述因素之外，对该实验研

21、究影响最大的不定因素是_(填序号)。鸟土壤质地光照水体肥力稻田杂草【答案】(1)减少实验误差(增加实验的精确性)(2)浮游动物(3)竞争(4)营养结构(食物网或食物链)物质转化和能量流动(5)10.（2013·新课标全国卷）某农场面积约140 hm2，农场丰富的植物资源为黑线姬鼠提供了良好的生存条件， 鼠大量繁殖吸引鹰前来捕食。某研究小组采用标志重捕法调查该农场黑线姬鼠的种群密度，第一次捕获了100只，标记后全部放掉，第二次捕获了280只，发现其中有2只带有标记。下列叙述错误的是()A鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度B该农场黑线姬鼠的种群密度约为100只/hm2C黑线姬鼠种群数

22、量下降说明该农场群落的丰富度下降D植物鼠鹰这条食物链中，第三营养级含能量最少【答案】C【解析】本题综合考查影响种群密度的因素、种群密度的调查及能量流动等知识。鹰以黑线姬鼠为食，鹰的迁入率增加，会导致鼠的种群数量下降，A项正确；根据标志重捕法的计算公式，黑线姬鼠的种群密度为(280×100÷2)÷140100只/hm2，B项正确；群落的丰富度是指群落中的物种种类数，种群数量下将，是种群内部的变化，不能说明群落的丰富度下降，C项错误；食物链中各营养级都有能量的消耗，所以能量是逐级递减的，食物链植物鼠鹰中，第三营养级含能量最少，D项正确。11.（2013·新课

23、标全国卷） 回答与草原生态系统相关的问题：(1)草原上鼠的天敌从鼠获得的能量最终来自于_固定的能量。(2)草原上，某种鼠的种群密度除了受迁入率和迁出率的影响外，还受该鼠种群的_、_、年龄组成和性别比例等因素的影响。(3)用样方法调查某种双子叶植物种群密度时，为避免调查者主观因素的影响，要做到_。(4)草原生物群落的空间结构包括_和_。12.（2013·天津卷） 对下列生命现象及其生物学意义表述正确的是()A光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环B细胞分裂使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率C主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢D细胞凋亡使细胞自主有

24、序死亡，有利于生物体内部环境的稳定【答案】D【解析】本题以生命现象为依托，综合考查了能量流动、细胞分化、物质跨膜运输的方式、细胞凋亡等相关内容。生物群落中能量流动的特点是单向流动、逐级递减，不能循环，A项错误；细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率，细胞分裂只是增加了细胞的数量，B项错误；主动运输可逆浓度梯度进行，使细胞内外物质浓度差进一步增大，满足了细胞对营养物质的需要，C项错误；细胞凋亡使细胞自主有序死亡，以免衰老、病变的细胞在生物体内积累，有利于生物体内部环境的稳定，D项正确。13.（2013·江苏卷）将江苏某地当年收获的小麦秸秆剪成小段，于7月20日开始分别进行露

25、天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，3次重复，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果见下图。下列分析合理的是()A秸秆还田后翻耕土埋应是利用秸秆的合理方法B土壤中的空气和水分条件有利于多种微生物对秸秆的分解C如果将处理开始时间提早30天，则3条曲线的位置将呈现上移趋势D从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧性微生物分解能力高于厌氧性微生物【随堂巩固】1下列除哪项外，均为对生态系统内能量流动特征的描述()A食物链和食物网是能量流动的渠道B食物链中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越多C单向流动，逐级递减D食物链越短，可供养的消费者越多解析：能量流动的特点是单向流动逐级递减，选项B、C、D都是围绕这一特

26、点展开的，而A项不是。答案：A2下图是能量流动的图解，对此图解的理解不正确的是()A图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少B该图中C所具有的能量为B的10%20%C该图中的A表示流经该生态系统的总能量D图中所示四个营养级能量的关系为：ABCD3.在如下图食物网中，a表示动物性食物所占比例，若要使鸟体重增加x，至少需要生产者量为y，那么x与y的关系可表示为()Ay90xa10xBy20xa5xCy20xa5xDy100xa10x解析：根据能量流动效率为10%20%，如果能量流动效率为20%，则ymin为：xa/20%/20%x(1a)/20%20xa5x；如果能量流动效率为10%，则y

27、max为：xa/10%/10%x(1a)/10%90xa10x；所以20xa5xy90xa10x。答案：C4下列有关生态系统能量流动的叙述中，正确的是()A一种蜣螂专以象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%B当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级C生产者通过光合作用合成有机物时，能量就从非生物环境流入生物群落D生态系统的能量是伴随物质而循环利用的5.下图表示某水生生态系统的能量金字塔，下列叙述中正确的是()A此水生生态系统的能量传递效率不足10%B该生态系统的全部食肉动物构成一个种群C该生态系统的浮游生物、食草动物、食肉动物构成群落D该生态系统能量流

28、动和物质循环彼此独立6下列有关生态系统结构的叙述，正确的是()A细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类B动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级C生态系统中的生物种类越多，营养结构越复杂，恢复力稳定性越强D生态系统中的能量最初来源于太阳能解析：考查生态系统的成分、生态系统的稳定性及能量流动的相关知识。大多数细菌和真菌是分解者，少数细菌为生产者，如硝化细菌；动物不都是消费者，如蚯蚓属于分解者，但草食动物是初级消费者，属于第二营养级。生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，其抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低。生态系统的能量流动起始于生产者固定太阳能。答案：D7.某自然生态系统中

29、有一条食物链：甲乙丙丁，测得这四种生物所含的有机物总量分别为a、b、c、d(单位：kg/年)。下列叙述中正确的是()A丙种群个体所含有机物的平均值一定大于丁种群B甲从无机环境中获得的能量等于a所含的量C若能量在相邻的两个营养级间的传递效率是20%，则bcd0.2aD甲的同化作用类型为自养型8下图是某生态系统有关功能的示意图。相关叙述正确的是()AX1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜的细胞器BX1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3、及Z过程释放的CO2总量相等C当该生态系统处于相对稳定状态时，X3过程的能量值约为X1过程的能量值的1%4%D图中箭头也可表示该生态系统的信息传递方向9如下图为

30、生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是()A代表生产者，5可以代表化能合成作用B碳元素在、间以含碳有机物的形式传递C在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是D、中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环10在一般情况下，下列生态系统中物质循环的主要渠道，正确的图解是()解析：生态系统中的物质循环是由生产者和分解者接通了生物群落与无机环境的通道，生产者通过光合作用或化能合成作用，利用光能或氧化无机物释放的能量，将无机物合成为有机物，这样无机环境中物质进入生物群落，经各级消费者利用，最后经分解者的分解作用又将有机物转化成无机物归还于无机环境中去。答案：A11如下图表示某生态系统一

31、年中CO2的释放和消耗状况。有关叙述正确的是()A流经该生态系统的总能量可用表示B. 的量越小，说明该生态系统施用的有机肥料越多C该生态系统中消费者同化量的多少可用表示D该生态系统一年中CO2的释放量与消耗量相等注：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量12下图是对某生态系统的能量流动分析调查后的结果，甲戊表示生态系统中的生物成分(戊是分解者)。GP表示总同化量，NP表示净积累量，R表示呼吸消耗量。箭头表示能量流动方向。据图分析下列正确的是(数值单位：105 J·m2·a1)()A该生态系统的营养结构可表示为甲戊乙丙丁B能量从初级消费者到

32、次级消费者的传递效率大约是16%C生产者同化的总能量中约为7.3×107(J·m2·a1)未被消费者同化D流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，即图中所有GP之和解析：根据甲丁中的能量多少可判断出甲为生产者，丁为三级消费者，所以该生态系统的营养结构应该为甲乙丙丁，不包括分解者戊；能量从初级消费者到次级消费者的传递效率大约是15.91÷141.10×100%11.3%；流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，即为871.27×105 J·m2·a1，并不是所有GP之和；生产者同化的总能量中未被消费者同化的为871.27×105141.10×1057.3×107(J·m2·a1)。答案：C13下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的，单位为百万千焦。请回答：(1)请将流经该生态系统的总能量填写在图中的方框内。这部分能量是_通过同化作用所固定的太阳能。(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化率为_%，从第二营养级