2022届高考生物一轮复习《生态系统的能量流动和物质循环》教学案

PAGE38第33讲生态系统的能量流动和物质循环【2022高考在线】1（2022·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2（2022·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2C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（2022·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【答案】D【解析】水体富营养化是指水中富含大量的氮、磷等元素导致藻类吸收营养后大量繁殖，藻类吸收无机盐不属于能量流动范畴，A项错误。生态系统的生产者有光合类型和化能合成类型，所以生态系统中能量的初始物链中各营养级之间的能量传递效率为10%～20%，而不是10%～20%传向分解者，C项错误。无机环境中的物质可以通过光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等多种方式被生物群落反复利用，D项正确。4（2022·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（）

ABCD5（2022·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（2022·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【答案】D【解析】水体富营养化是指水中富含大量的氮、磷等元素导致藻类吸收营养后大量繁殖，藻类吸收无机盐不属于能量流动范畴，A项错误。生态系统的生产者有光合类型和化能合成类型，所以生态系统中能量的初始物链中各营养级之间的能量传递效率为10%～20%，而不是10%～20%传向分解者，C项错误。无机环境中的物质可以通过光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等多种方式被生物群落反复利用，D项正确。【重点知识梳理】一、能量流动的过程1概念理解eq\输入—eq\b\lc\{\rc\\a\vs4\al\co1源头：太阳能,流经生态系统总能量：生产者固定太阳能总量⇓eq\传递—eq\b\lc\{\rc\\a\vs4\al\co1途径：食物链和食物网,形式：有机物中的化学能⇓eq\转化—太阳能→有机物中化学能→热能⇓eq\散失—eq\b\lc\{\rc\\a\vs4\al\co1形式：最终以热能形式散失,过程：自身呼吸作用2过程图解

3特点和意义（1）（2）意义：①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。②帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。二、物质循环（1）（2）过程：

图中①光合作用；②呼吸作用；③摄食；④呼吸作用；⑤燃烧；⑥分解作用。三、生态系统的能量流1能量流动的过程图解

（1）能量的产者固定太阳能开始。（3）数量：流经生态系统的总能量，是生产者通过光合作用所固定的全部太阳能。（4）渠道：食物链和食物网。（5）能量转化：太阳能→有机物中的化学能→热能（最终散失）。（6）流动形式：有机物中的化学能。（7）散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。（8）能量散失的形式：以热能形式散失。2流入某一营养级的能量b\lc\{\rc\\a\vs4\al\co1生产者的能量主要来自太阳能,消费者的能量来自于上一营养级同化的能量（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：eq\a\vs4\al①定量不定时,能量的最终,去路eq\b\lc\{\rc\\a\vs4\al\co1a自身呼吸消耗,b流入下一营养级,c被分解者分解利用②定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a自身呼吸消耗；b流入下一营养级；c被分解者分解利用；d未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。——————————————————————————————————————【特别提醒】能量代谢与能量流动

（2）细胞呼吸产生的能量大部分以热能散失，不可重复利用，因此能量流动是逐级递减的。四、生态系统的物质循环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）碳返回无机环境的途径eq\b\lc\{\rc\\a\vs4\al\co1①生产者、消费者的呼吸作用,②分解者的分解作用实质是呼吸作用,③化学燃料的燃烧（3）温室效应的产生原因：①化学燃料的大量燃烧，产生大量CO2。②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①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解②物质是能量沿食物链（网）流动的载体③能量是物质在生态系统中往复循环的动力图示【高频考点突破】考点一能量流动过程与相关计算例1下图为生态系统能量流动的部分图解，①代表一定的能量值。下列相关叙述中，正确的是（）

A生态系统的能量流动是循环进行的B能量在沿食物链流动时逐级递减C次级消费者属于第二营养级D图中①代表呼吸作用所消耗的能量解析：选B生态系统能量流动是单向的、逐级递减的；次级消费者属于第三营养级；图中①代表流向分解者的能量。【变式探究】某农场中，由四个物种组成的食物网如下图所示：

（1）该生态系统中人与鸡的种间关系是__________________。在“玉米→牛→人”这条食物链中人与牛的种间关系是________。如果牛食用玉米秸秆，鸡食用玉米籽粒，那么牛与鸡之间________（填“有”或“无”）竞争关系。（2）若考虑该农场生产“绿色食品”，使人们能吃上放心的粮食、蛋、奶，可适当减少________的使用，增施________形成的有机肥，对农业害虫实行________防治。（3）假如人的食物1/4来自牛、1/4来自鸡、1/2来自玉米，该生态系统中能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的传递效率为20%，则人增加千克，需要消耗的玉米为y千克。与y之间的关系可表示为y＝________。考点二生态系统的物质循环例2下列有关碳循环的叙述正确的是（）2进入生物群落的唯一途径2的产生途径之一C没有分解者，碳循环仍可保持平衡状态D初级消费者通过消化系统摄入生产者合成的含碳有机物解析：选D在碳循环过程中，CO2可以通过光合作用和化能合成作用进入生物群落；动物细胞只能通过有氧呼吸产生CO2进入大气；分解者分解作用产生的CO2是大气中CO2的主要【变式探究】下面是生态系统的碳循环示意图，请据图回答：

（1）生态系统中碳循环首先依赖于绿色植物的_______________________________。（2）图中分解者通过________或________方式将生物组织内的碳释放到大气中。（3）图中A里的碳，除碳酸盐外，可通过________作用回到大气中。（4）在无机环境与生物群落之间，碳元素主要以________的形式进行循环，循环始终与________结合在一起进行。碳元素在生物群落中以________的形式存在。【经典考题精析】（2022·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，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。（2022·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（2022·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8～10cm。对照小区不放鱼，其他条件相同。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，对该实验研究影响最大的不定因素是________（填序号）。①鸟②土壤质地③光照④水体肥力⑤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）①（2022·新课标全国卷Ⅰ）某农场面积约140hm2，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2C黑线姬鼠种群数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）÷140＝100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。（2022·新课标全国卷Ⅱ）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________。（2022·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。（2022·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【当堂巩固】1研究某水域生态系统中藻类（假设是唯一生产者）固定太阳能的状况，可先把藻类从已知水体中过滤出来，测定藻类的生物量，并据此推算出该生态系统中藻类光合作用固定的太阳能。以下叙述正确的是（）A生态系统在光照强度适宜时，可成倍提高能量流动的传递效率B藻类细胞中所含色素的种类和比例与水域深度无关C藻类固定太阳能的同时不一定都伴随物质循环发生D流经该生态系统的总能量取决于藻类所固定的太阳能解析光照强度适宜，光合作用制造的有机物多，但不能提高能量流动的传递效率；海水深度不同，能透过海水的光的波长不同，分布的藻类不同；藻类固定太阳能是能量流动的开始，同时把无机物制造为有机物。答案D2根据下图所示碳循环的部分过程进行的有关分析，不正确的是（）

A参与①过程的生物包括生产者、消费者和分解者B②过程增强后①过程随之增强故不能通过增强②减少大气中CO2C生物群落内部碳循环的物质形式是含碳的有机物D人类减少对③的依赖是当前缓解温室效应的重要措施解析生物群落由生产者、消费者和分解者组成，它们通过呼吸作用（分解作用）分解有机物，释放CO2进入无机环境。生活中可以通过植树造林、退耕还林（草）等途径增强植物的光合作用，固定CO2，减少生物群落排放到大气中的CO2量。碳在生物体内（生物群落内）主要以含碳有机物的形式存在。目前，化学燃料的燃烧是导致大气中CO2含量急剧上升的主要原因，因此，可以通过减少化学燃料的燃烧缓解温室效应。答案B3如图所示生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列各项不正确的是（）

A次级消费者的粪便中的能量去路包括在④途径中B从能量关系看②>③＋④C一般情况下，②为①的10%～20%D由于生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性解析次级消费者的粪便中的能量并没有被次级消费者同化，因此不能包括在④途径中；②是由第二营养级传递给第三营养级的能量，也就是次级消费者同化的能量，③是由第三营养级传递给第四营养级的能量，④是次级消费者被分解者分解利用的能量，因此②>③＋④；①是生产者被初级消费者同化的能量，因此②为①的10%～20%；由于食物链的相邻营养级之间都是捕食关系，因此能量流动不可逆转，具有单向性。答案A4有如图所示的一个食物网（能量传递效率按10%计算），则下列叙述中正确的是（）

A该食物网中初级消费者是昆虫，次级消费者是鸟B昆虫属于第一营养级，鸟属于第二营养级，昆虫获得的总能量为m1，鸟获得的总能量为m2，则M>m1＋m2D在鸟类的食物构成中，若动物性食物占eq\f1,3，植物性食物占eq\f2,3，则鸟类增加能量A时，生产者需提供能量为55A解析能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，因此绿色植物固定的太阳能总量M一定比昆虫获得的总能量m1和鸟获得的总能量m2大。答案C5下表是有机物从植物传递到植食动物鳞翅目幼虫过程中能量流动的情况，根据表中数据不能得出的结论是（）项目被鳞翅目幼虫吃掉的植物鳞翅目幼虫粪便中含有的能量鳞翅目幼虫呼吸消耗的能量用于鳞翅目幼虫生长的能量能量（J）419的能量至少需要第一营养级同化的能量B食物中的能量只有15%用于幼虫自身的生长C鳞翅目幼虫从第一营养级获取的能量有一部分以呼吸热的形式散失，因此能量在生态系统中的流动是不可循环的D某一最高营养级消费者与其相邻的一低营养级消费者相比，能够获得的能量较少6下图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙、丁组成生物群落。下列分析错误的是（）

A甲是绿色植物，丙是肉食动物B图中箭头可以表示碳元素的流动方向C①②③过程中伴随着能量的传递，其中丁所含的能量最少2可以来自细胞呼吸解析根据题图中的双箭头的位置，可推知甲为生产者，乙为初级消费者，丙为次级消费者，丁为分解者。由此可知丁不在食物链上，故能量含量最少的应是丙。答案C7右图是麻风树林中两个营养级的能量流动图解，已知麻风树的总能量为a，其中字母代表了能量，则下列叙述不正确的是（）

'/a是第二营养级用于生长发育和生殖的能量是指呼吸作用消耗的能量D该图中不包括非生命的物质和能量8如图为生态系统中能量流动图解部分示意图（字母表示能量的多少），下列选项中正确的是（）

＝h＋c＋d＋e＋f＋ib\lc\\rc\\a\vs4\al\co1\fb,a×100%C“草―→兔―→狼”这一关系中，狼粪便的能量属于dD缩短食物链可以提高能量传递效率9农田中存在水稻、螟虫、青蛙三种生物，其生物量的变化如右图，下列说法不正确的是（）

A甲是水稻，乙是螟虫，丙是青蛙B从第一年到第五年，生态系统处于相对平衡状态C第六年，由于大量捕捉青蛙，三种生物量都发生了剧烈的变化D假如第七年适量喷洒农药，将在一定程度上避免水稻减产解析由不同生物的生物量对比可判断：甲、乙、丙分别为水稻、螟虫、青蛙；由三种生物的生物量变化知，前5年生态系统处于相对平衡状态；由第六年生物量变化情况可知：青蛙的减少是稻田施用农药的结果，若第七年再施用农药，可在一定程度上避免减产。答案C10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%nB贮存在羊体内的能量为52%nC由羊流向分解者的能量为16%nD由羊流向下一营养级的能量为64%n解析在能量流动过程中，摄入量＝同化量＋未同化量（粪便中含有的能量），因此该题中羊的同化量为n－36%n＝64%n。由于条件不足，无法计算羊的贮存量、流向分解者的能量及流向下一营养级的能量。答案A、b、c、d表示某生态系统的四种成分，箭头表示各成分之间的关系。下列相关叙述中正确的是（）

和c所包含的所有种群构成群落1→c2→…中的传递形式是有机物，其传递是单向的表示的是微生物\aeq\b说明物质和能量在a和b之间是双向流动的12下列实例中不能体现物质循环和能量流动原理的是（）A增加对农田的物质投入（如施农家肥）可以有效防止土壤肥力下降B北京奥运会前大量植树造林有利于改善空气质量C在夏季通过缩短对菊花的光照时间使其提前开花D四川大地震破坏了大熊猫的生存环境，使其食物短缺解析缩短光照时间使菊花提前开花，体现了生态系统信息传递的功能。答案C13在生态系统中，生产者通过光合作用固定的能量称为总初级生产量。生产者固定的能量一部分被自己通过呼吸作用消耗掉，剩下的可用于生长、发育和繁殖，这部分能量称为净初级生产量。下表列出四个生态系统中总初级生产量与总入射日光量、生产者呼吸消耗量与总初级生产量的比值：玉米田荒地Meadota湖CederBog湖eq\f总初级生产量,总入射日光量%%%%eq\f生产者呼吸消耗量,总初级生产量%%%%（1）四个生态系统中，光能利用效率最高的是________，总初级生产量转化为净初级生产量的比值最高的生态系统是________。（2）下图表示一个相对稳定的生态系统中四个种群和分解者的能量相对值。请绘制由甲、乙、丙、丁四个种群形成的食物网简图。

（3）根据第（2）小题的信息，在下图中用箭头和文字补充完成能量流经丙种群的情况。

解析本题综合考查能量流动的过程及看图、作图的能力。答案（1）玉米田荒地（2）

（3）

14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的途径①表示________过程，②表示的是________关系，过程③表示的生理活动主要是在细胞内________中完成的。④表示的是________作用。（3）若图示虚线框中的种群及相互间的关系如右图所示，假设E种群中的能量是×109J，其中有×109J的能量传递给B种群。若能量的传递效率为10%～20%，则A种群的能量至少是______