第40讲生态系统的能量流动与物质循环

第40讲生态系统的能量流动与物质循环考纲要求考情分析命题趋势1．生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)2016，全国卷Ⅰ，5T2016，全国卷Ⅲ，5T,31T2016，天津卷，3T2016，四川卷，9T2015，福建卷，4T2015，海南卷，25T2015，全国卷Ⅱ，31T能量流动是高考中对生态系统功能进行考查时的常考点，具有一定的难度，非选择题中出现较多，主要考查理解能力和识图分析能力，常和生态系统的结构及物质循环综合考查物质循环多以示意图的形式结合食物网进行命题。在全球减排、发展低碳经济的背景下，与碳循环相关知识会成为高考热点分值：2～11分考点一能量流动1．概念：生态系统中能量的__输入__、传递、转化和__散失__的过程。2．过程(1)能量的输入eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(源头：太阳能,起点与总值：！！！生产者固定的全部太阳能###))(2)eq\a\vs4\al(,能,量,的,传,递)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(传递渠道：！！！食物链和食物网###,传递形式：！！！有机物###中的化学能,传递过程,))答案生产者初级消费者分解者(3)能量的转化和散失太阳能eq\o(→,\s\up7(光合作用))有机物中的__化学能__3．能量流动的特点(1)__单向流动__：能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不可循环流动。(2)逐级递减：能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是__10%～20%__。4．研究能量流动的实践意义(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。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。(×)(2)流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入体内的能量。(×)(3)多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多。(√)(4)稻田生态系统中，防治稻田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。(×)(5)除最高营养级外，某一营养级的总能量由四个部分组成：自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量。(√)2．下图表示生态系统中处于第二营养级的生物其能量流动的过程图解，有关叙述正确的是(A)A．图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能B．呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小C．流入下一个营养级的能量占摄入量的10%～20%D．从图示可知，能量在营养级之间不具有单向流动的特点解析呼吸作用以热量形式散失的能量占同化量的比例较大；流入下一个营养级的能量占同化量的10%～20%，不是摄入量；从图示可知，能量在营养级之间具有单向流动的特点。3．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，其中分析正确的是(C)(注：图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量。)A．a＋b＋c＋d＋e为本年度流入该生态系统的总能量B．c1表示次级消费者中被三级消费者同化的能量C．初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在b或d中D．c和e之一可代表生产者传递给分解者的能量解析结合图形分析知，b＋c＋d＋e为本年度植物光合作用利用的太阳能(固定的能量)，即流入该生态系统的总能量，A项错误；c1代表初级消费者流入次级消费者的能量，即被次级消费者同化的能量，B项错误；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应包含在b或d中，C项正确；b和d可代表生产者传递给分解者的能量和未被利用的能量，D项错误。一能量流动的过程及特点分析1．每一营养级的能量来源与去路分析(1)消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中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。(2)消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋用于生长、发育和繁殖(e)。(3)生长、发育和繁殖(e)＝分解者利用(g)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)。(4)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．能量流动的特点及其原因(1)单向流动①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。②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①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。②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。3．三类生态金字塔不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特点正金字塔形，即能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般为正金字塔形，但可能出现“倒置”，如“树→昆虫→鸟”一般为正金字塔形，即一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减[例1]如图为人工鱼塘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)，相关叙述错误的是(B)A．第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为c/a×100%B．第二营养级粪便中的能量属于c中的部分能量C．流经该生态系统的总能量a大于生产者所固定的太阳能D．图中d表示第二营养级用于生长发育和繁殖的能量解析第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率＝eq\f(第二营养级的同化量,第一营养级的同化量)×100%＝c/a×100%，A项正确；第二营养级粪便中的能量是其未同化的能量，仍属于其上一营养级，因此第二营养级粪便中的能量属于a中的部分能量，B项错误；流经该生态系统的总能量＝生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能，C项正确；由以上分析可知，图中d表示第二营养级用于生长发育和繁殖的能量，D项正确。二能量流动过程中的相关计算1．能量传递效率的计算(1)相邻营养级的能量传递效率：10%～20%。计算方法如下：能量传递效率＝eq\f(下一营养级同化量,上一营养级同化量)×100%2．能量流动的最值计算规律(1)设食物链A→B→C→D，分情况讨论(如下表)：①能量传递效率未知时：已知问题思路求解D净增重M至少需要A的量YY÷(20%)3＝M最多需要A的量YY÷(10%)3＝MA净增量ND最多增重的量YN(20%)3＝YD至少增重的量YN(10%)3＝Y②已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，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M×a%×b%×c%。(2)在食物网中分析在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率约为10%～20%，一般从两个方面考虑：eq\x(\a\al(知低营养级,求高营养级))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(获能量最多\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(选最短食物链,按×20%计算)),获能量最少\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(选最长食物链,按×10%计算))))eq\x(\a\al(知高营养级,求低营养级))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(需最多能量\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(选最长食物链,按÷10%计算)),需最少能量\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(选最短食物链,按÷20%计算))))[例2]如图是某生态系统的能量流动图解，图中数值的单位为kJ，请分析并回答下列问题。(1)该生态系统的结构包括__生态系统的组成成分和营养结构(或食物链、食物网)__。(2)生态系统的能量流动指能量的__输入__、__传递__、转化、散失过程；第二营养级流入分解者的能量是__1_100__kJ。(3)能量流动逐级递减的原因有：①各营养级生物体内的大量能量被__呼吸作用消耗__；②上一营养级的部分能量__未被下一营养级利用__；③还有少量能量被__分解者__利用。(4)该生态系统还处于发展阶段，从能量输入与输出的角度考虑，该生态系统的能量输入__大于__(填“大于”“等于”或“小于”)输出。(5)如图所示是该生态系统的食物网，若E种群的总能量为5．8×109kJ，B种群的总能量为1．6×108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是__2×108__kJ。三利用“拼图法”解决能量的流动输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体中的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一营养级的能量(D1)。如下图所示：关于该图的两点说明：(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则A2＋B2＋C2＋D2，刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则A1＋B1＋C1＋D1刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个生态系统中，所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。(2)能量传递效率不会是100%。由图可以看出，第一营养级到第二营养级能量的传递效率为D1/W1×100%，一般情况下，能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。[例3]某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述中不正确的是(C)A．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B．由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1×100%C．流入初级消费者体内的能量可表示为(A2＋B2＋C2)D．图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减解析生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋D1)，A1表示呼吸作用消耗的能量，B1表示未被利用的能量，C1表示流向分解者的能量，而D1＝A2＋B2＋C2＋D2是流入下一营养级的能量，A项正确；第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1×100%，B项正确；流入初级消费者的能量为D1＝(A2＋B2＋C2＋D2)，C项错误；图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减，单向流动表示能量沿着食物链向高营养级传递，而不能反过来流动，逐级递减表示前一营养级生物所包含的能量只有10%～20%能够传给下一营养级生物，D项正确。生态系统的能量流动中的几点误区(1)误区1：生产者固定的能量只能是光能。由于生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的能量是光能，但化能合成作用利用的是化学能，所以生产者固定的能量是光能或化学能。(2)误区2：生物数量金字塔与能量金字塔完全一致。能量金字塔体现的是每个营养级所含总能量的关系，而生物数量金字塔体现的是营养级与个体数量的关系，所以生物数量金字塔有时会出现倒置的现象。(3)误区3：能量传递效率＝能量利用率。能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆就可以提高能量利用率。[例1](2015·福建卷)如图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1)。下列叙述正确的是()A．该食物网中最高营养级为第六营养级B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%C．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357J·m－2·a－1D．该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分A考生对食物网相关知识掌握不到位，将“可用的太阳辐射”看作第一营养级－6C考生没有读懂能量传递示意图，不清楚呼吸消耗的能量是指哪部分能量－6D考生读图时没有注意图中不包含分解者－6[解析]该食物网中最长的食物链为浮游植物→浮游动物→幽蚊幼虫→太阳鱼→鲈鱼，最高营养级鲈鱼为第五营养级，A项错误；第二营养级同化量为3780＋4200＝7980J·m－2·a－1，第一营养级同化量为31920J·m－2·a－1，第一到第二营养级的能量传递效率为7980÷31920×100%＝25%，B项正确；太阳鱼的同化量一部分被自身呼吸作用消耗，其余用于自身生长、发育和繁殖，而后者中又有一部分流向下一营养级，一部分被分解者分解消耗，一部分未被利用，C项错误；一个完整的生态系统除了包括非生物的物质和能量(无机环境)、生产者、消费者之外，还包括分解者，而食物网中只包括生产者和消费者，D项错误。[规范答题]B(6分)1．图1为某池塘生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图2表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图回答：(1)图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示营养级Ⅱ同化的能量，C表示__营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量__。若图1中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是__b/y[或(d＋e)/y]__(用图中所给字母的表达式表示)。(2)若图1中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如图3。其中甲能量中比例为x的部分直接提供给丙，要使丙能量增加AkJ，至少需要消耗甲的能量是！！！eq\f(25A,1＋4x)###kJ。(3)除图1中所示的生物类群，该生态系统的生物组成成分还应有__分解者__才能保证其物质循环的正常进行。解析(1)B表示图1中营养级Ⅱ同化的能量，扣除d呼吸作用以热能形式散失的能量，剩余的C为营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量；营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率应用营养级Ⅱ的同化量B具体值b(或表示为d＋e)比上营养级Ⅰ固定的太阳能总量，即b/y×100%或(d＋e)/y×100%。(2)计算时应按能量传递效率的最大值20%计算：A＝甲·20%×(1－x)×20%＋甲·20%·x，解得甲＝eq\f(25A,1＋4x)。(3)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，即它们是生产者和消费者，要想保证其物质循环正常进行还应有分解者。考点二物质循环1．物质循环概念的理解eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物质：组成生物体的！！！C、H、O、N、P、S###等化学元素,范围：！！！无机环境###和！！！生物群落###,特点：具有！！！全球###性，可循环利用))2．碳循环eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无机环境中的存在形式：！！！CO2###和碳酸盐,生物群落中的主要存在形式：！！！有机物###,无机环境与生物群落之间的循环形式：！！！CO2###,,碳循环平衡的破坏——！！！温室###效应))3．物质循环与能量流动的关系(1)两者是__同时进行__的，彼此相互依存，不可分割。(2)物质作为能量的__载体__，使能量沿着__食物链(网)__流动；能量作为__动力__，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。4．温室效应(1)形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的__CO2__含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。(2)影响：导致__气温升高__，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。能量流动和物质循环的区别与联系项目能量流动物质循环形式光能→化学能→热能(一般形式)以化学元素形式流动过程沿食物链(网)单向流动在无机环境和生物群落间往复循环范围生态系统各营养级全球性特点单向流动，逐级递减反复出现，循环流动联系①能量的固定、转移、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1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。(×)(2)碳循环在生物群落内部是以CO2的形式进行的。(×)(3)生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运动规律。(√)(4)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。(√)(5)碳循环的进行伴随着能量流动，但由于生物体不能在代谢中利用热能，所以能量流动具有逐级递减的特点。(√)(6)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化。(√)2．在一般情况下，下列关于生态系统中物质循环的主要渠道的图解，正确的是(A)解析本题考查生态系统的物质循环。由于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，这样无机环境中的物质进入生物群落，流经各级消费者，最后被分解者分解，又将有机物转化成无机物归还无机环境。3．如图是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，其中箭头表示碳的传递方向，字母表示碳传递途径。则下列叙述错误的是(D)A．碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物B．a途径是通过光合作用实现的，b、d、g途径是通过细胞呼吸实现的C．碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以二氧化碳的形式进行D．如果图中的字母表示碳元素传递的数量，植物正常生长，则夏季a、b、c、e之间的关系可表示为a＝b＋c＋e解析植物正常生长，应有未利用部分的能量，则a>b＋c＋e。巧辨图形判断参与碳循环的4种成分(1)图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→D、C→D，确定D为分解者，C为消费者。(2)图2——根据A与C之间是双向箭头判断A和C一个是生产者，一个是非生物的物质和能量。根据A、B、D的碳都流向E，可进一步判断A是生产者，B是初级消费者，C是非生物的物质和能量，D是次级消费者，E是分解者。(3)图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分，即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。一碳循环过程及特点1．碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。2．碳返回无机环境的途径(1)生产者、消费者的呼吸作用。(2)分解者的分解作用。(3)化学燃料的燃烧。3．分析温室效应产生的原因(1)化学燃料的大量燃烧，产生了大量CO2。(2)植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。[例1]下图表示生物圈中碳元素的循环过程，其中A、B、C表示生态系统的不同成分，下列叙述中正确的是(D)A．③过程代表绿色植物的光合作用B．A、B分别代表消费者和生产者C．⑦是温室效应的主要原因D．疏松土壤可能加快⑤过程解析③过程代表生产者的呼吸作用；A是分解者，B是生产者；温室效应形成的主要原因是⑥化石燃料的燃烧；疏松土壤可增加土壤中O2，促进微生物的呼吸作用。二物质循环与能量流动关系分析项目能量流动物质循环形式主要以有机物为载体无机物、有机物特点单向流动，逐级递减循环往复范围生态系统中的各营养级生物圈(全球性)联系同时进行，相互依存，不可分割：①能量的输入、传递、转化和散失，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循环往复的动力图示[例2]分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是(C)A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动B．能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量D．碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的解析生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，①②③④的总和小于生产者所固定的太阳能总量。[例1](2014·山东卷)6月8日是世界海洋日。海洋是生物圈的重要组成部分(1)根据图甲分析，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于__________点。用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。(2)海洋鱼类生活在不同的水层，这体现了生物群落的________结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡蛎等，该过程称为__________。(3)图乙表示某海域能量流动简图，A、B、C、D表示生态系统的组成成分。图中__________和__________(填字母)在碳循环过程中起着关键作用；能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为__________。[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(1)考生审题没有关注题中的关键词“最大持续捕捞量”－2(2)考生答题不规范，不能准确书写专业术语－2(3)考生不能准确解读图乙，无法正确判断营养级－2[解析](1)种群中有益动物的开发和利用，为了能获得最大持续捕捞量，应在种群数量大于K/2时进行捕获，并使捕获后种群的数量保持在K/2，此时种群增长速率最大，资源再生能力最强。用标志重捕法调查动物的种群密度时，根据公式：种群中的个体总数N＝初次捕获个体数M×重捕个体总数n/重捕中被标记的个体数m＝Mn/m，由于标记个体更易于被捕食，直接影响是种群中标记的个体减少，从而导致重捕个体中被标记的个体数减少，即m值减小，而对M和n无影响，因此N值增大，即种群密度的估计值偏大。(2)群落中各种生物在垂直方向上明显的分层形成群落的垂直结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡蛎等，是群落演替中的初生演替。(3)从图中能量流动来看，生物A通过固定太阳能获得能量，因此A为该生态系统中的生产者，是能量流动的起点。整个生物部分最终都流向B，说明B为分解者，C、D为消费者。连接生物部分与非生物部分的主要生物成分是生产者和分解者。在食物链A→D→C中，第一营养级为A，第二营养级为D，由此能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为(1．5×106)/(7．5×106)×100%＝20%。[规范答题](除注明外，每空1分)(1)b(2分)偏高(2分)(2)垂直(群落的)演替(或初生演替)(3)AB(两空可颠倒)20%(2分)1．图1为碳循环示意图，图2为某一食物网示意图，请据图回答问题：(1)通过过程①，碳由无机环境中的__二氧化碳(CO2)__转变成绿色植物(如玉米)中的__有机物__。(2)一般图1过程②越复杂，则该生态系统的恢复力稳定性越__低__。设过程②代表的生物之间有如图2所示的关系，若E种群的能量为5．8×109kJ，B种群的能量为1．3×108kJ，D种群的能量为1．5×108kJ，能量传递效率为10%，则A种群的能量是__3．0×107__kJ。(3)过程④表示__分解者的分解__作用，参与过程④的生物与同区域中的动植物等其他生物共同构成了__生物群落__。(4)由图1可知，碳循环的特点是__循环往复、具全球性__，伴随着物质循环进行的能量流动具有的特点是__单向流动、逐级递减__。解析(1)过程①表示绿色植物通过光合作用将空气中的二氧化碳和水转变为储存能量的有机物并释放出氧气的过程。(2)②是捕食关系，构成了生态系统的营养结构，即食物链和食物网。动植物种类越多，营养结构越复杂，生态系统的恢复力稳定性越低。根据图2中的食物关系可知，E是生产者，其余生物是消费者。分析可得，A种群的能量是(5．8×109×10%－1．3×108－1．5×108)×10%＝3．0×107kJ。(3)图中④表示分解作用；参与过程④的生物是微生物(分解者)，与同区域中的动植物共同构成了生物群落。(4)由图1可知，碳循环在大气圈、水圈、岩石圈和生物群落之间循环，其特点是循环往复，具全球性；而能量流动具有的特点是单向流动、逐级递减。1．(2016·海南卷)在某一生态系统的下列组分中，能将太阳能转化为化学能的是(B)A．田螺B．小球藻C．大肠杆菌D．草鱼解析田螺、大肠杆菌、草鱼均属于消费者，不能将太阳能转化为化学能。小球藻具有叶绿体，可以将太阳能转化为化学能。2．(2016·全国卷Ⅰ)在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如，自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是(B)A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准解析生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，前者具有全球性、可以被生物群落循环反复利用，后者是单向流动、逐级递减的，二者都有其自身的运行规律，A项正确，B项错误；“退耕还林、还草”是提高并保持生态系统稳定性的重要措施，是体现自然与人和谐统一思想的实例，C项正确；人类的活动应该遵循生态系统的客观规律，应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准，D项正确。3．(2016·天津卷)在丝瓜地生态系统中，丝瓜、昆虫甲、昆虫乙存在捕食关系。下图为某年度调查甲、乙两种昆虫种群数量变化的结果。下列叙述正确的是(D)A．该丝瓜地的碳循环在丝瓜、昆虫与无机环境之间完成B．依据随机取样原则统计成虫数量可计算出昆虫种群密度C．乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率D．乙数量的增加会减少甲种群对丝瓜的摄食量解析碳循环发生在生物群落与无机环境之间，具有全球性，A项错误；只统计成虫数量计算出的是成虫的种群密度，B项错误；乙与甲的数量比值不能代表两种昆虫间的能量传递效率，C项错误；由于乙捕食甲，因此乙数量的增加使甲种群数量减少，从而使甲种群对丝瓜的摄食量减少，D项正确。4．(2016·四川卷)豌豆蚜和鳞翅目幼虫是利马豆的主要害虫，蝉大眼蝽可取食利马豆及两类害虫。研究人员用疏果剂处理去除部分豆荚后，测试以上动物密度的变化，结果见下表(单位：个/株，疏果剂对以上动物无危害)。物种分组第7天第14天第21天蝉大眼蝽对照组0.200.620.67处理组0.200.100.13豌豆蚜对照组2.004.002.90处理组2.008.7022.90鳞翅目幼虫对照组1.001.310.82处理组1.132.192.03(1)调查豌豆蚜的种群密度应采用__样方__法。施用疏果剂后，预测豌豆蚜的种群数量将呈__S__型增长。(2)在该生态系统中蝉大眼蝽属于第__二、三__营养级；蝉大眼蝽摄入有机物所含的能量，一部分流向__分解者__，另一部分被蝉大眼蝽同化用于自身呼吸和生长发育繁殖。(3)利马豆根部的根瘤菌可以将空气中的氮转变为__含氮的养料__供利马豆利用，利马豆与根瘤菌的种间关系为__互利共生__。(4)分析表中数据可知，蝉大眼蝽主要取食__利马豆__，请说明你判定的依据：__利马豆豆荚减少后，豌豆蚜和鳞翅目幼虫的密度增加，而蝉大眼蝽密度减小__。解析(1)调查豌豆蚜的种群密度应采用样方法。由实验数据可知，施用疏果剂后豌豆蚜的种群数量增加，但由于利马豆的数量有限，且存在天敌蝉大眼蝽的制约作用，所以豌豆蚜的种群数量不能无限增长，应呈现S型增长。(2)因为蝉大眼蝽可取食利马豆及两类害虫，所以蝉大眼蝽应属于第二、三营养级。动物摄入的有机物所含能量＝粪便中有机物所含能量(流向分解者)＋消化吸收的有机物所含能量(同化量)。(3)根瘤菌与利马豆共同生活在一起，相互依存，彼此有利，两者应为互利共生关系。根瘤菌可将空气中的氮转变为含氮的养料供利马豆利用，而利马豆为根瘤菌提供有机养料。(4)分析表中数据可知，利马豆豆荚减少后，豌豆蚜和鳞翅目幼虫的密度增加，而蝉大眼蝽密度减小，由此说明蝉大眼蝽主要取食利马豆。课时达标第40讲1．在生态系统中，营养级越高的生物获得的总能量越少。下列解释错误的是(D)A．各营养级中总有一部分能量被分解者利用B．各营养级中的能量一部分以热能形式散失C．生物维持自身的生命活动消耗一部分能量D．能量金字塔顶层的生物数量少需要能量少2．在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量”(输入到某一营养级的能量)“摄入量”“同化量”“粪便量”等说法，则下列说法中正确的是(C)A．某一营养级生物的摄入量即同化量B．某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一部分C．输入到某一营养级的能量即该营养级生物的同化量D．相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率3．下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述中，正确的是(C)A．使用粪便作肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的多级利用B．物质是能量的载体，生态系统的能量是伴随物质而循环利用的C．碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的D．食物链中初级消费者数量越多，次级消费者能够获得的能量就越少4．如图表示植物光合作用积累的有机物被植食动物利用的过程。下列有关叙述正确的是(C)A．植物的呼吸消耗量包含在⑤中B．植食动物粪便中的能量包含在③中C．④用于植食动物生长、发育和繁殖D．⑤⑥⑦⑧之和为植物有机物积累量5．如图为部分能量流动图解，下列叙述正确的是(D)A．次级消费者摄入量占初级消费者摄入总量的10%～20%B．c表示初级消费者的同化量C．图中能量数值b＝a＋cD．c指向分解者的箭头中包含初级消费者的遗体残骸和次级消费者的粪便解析能量传递效率为10%～20%是相邻营养级同化量之比，而非摄入量；c表示初级消费者用于自身生长、发育、繁殖的能量；图中能量数值b＝呼吸消耗量＋c。6．(2018·广西南宁第三中学期中)表中所示有关概念之间的关系中，正确的是(A)概念图1照射到地球上的总太阳能神经元免疫活性物质生态系统2初级消费者摄入体内的能量突触小泡抗体种群3地球上的全部生产者所固定的总能量细胞体淋巴因子群落选项ABCD解析神经元包括胞体和突起，突触小泡是位于轴突末梢内的结构，应都属于神经元；免疫活性物质包括抗体、淋巴因子、溶菌酶等，但淋巴因子和抗体没有相交部分；群落是生态系统中所有种群组成的。7．下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图[单位：J/(cm2·a)]，据图分析，有关说法正确的是(A)A．该生态系统第二营养级同化的能量是80B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%D．该生态系统第一营养级同化的能量至少为500解析图中的A是第二营养级的能量来源，其中有20J/(cm2·a)被分解者利用，所以第二营养级同化的能量是80J/(cm2·a)，A项正确；第二营养级同化的能量是80J/(cm2·a)，其中有50J/(cm2·a)通过呼吸作用以热能的形式散失，所以用于生长、发育和繁殖的能量是30J/(cm2·a)，B项错误；图中只有第三营养级的摄入量，无法得知第三营养级的同化量，所以无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率，C项错误；第二营养级同化的能量为80J/(cm2·a)，根据能量传递效率可知，第一营养级同化的能量至少为80÷20%＝400J/(cm2·a)，D项错误。8．如图为某草场生态系统的部分能量流动示意图，图中Q表示牧草在一年内固定的太阳能总量，Q1、Q2、Q3分别表示流入昆虫、牲畜、鼠体内的能量。下列叙述错误的是(C)A．图中鹰属于次级和三级消费者，占有两个营养级B．在能量流动的过程中，存在着信息传递C．Q与(Q1＋Q2＋Q3)的差值为牧草呼吸作用消耗的能量D．保护鹰和食虫鸟，利于人从生态系统中获得更多的能量解析根据图示可知，在不同的食物链中，鹰分别属于次级和三级消费者，占有两个营养级，A项正确。在信息传递过程中伴随着一定的物质和能量的消耗，在能量流动的过程中，存在着信息传递，B项正确。生产者的能量去路：①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能；②流向下一营养级；③残体、粪便等被分解者分解，C项错误。保护鹰和食虫鸟，能够控制昆虫和鼠的数量，从而有利于人从生态系统中获得更多的能量，D项正确。9．(2018·湖南长沙高三模拟)某地土壤和水体中镉超标，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述中，正确的是(A)A．当地人要预防“痛痛病”应少吃动物肝、肾等内脏B．丙营养级所含能量最多C．该生态系统肯定没有分解者D．四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲＋乙＋丙解析富集作用是指所处营养级越高，有害物质含量会越高。由题意可知，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中而引发“痛痛病”，所以人类要预防该病应少吃动物肝、肾等内脏，A项正确；丙营养级所含镉浓度最高，说明丙所处营养级最高，而