2024年高中生物新教材同步选择性必修第二册 第3章 第2节 第2课时　生态金字塔和研究能量流动的实践意义含答案

2024年高中生物新教材同步选择性必修第二册第3章第2节第2课时生态金字塔和研究能量流动的实践意义含答案第2课时生态金字塔和研究能量流动的实践意义[学习目标]1.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。2.概述研究生态系统能量流动的意义。一、生态金字塔1．类型：能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。2．能量金字塔(1)概念：如果将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。(2)特点：通常呈上窄下宽的金字塔形。3．生物量金字塔(1)概念：如果用同样的方法表示各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔。(2)特点：大多是上窄下宽的金字塔形。4．数量金字塔(1)概念：如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。(2)特点：一般呈上窄下宽的金字塔形，但也可呈上宽下窄倒置的金字塔形，如昆虫和树。判断正误(1)由于能量在流动的过程中逐级递减，所以营养级越高，该营养级的总能量及生物的数量就会越少()(2)生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正置的()答案(1)×(2)×任务一：生态金字塔的模型构建1．请同学们将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积的图形表示，并按营养级由低到高排列。赛达伯格湖的能量流动数据分析[单位：J/(cm2·a)]能量分析生产者植食性动物肉食性动物输入能量464.662.812.6提示如图所示2．生态学家调查了不同生态系统中的生物个体数量和生物量(调查数据中排除了微生物和土壤动物)，所得数据如表格所示。P代表生产者，C1、C2、C3依次代表初级、次级和三级消费者。资料1夏季两个生态系统的生物个体数量统计表，单位为个·hm－2。名称某草地某温带森林P150000002000C120000001500000C29000001200000C31020(1)请根据资料1，分别建构这两个生态系统的数量金字塔。提示某草地：某温带森林：资料2夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g·m－2。名称某湖泊某海峡P964C11121C24—(2)根据资料2，分别建构两个生态系统的生物量金字塔。提示某湖泊：某海峡：(3)分析数量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。提示当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常是倒置的。(4)分析生物量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。提示海洋生态系统中，浮游植物个体小，世代周期短，又不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的多。生态金字塔的类型和特点项目能量金字塔生物量金字塔数量金字塔形状含义单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少单位时间内，每一营养级生物所容纳的有机物的总干重每一营养级生物个体的数目特点通常都是上窄下宽的金字塔形一般为上窄下宽的金字塔形一般为上窄下宽的金字塔形象征意义能量在流动过程中逐级递减生物量(有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而逐级递减生物个体的数目在食物链中随营养级升高而逐级递减特殊形状－海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物，呈现倒置的金字塔形如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒置的金字塔形，如昆虫和树1.如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ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．Ⅰ是消费者B．Ⅳ为分解者C．E1为太阳能，E2为热能D．能量可在食物链中循环利用答案C解析据图分析可知，Ⅰ是生产者，处于第一营养级，A错误；Ⅳ为三级消费者，处于第四营养级，B错误；E1为太阳能，用于植物的光合作用，E2为热能，是生物呼吸作用产生的，C正确；能量在食物链中是单向流动的，不能循环利用，D错误。2．甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔。下列与之相关的说法，错误的是()A．生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现图丙所示形态B．由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现图丙所示形态C．不能用图甲表示生物数量金字塔D．生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中答案C解析生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，大多数情况下呈现图丙所示的正金字塔形，A正确；能量沿食物链(网)流动时逐级递减，因此能量金字塔通常呈现正金字塔形，B正确；某些食物链，如树→虫→鸟，其数量金字塔可能如图甲，C错误；生态金字塔表示不同营养级上能量、生物量或数量的关系，不包含分解者，D正确。二、研究能量流动的实践意义1．可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。例如，间作套种、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业生产方式。2．可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，这样就实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。3．还可以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。例如，合理确定草场载畜量、麦田除草、除虫等。判断正误(1)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，提高生态系统的能量传递效率()(2)利用农作物秸秆培育蘑菇，实现了生态系统中能量的循环利用()(3)研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类()答案(1)×(2)×(3)×任务二：研究能量流动的实践意义资料“稻—鸭—萍”共作是一种新兴的生态农业模式，是在稻鸭共作的基础上，放养营养含量高且不占用水稻生长空间的红萍而形成的。其具有以下优点：(1)可以固氮富钾，红萍既可以从空气中固定氮，又能从水中富集钾，可提供水稻正常生长所需的70%的氮素和70%的钾素，并为鸭子提供饲料。(2)鸭子可以食用杂草，可大大减少多种水田杂草的发生和危害。(3)可以除虫，鸭子可以食用田间害虫，减少了害虫对水稻的危害，同时鸭子排出的粪便可以起到增肥的作用。总之，“稻—鸭—萍”立体农业利用生物间的相互关系，充分利用空间，将不同生物种群组合在一起，实现了多物种共存、多层次配置，提高了水田的物质能量利用率，具有明显的经济效益、生态效益和社会效益。1．从能量流动的角度分析，“稻—鸭—萍”共作模式与稻鸭共作模式相比，引入红萍有什么意义？提示在空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。2．从能量流动的角度分析，稻田除草、除虫的意义是什么？提示调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。3．图一是传统农业对水稻秸秆的利用示意图，图二为现代农业对秸秆的利用示意图。据图回答问题：从能量利用的角度分析，现代农业相较于传统农业有什么优势？提示现代农业实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率。能量传递效率与能量利用率的区别(1)能量传递效率①含义：生态系统中能量在相邻两个营养级间的传递效率约为10%～20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%～20%的能量流到下一营养级(最高营养级除外)。②计算公式能量传递效率＝eq\f(某一营养级同化量,上一营养级同化量)×100%。(2)能量利用率①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。③有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量的利用率。3．下列关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，错误的是()A．除虫、除草可以让农田生态系统中的能量更多地流向对人类更有益的部分B．多途径利用农作物可以实现对生态系统中能量的多级利用C．根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量，从而保持畜产品的持续高产D．“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，将提高能量传递效率答案D解析“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，使能量得到多级利用，提高了整体的能量利用率，但不能提高能量传递效率，D错误。4．茶树菇味道鲜美，常生长在油茶树枯朽的树桩上。某林场尝试在树下套种茶树菇，并用桐树、柳树、杨树脱落的枝叶制作培养基。下列相关叙述正确的是()A．油茶树枯朽树桩中的能量不属于油茶树的同化量B．生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者C．套种措施可以提高树木和茶树菇对阳光等资源的利用率D．该林场提高了能量的传递效率，实现了能量的多级利用答案B解析油茶树枯朽树桩中的能量属于油茶树的同化量中流向分解者的部分，A错误；茶树菇属于分解者，不能直接利用阳光，C错误；该林场的做法实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率而不是传递效率，D错误。题组一生态金字塔1．(2022·广东深圳高二月考)下列关于生态金字塔的叙述，正确的是()A．生态金字塔显示了各营养级之间的某种数量关系B．生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链C．生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列D．生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制答案A解析生态系统中各种生物构成错综复杂的食物网，生态金字塔中每个营养级的生物可能属于不同的食物链，B错误；生态金字塔中的能量金字塔各营养级均按其所占的能量数值大小依次排列，C错误；生态金字塔可分别以各营养级的个体数量、生物量和能量为指标绘制，D错误。2．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．前者与能量金字塔塔形相似，后者与能量金字塔塔形不同B．前者与能量金字塔塔形不同，后者与能量金字塔塔形相似C．前者与后者都与能量金字塔塔形相似D．前者与后者都与能量金字塔塔形不同答案A3.某湖泊的能量金字塔如图所示。下列相关叙述正确的是()A．该能量金字塔中的a、c分别代表生产者、三级消费者B．图中所有生物构成一条食物链C．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D．对于森林生态系统来说，往往一棵树上栖息着很多昆虫，该生态系统中的能量金字塔呈倒置状态答案C解析由题图可知，c为次级消费者，处于第三营养级，A错误；图中所有生物构成多条食物链，B错误；能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，故一个生态系统中营养级越多，能量流动过程中消耗的能量就越多，C正确；对于一个自然生态系统来说，它的总能量是生产者固定的太阳能，且能量沿营养级传递时是逐级递减的，因此按营养级由低到高绘制成的图仍然是下宽上窄的正金字塔形，D错误。4．如图a、b、c分别是某森林生态系统的生物数量金字塔、某草地生态系统的能量金字塔和某浮游生物群落的能量金字塔。下列分析不正确的是()A．描述生态系统中各营养级之间的关系最好用b的形式B．一个相对稳定的森林生态系统会出现生产者数量少于消费者数量的现象C．相对稳定的生态系统需要持续接受外部的能量输入D．图c中的生产者与初级消费者之间的能量传递效率为10%～20%答案D解析从图c可以看出，生产者与初级消费者之间的能量传递效率为eq\f(142,8690)×100%≈1.63%，远远低于10%，D错误。5．下列哪种情况最可能会出现倒金字塔形()A．生物量金字塔，其生产者的生活史比消费者的要短得多B．能量金字塔，组成该生态系统的各营养级生物的种类极多C．数量金字塔，由生活在温带草原上的各种生物组成的一个复杂的食物网D．海洋中的能量金字塔，其中生产者个体小，繁殖快，可整个被浮游动物吞食和消化答案A解析生物量金字塔是以每个营养级的生物量绘制的金字塔，由于某些单细胞生物的生命周期短，不积累生物量，而且在测定生物量时是以现存量为依据的，所以在海洋生态系统中会出现倒置的金字塔，即出现浮游动物生物量多于浮游植物，A正确；自然生态系统中的能量金字塔不会倒置，B、D错误；由生活在温带草原上的各种生物组成的一个复杂的食物网，以这个食物网中各个营养级的个体数量为依据绘制的数量金字塔不是倒置的，C错误。题组二研究能量流动的实践意义6．下列关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，错误的是()A．除虫、除草可以让农田生态系统中的能量流向对人类最有益的部分B．农田生态系统中的间种套作可充分利用空间和资源，增大流入该生态系统的总能量C．根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量D．沼渣、沼液作为肥料还田，能使能量循环利用答案D解析除虫、除草合理地调整了生态系统中的能量流动关系，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，A正确；农田生态系统中的间种套作，可充分利用空间和资源，增大流入该生态系统的总能量，从而获得更大的收益，B正确；根据草场能量单向流动、逐级递减的特点，可以合理确定草场的载畜量，从而保持畜产品的持续高产，C正确；沼渣、沼液作为肥料还田，能使物质循环利用，能量多级利用，提高能量的利用率，D错误。7．如图是近年在某地试验成功并大范围推广的生态农业模式。下列有关此生态系统的叙述，错误的是()A．图中位于第二营养级的生物有螺、昆虫、鸭B．鸭和螺之间是捕食与种间竞争关系C．该生态系统中鸭所同化的能量来自生产者固定的太阳能和饲料中的化学能D．拔去田地中的野草可以提高生态系统的能量传递效率答案D解析拔去田地中的野草是人为地调整能量流动的方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，可以提高生态系统中能量的利用率，但不能提高生态系统的能量传递效率，D错误。8．如表为稻田适度养鱼对水稻产量和稻田土壤有机质含量影响的实验结果。下列说法正确的是()处理水稻产量/(kg·hm－2)土壤有机质/%稻田养鱼40232.72对照34742.56A.该稻田中水稻→鱼→人构成的食物链可以提高能量的传递效率B．在该稻田中，鱼吃掉稻田中的害虫和杂草，使水稻产量提高C．稻田养鱼使水稻能从土壤中吸收更多鱼粪中的有机质，提高水稻产量D．与普通稻田相比，稻田养鱼可以降低稻田生态系统营养结构的复杂程度答案B解析能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，缩短食物链不能提高能量的传递效率，A错误；鱼的粪便作为肥料可提高稻田土壤中有机质的含量，但水稻不能直接吸收鱼粪中的有机质，C错误；稻田养鱼能增加该生态系统中的物种丰富度，使稻田生态系统中的营养结构复杂程度提高，D错误。9．若一个相对封闭的生态系统中各营养级共有五个种群，其能量调查结果如表所示。根据表格数据，能得出的结论是()种群甲乙丙丁戊能量[107kJ/(m2·a)]2.5013.309.800.28250.00A.甲的生物量一定比乙小B．5种生物形成的食物链是：戊→乙→丙→甲→丁C．甲一定是初级消费者D．乙和丙是种间竞争关系答案D解析分析表中的数据可知，戊的能量最多，乙和丙次之，甲第三，丁最少。结合能量流动的特点可知，乙和丙都处于第二营养级，两者最可能是种间竞争关系，所以这5种生物所形成的食物网是：，其中戊是生产者，甲属于次级消费者，丁处于最高营养级。生物量是指某一时间单位面积或体积栖息地内每个营养级所容纳的有机物的总干重，因为乙只是第二营养级中的部分生物个体，所以甲的生物量不一定小于乙。10．(2023·广西南宁高二期末)如图为以亚马孙热带雨林的相关数据建构的生态金字塔示意图(图中C1、C2代表不同营养级)。下列有关叙述正确的是()A．消费者C2粪便中的能量可被生产者同化利用B．生态系统生物数量金字塔可能会出现倒置现象C．部分C1同化的能量以遗体和自身粪便中化学能的形式流向分解者D．图中C1到C2的能量传递效率为25%答案B解析消费者C2粪便中的能量不能被生产者同化利用，只能被分解者利用，A错误；生态系统生物数量金字塔可能会出现倒置现象，比如树和虫子的关系，作为消费者的虫子数量远多于生产者树的数量，B正确；部分C1同化的能量以遗体的形式流向分解者，自身粪便中的化学能不属于C1的同化量，属于上一营养级的同化量，即生产者的同化量，C错误；能量传递效率是指相邻两个营养级间的同化量的比值，图中C1和C2的能量并非同化量，故无法计算两者间的能量传递效率，D错误。11．(2023·北京丰台区高二期末)如图Ⅰ和图Ⅱ分别表示水生生态系统和陆地生态系统的某种生态金字塔，a、b、c、d代表不同营养级。下列有关叙述错误的是()A．图Ⅰ不可能是生物量金字塔B．图Ⅱ可能是生物数量金字塔C．图Ⅰ和图Ⅱ通常不能表示能量金字塔D．a代表第一营养级，属于生产者答案A解析生物量金字塔有可能呈现图Ⅰ形式，比如海洋浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物捕食，故某一时间测得的海洋浮游植物的生物量可能小于浮游动物，A错误；金字塔Ⅱ可能是生物数量金字塔，如1棵大树和树上的昆虫，昆虫的数量远远大于大树，B正确；图Ⅰ和图Ⅱ通常都不能表示能量金字塔，因为能量金字塔通常是上窄下宽的正金字塔形，C正确；a表示金字塔的最底端，代表生态系统的第一营养级，属于生产者，D正确。12．图甲为某自然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a～g表示能量值。据图分析，下列相关叙述错误的是()A．图甲中m1、m2表示的能量形式分别为太阳能、热能B．图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则C表示流向下一营养级的能量C．该生态系统必须当能量状况表现为下宽上窄的正金字塔形时，方可维持正常运转D．若该自然生态系统为一湖泊，经过若干年后演变为一森林，此属于种群的次生演替答案B解析C表示营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量，B错误；若该自然生态系统为一湖泊，由于环境因素的变迁，经过若干年后演变为一森林，此属于群落的次生演替，D正确。13.请根据生态系统中甲、乙两个营养级的能量流动示意图，回答下列问题：(1)生态系统的结构包括________________________________，生态系统最基本的生物成分是____________。(2)美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行了__________，并发现了能量流动的两个明显的特点为____________和__________________________________________。(3)图示中a～e表示能量值。乙粪便中食物残渣的能量包含在________(填图中字母)中，乙用于生长、发育和繁殖的能量值可表示为____________(用图中字母和计算符号表示)。(4)研究生态系统的能量流动时，如研究农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚、稻—萍—蛙等立体农业生产方式可以帮助人们_________________________________________________________________________________________________________________；研究生态系统的能量流动，如研究沼气工程，则可以帮助人们____________________________________________________________________________________________；研究生态系统的能量流动，如研究合理确定草场的载畜量，还可以帮助人们________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)生态系统的组成成分和营养结构生产者(2)定量分析能量流动是单向的能量在流动过程中逐级递减(3)ca－b(4)将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入该生态系统的总能量科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用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14．研究小组对某人工鱼塘中部分生物的种群数量进行了调查，并对其消化道内的食物组成分析后获得如图所示的食物网。研究发现，适当提高光能利用率、增加饲料投放量，均可使鱼产量大幅度提高。请回答下列问题：(1)流经该鱼塘生态系统的能量来自___________________________________。“青草鲢鳙”四大家鱼混合放养，影响其分布的主要因素是__________________。(2)小龙虾属于杂食性动物，可取食浮游植物和其他水生植物，也捕食鱼塘中的B，小龙虾与B的种间关系是______________________。在小龙虾入侵该鱼塘后，如果放弃对该鱼塘的管理，预期小龙虾的种群数量将出现的变化是________________________。(3)假设A的同化量以相同的比例来自各条食物链(相邻营养级之间的能量传递效率均以20%计算)，当A同化129kJ的能量时，则共需浮游植物和其他水生植物同化的能量为____________kJ。(4)在混合放养的鱼塘中加入肉食性的乌鱼，从能量流动的角度分析是否有利，并简要说明原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的能量食物和栖息空间(2)捕食和种间竞争先增加后减少最后稳定(3)2365(4)不利，乌鱼捕食其他鱼类，增加了营养级，使流向人类的能量减少解析(1)该鱼塘生态系统属于人工生态系统，故流经该鱼塘生态系统的能量来自生产者(浮游植物和其他水生植物)固定的太阳能和人工输入的有机物(饲料)中的能量。影响动物垂直分层的主要因素是食物和栖息空间。(2)小龙虾属于杂食性动物，即可取食水生植物，也对鱼塘中的B进行捕食，因而小龙虾与B的种间关系是捕食和种间竞争。(3)A同化129kJ的能量，1/3来自浮游植物→B→A；1/3来自其他水生植物→C→A；1/3来自其他水生植物→A。能量传递效率为20%，则共需浮游植物和其他水生植物同化的能量为129×1/3÷20%＋129×1/3÷20%÷20%＋129×1/3÷20%÷20%＝2365(kJ)。第3节生态系统的物质循环第1课时生态系统的物质循环及与能量流动的关系[学习目标]1.以碳循环为例，说出物质循环的概念、过程和特点。2.比较能量流动与物质循环的关系。一、生态系统的物质循环1．碳循环图中：①光合作用，②呼吸作用，③消费者，④呼吸作用，⑤分解作用。2．生态系统的物质循环(1)概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。(2)特点①全球性：物质循环中所说的“生态系统”指的是地球上最大的生态系统——生物圈，因此又叫生物地球化学循环。②物质在生态系统中循环往复运动。判断正误(1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物()(2)物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统()(3)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用()(4)在碳循环中生产者只起固定CO2的作用()(5)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√任务一：分析碳循环的过程及特点1．二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类通过对煤和石油等的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。根据上述信息回答下列问题：(1)碳元素在生物体内、大气、水圈中分别主要以什么形式存在？提示碳元素在生物体内主要以有机物的形式存在；碳元素在非生物环境中主要以二氧化碳的形式存在于大气中和溶解于水中。(2)碳元素是如何进出生产者、消费者和分解者的(以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等)?提示非生物环境中的碳元素以二氧化碳的形式通过光合作用形成有机物进入生产者体内；消费者通过捕食，使食物中的有机物进入消费者体内；生产者、消费者遗体和排遗物中的有机物可以被分解者分解利用。生产者、消费者和分解者都通过呼吸作用将有机物分解为二氧化碳等，使碳元素返回非生物环境。(3)结合教材图3－10，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。提示如图所示2．化石燃料的过量使用对环境有什么影响？怎么缓解这种影响？提示引起温室效应。在燃烧过程中，化石燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，使大气中的二氧化碳浓度增大。而二氧化碳作为一种温室气体具有吸热和隔热的功能，其结果是地球表面温度升高，加重了温室效应。缓解措施：开发清洁能源，减少化石燃料的燃烧；植树造林，增加绿地面积。3．以碳循环为例概括物质循环的特点。提示物质循环具有全球性和循环往复运动的特点。4．同碳元素一样，氮元素在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。那么为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？这与物质循环矛盾吗？提示农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮元素的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不都能归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。1．碳循环相关知识点小结(1)存在形式①非生物环境中：CO2和碳酸盐。②生物群落内部：有机物。(2)流动形式①生物群落与非生物环境之间：CO2。②生物群落内部：有机物。(3)进入生物群落的途径①光合作用。②化能合成作用。(4)返回非生物环境的方式①生产者、消费者的呼吸作用。②分解者的分解作用。③化石燃料的燃烧。2．辨析物质循环的三个易误点(1)生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。(3)碳在生态系统各成分之间的传递并不都是双向的，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。3．碳循环示意图中各组成成分的判断(1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头且指向B的箭头最多可判断：B为大气中的二氧化碳库，A为生产者。再根据A、C的箭头都指向D可判断：D为分解者，C为消费者。(2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断：A是生产者，C是大气中的二氧化碳库。根据A、B、D的箭头都指向E可进一步判断：E是分解者，B是初级消费者，D是次级消费者。1.如图是自然界碳循环的简图。据图分析，下列叙述错误的是()A．甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者B．①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中C．④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落D．碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动答案D解析根据丙和大气中的二氧化碳库间存在双向箭头，可判断丙为生产者，根据围绕甲的箭头“多进一出”可判断甲为分解者，则乙为消费者，A正确；碳元素以有机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动，D错误。2．(2022·陕西西安高二期末)如图为碳循环的部分示意图。下列叙述正确的是()A．碳元素在②③④⑤⑥过程中以有机物的形式流动B．①中的碳元素含量是⑦⑧中的碳元素含量之和C．图中生产者、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ可以构成3条食物链D．豆科植物根部的根瘤菌所需的有机碳来自⑥过程答案A解析碳元素在生物群落中以有机物的形式流动，所以在①～⑧过程中，以有机物的形式进行的过程有②③④⑤⑥，A正确；①中的碳元素是进入生物群落中的碳，⑦⑧中的碳元素含量表示生产者和分解者返回非生物环境的碳，少了消费者返回非生物环境的碳，B错误；据图分析可知，Ⅰ表示大气中的二氧化碳库，Ⅱ、Ⅲ表示消费者，Ⅳ表示分解者，食物链由生产者、Ⅱ和Ⅲ构成，没有Ⅳ，C错误；⑥过程代表的是生产者流向分解者的碳，根瘤菌和豆科植物的种间关系为互利共生，此时根瘤菌不作为分解者，D错误。二、能量流动和物质循环的关系项目能量流动物质循环范围生态系统各营养级全球性特点单向流动，逐级递减反复利用联系同时进行、相互依存、不可分割：(1)能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程；(2)物质是能量沿食物链(网)流动的载体；(3)能量是物质在生物群落和非生物环境之间循环往返的动力判断正误(1)物质循环和能量流动是两个独立的过程()(2)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的()(3)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环()答案(1)×(2)×(3)×任务二：比较物质循环和能量流动，阐释二者的区别和联系请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。提示如图所示能量流动和物质循环的关系分析(1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。(2)能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。3．分析如图所示的生态系统能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是()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非生物环境之间循环往返C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量D．碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的答案C4．下列有关生态系统物质循环和能量流动的叙述，错误的是()A．参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关，与食物链长短无关B．处于最高营养级的生物所同化的能量不会再提供给其他生物C．农民拔草或杀灭害虫，虽然影响了食物链但可以调整能量流动关系D．食物链既是物质传递链又是能量传递链，物质与能量相互依存、不可分割答案B解析生产者固定的太阳能是流入自然生态系统的总能量，因此参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关，与食物链长短无关，A正确；处于最高营养级的生物所同化的能量不会再被捕食，但是会流向分解者，B错误；农民拔草或杀灭害虫，可以使能量更多地流向对人类有益的部分，C正确；食物链是能量流动和物质循环的渠道，D正确。题组一生态系统的物质循环1．(2022·江苏响水中学高二期中)下列关于生态系统物质循环的叙述，不正确的是()A．所指的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素B．所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈C．所说的循环是指物质在生物群落与非生物环境之间反复出现、循环流动D．物质在循环过程中不断递减答案D解析物质在循环过程中是不变的，能量在流动过程中是不断递减的，D错误。2．在碳循环中，连通非生物环境和生物群落的生物类群和生理作用分别是()①生产者②消费者③分解者④光合作用⑤呼吸作用⑥蒸腾作用⑦化能合成作用A．①②，④⑤⑥ B．①③，④⑤⑦C．②③，⑤⑥⑦ D．①③，④⑥⑦答案B3．(2023·河北武安高二期中)如图表示碳循环过程，其中数字表示生理过程或化学变化。下列叙述不正确的是()A．碳进入生物群落的主要生理过程是①B．光合作用和呼吸作用推动着碳循环C．图中①②③④能充分体现碳循环的全过程D．全球碳循环失衡的主要原因是⑤过程加快答案C解析碳进入生物群落的主要生理过程是①即绿色植物的光合作用，A正确；光合作用将大气中的碳元素固定到生物群落中，呼吸作用将碳以二氧化碳的形式释放到空气中去，光合作用和呼吸作用推动着碳循环，B正确；图中①②③④只体现了碳循环的部分过程，C错误；全球碳循环失衡的主要原因是煤和石油等化石燃料的过量燃烧，即⑤过程加快，产生温室效应，D正确。4．(2023·重庆高二质检)如图表示生态系统碳循环，图中a、b、c、d表示该生态系统的四种组成成分，箭头表示各成分之间的关系。下列相关叙述错误的是()A．a、c和d所包含的所有种群构成群落B．生活中倡导低碳行动利于b的相对稳定C．c的存在可以加快生态系统的物质循环D．d是唯一能把有机物分解成无机物的成分答案D解析由题图可知，a为生产者，c为消费者，d为分解者。群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，包括生产者、消费者和分解者，A正确；b应为非生物的物质和能量，包括二氧化碳，生活中倡导低碳行动利于二氧化碳的相对稳定，B正确；c为消费者，消费者的存在可以加快生态系统的物质循环，C正确；生产者、消费者和分解者都能通过呼吸作用把有机物分解成无机物，D错误。题组二能量流动和物质循环的关系5．下列关于物质循环和能量流动关系的叙述，错误的是()A．物质为能量的载体，物质的循环具有全球性B．能量作为动力，流经生态系统的各营养级时逐级递减C．生态系统中先进行物质循环，后发生能量流动D．二者相互依存、不可分割答案C解析物质循环的过程中伴随能量流动，能量为物质循环提供动力，它们同时进行，没有先后之分，C错误。6．(2023·天津高二统考期中)下列有关能量流动和物质循环的叙述，正确的是()A．物质是能量的载体，使能量只能沿食物链(网)单向流动B．能量是物质循环的动力，推动物质在生物群落内循环往返C．能量流动和物质循环是两个相对独立的过程D．物质的合成与分解伴随着能量的储存和释放答案D解析物质是能量的载体，食物链(网)是物质循环和能量流动的渠道，但除食物链之外，能量也能从生产者和消费者传递给分解者，A错误；物质在生物群落和非生物环境之间循环往返，在生物群落内是沿食物链(网)进行单向传递，B错误；物质循环和能量流动是同时进行，相互依存，不可分割的，C错误。7．(2022·北京市平谷区高二期末)下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述，正确的是()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．碳元素在生物群落与非生物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答案C解析使用粪便作肥料，其被微生物分解产生的物质可以被植物再利用，实现了物质的循环，但能量却散失到了大气中，A错误；生态系统中能量是单向流动，不可循环利用的，B错误。8．如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，下列相关叙述错误的是()A．图中黑色箭头可表示能量流动过程，白色箭头可表示物质循环过程B．能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程相依相伴进行C．②表示热能散失的过程，生态系统需要通过①过程从外界获得能量D．若图中物质循环表示碳循环，则碳在③④⑤过程的传递形式为CO2答案D解析图中黑色箭头②③④单向流动，可表示能量流动过程，白色箭头⑤循环往复，可表示物质循环过程，A正确；能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程(即捕食关系)相依相伴进行，能量是物质循环的动力，物质是能量流动的载体，B正确；②表示热能散失的过程，①主要表示生产者通过光合作用固定太阳能，生态系统需要通过①过程从外界获得能量，C正确；碳在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动，故碳在③④之间以含碳有机物的形式流动，D错误。9．碳中和是指CO2吸收量和CO2排放量达到平衡，实现CO2的“零排放”。研究碳循环是实现“碳中和”的重要基础。下列说法错误的是()A．如果碳循环过程不能进行，生态系统将会被破坏而消失B．大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落C．控制生物体呼吸产生的CO2量是实现碳中和的重要措施D．植树造林、增加绿地面积有助于降低大气中CO2的浓度答案C解析大气中的CO2主要来源为化石燃料的燃烧，节能减排是实现碳中和的重要措施，C错误；植树造林、增加绿地面积有助于绿色植物通过光合作用吸收更多的CO2，降低大气中CO2的浓度，D正确。10．为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄生态系统(50～250年未砍伐)和幼龄(砍伐后22年)生态系统的有机碳库及年碳收支进行检测，结果如表所示。据表分析，以下结论正确的是()项目生产者活生物量(g/m2)净初级生产力[g/(m2·年)]消费者和分解者的呼吸[g/(m2·年)]老龄12730470440幼龄1460360390注：生产者活生物量：某一时刻单位面积内实存生产者的有机物总量；净初级生产力：生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率。A．西黄松老龄群落每年每平方米有30g碳用于生产者当年的生长、发育和繁殖B．储存在生产者活生物量中的碳最终均会以CO2的形式返回大气中的CO2库C．西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力小于老龄群落D．根据年碳收支分析，西黄松老龄群落不能降低大气碳总量答案B解析根据题意可知，西黄松老龄群落每年每平方米用于生产者当年的生长、发育和繁殖的碳量可用图中的净初级生产力来表示，即470