2024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

PAGEPAGE14母题16生态系统的能量流淌【母题来源一】2024年全国一般高等学校招生统一考试理综生物（全国II卷）【母题原题】假如食物链上各养分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，则只有两个养分级的夏季草原生态系统（假设第一养分级是牧草，其次养分级是羊）和森林生态系统（假设第一养分级是乔木，其次养分级是昆虫）数量金字塔的形态最可能是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】假如食物链上各养分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。只有两个养分级的夏季草原生态系统（假设第一养分级是牧草，其次养分级是羊），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（假设第一养分级是乔木，其次养分级是昆虫），一棵树上可以有许多昆虫，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，再依据题意作答。【母题来源二】2024年全国一般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_________，生产者的能量可以干脆流向_______（答出2点即可）。（2）通常，对于一个水生生态系统来说，可依据水体中含氧量的改变计算诞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，一份干脆测定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，本试验中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】地球上几乎全部生态系统所须要的能量都来自太阳能，除极少数特别空间外，能量流淌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说明放出来，另一部分则被初级消费者摄入体内。光合作必需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。生产者的能量可以干脆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含量的改变反映的是呼吸作用耗氧量，因此B＝A－呼吸作用耗氧量；乙瓶O2含量改变反映的是净光合作用放氧量，所以C＝A＋光合作用总放氧量－呼吸作用耗氧量。综上分析，本试验中，C－A＝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；C－B＝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；A－B＝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含量的改变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含量的改变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】2024年全国一般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__________养分级。（2）从图1所示的养分关系分析，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肯定差异，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）。①空间分布②迁入率③互利共生④物种丰富度⑤种群密度（5）图2是图1生态系统中某两个养分级（甲、乙）的能量流淌示意图，其中a~e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）①②⑤（5）ca-b【解析】【分析】本题考查了种群、群落、生态系统的相关学问。任何一个生态系统都具有肯定的结构和功能。生态系统结构主要包括组成成分、养分结构（食物链和食物网）两个方面；生态系统的功能包括物质循环、能量流淌和信息传递。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养分级的能量流淌示意图，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，流入某一养分级的肯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）流入下一养分级（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其次养分级，以蝗虫为食处于第三养分级，以蜘蛛为食处于第四养分级。（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改变、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肯定差异，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、诞生率和死亡率、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，包括匀称分布、集群分布、随机分布。因此①②⑤属于东亚飞蝗种群的基本特征，而③④属于群落水平上探讨的问题。（5）乙粪便中的能量属于乙的摄入量，但是为乙没有消化、汲取的能量，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a－b。【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，考查考生的识图实力、理解实力和培育归纳、比较及运用模型分析问题的实力【命题规律】常借助简洁的文字材料或者结合详细的食物链、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爱护考查方向是（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淌，重点考查能量流淌相关计算方法及能量流淌图解分析。【得分要点】1．能量流淌的过程（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养分级能量的去向：①通过自身呼吸作用以热能的形式散失。②被下一养分级同化。③残枝败叶等被分解者分解。④未被利用。2．能量流经其次养分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养分级同化能量，应为上一个养分级固定或同化能量。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）＋下一养分级同化（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）一个养分级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一养分级同化的能量＋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）流入一个养分级的能量：是指被这个养分级的生物所同化的全部能量。3．能量流淌的特点及缘由分析（1）单向流淌的缘由①能量流淌是沿食物链进行的，食物链中各养分级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不行逆转的。②各养分级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流淌无法循环。（2）逐级递减的缘由①各养分级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。②各养分级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一养分级生物利用的部分。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态每一阶含义每一养分级生物所含能量的多少每一养分级生物个体的数目每一养分级生物的有机物总量象征含义能量沿食物链流淌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养分级上升而逐步递减一般生物有机物的总质量沿食物链上升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淌的过程中总是有能量的耗散，故能量流淌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改变浮游植物的个体小，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：能量在沿食物链流淌的过程中，逐级削减，若以“养分级”为单位，能量在相邻两个养分级之间的传递效率为10%～20%。（2）能量利用效率：流入最高养分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，养分级越多，在能量流淌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．能量流淌的相关计算（1）能量传递效率的相关“最值”计算①食物链越短，最高养分级获得的能量越多。②生物间的取食关系越简洁，生态系统的能量流淌过程中消耗的能量越少。详细计算方法如下：知低养分级求高养分级知高养分级求低养分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①已确定养分级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按详细数值计数。例如，在食物链A→B→C→D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M×a%×b%×c%。②假如是在食物网中，某一养分级同时从上一养分级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则依据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养分级的能量是该养分级同化量的一部分，但却不是从上一养分级流入的能量。如求其次养分级至第三养分级传递效率时，应为第三养分级从其次养分级同化的能量（不包括人工输入到第三养分级的能量）/其次养分级的同化量（包括人工输入到其次养分级的能量）×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：①生产者呼吸释放量；②分解者呼吸释放量；③消费者呼吸释放量；④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④表示

B．②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③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，④表示生产者光合作用消耗总量，即生产者总的光合作用状况，故流经该农田生态系统的总能量可用④表示，A正确；有机肥料必需经过分解者的分解作用变成无机物，才能被生产者利用，故②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③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淌的部分过程，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-bD．B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淌的部分过程，其中n表示该养分级摄入的能量；A表示该养分级同化的能量；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状况。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）530330X110A．X表示的能量是90kJ

B．表中各个量之间没有肯定的数量关系

C．流入第三养分级生物的能量至多为20kJD．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】依据表中数据可知，该植食动物的同化量为530—330=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；相邻两个养分级之间的能量传递效率约为10%~20%，流入第三养分级生物的能量至多为200×20%=40kJ，C错误；该植食性动物同化的能量有90/200×100%=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淌的说法正确的是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削减

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；能量在相邻两个养分级间的传递效率为10%～20%，不会随着食物链的增加而削减，B错误；能量流淌是从生产者将太阳能固定在体内起先的，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淌图解，①~④表示相关过程能量流淌量。下列有关叙述正确的是A．①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②/①的比值代表“草→兔”的能量传递效率D．③和④分别属于草和兔同化量的一部分【答案】D【解析】1、能量流淌的概念：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、能量流淌渠道：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③④分别是兔和狐的粪便，可知①②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养分级之间的同化量的比值，“草→兔”的能量传递效率应是其次养分级的同化量/第一养分级的同化量，而非②/①的比值，C错误；③是兔的粪便，是未能消化汲取的草的部分，④是狐的粪便，是未能消化汲取的兔部分，因此③和④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其次养分级示意图[单位J/(cm2•a)]，据图分析，有关说法正确的是A．该生态系统第一养分级同化的能量至少为400J/(cm2•a)

B．其次养分级用于生长、发育和繁殖的能量是100J/(cm2•a)

C．能量由其次养分级到第三养分级的传递效率是15%D．该生态系统第三养分级同化的能量是15J/(cm2•a)【答案】A【解析】由图可知，A为其次养分级所摄入的能量，B为其次养分级同化的能量，C为其次养分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养分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，第一养分级同化的能量为：其次养分级同化能量/传递效率=（100-20）/20%=400，A正确；由图可知，其次养分级用于生长、发育和繁殖的能量是30J/(cm2•a)，B错误；其次养分级到第三养分级的传递效率为：第三养分级同化量/其次养分级同化量，该生态系统第三养分级的摄入量为15J/(cm2•a)，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养分级的摄入量，而不知道其粪便量，因此第三养分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淌状况，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/(hm2•a)1.05×10103.5×1094.55×109A．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．生态系统各养分级通过呼吸作用散失了大部分能量，所以能量流淌是逐级递减的D．田鼠的上一养分级同化的能量最多为7.0×1010J/（hm2•a）【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、发育与繁殖田鼠用于其生长发育和繁殖的比例为（1.05×1010-3.5×109-4.55×109）÷（1.05×1010-3.5×109）=35%，A正确；田鼠粪便量属于其上一养分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；每一个养分级的生物都要呼吸，且呼吸散失了大部分能量，所以能量流淌是逐级递减的，C正确；田鼠同化量为1.05×1010-3.5×109=7.0×109J/（hm2•a），故田鼠的上一养分级同化的能量至少为7.0×109÷20%=3.5×1010J/（hm2•a），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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的养分级，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养分级的改变示意图，其中a~g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______________、______________，在生态系统的生物群落内部能量流淌的载体是______________。通常状况下，位于养分级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要缘由是能量在各养分级之间的传递具有______________的特点。（2）图乙中，若A表示图甲中养分级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示______________