生态系统的能量流动
(45分钟100分)
一、选择题(包括10小题,每小题5分,共50分)
1.(2013·银川模拟)地球上的三个碳库为大气圈库、水圈库和生物库,碳在生物和无机环境之间迅速交换。如图是自然界碳循环的简图,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经甲、乙、丙的呼吸作用进入大气
C.④过程表示大气中的CO2进入生物群落的主要途径
D.碳元素以无机物形式在丙→乙→甲所示的渠道流动
2.某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。假如一条1 kg的蛇,4/5的食物来自鼠,1/5的食物来自蛙。按能量流动的最高效率计算,此蛇间接消耗的植物为(
)
A.45 kg B.22.5 kgC.90 kg D.20 kg
3.(2013·池州模拟)如图表示生态系统中碳元素和硫元素的循环。下列有关叙述中,正确的是
()
- 1 -
A.两种元素在①⑤⑥过程中转化的形式都主要是含相关元素的气体物质
B.两种元素在③过程转化时都只能呈气态
C.图中⑨过程在两种元素循环过程中均可发生,也是导致大气污染的重要因素
D.图中⑧过程主要发生在碳元素循环过程中
4.如图表示某种生态系统中4种成分之间的关系,以下相关叙述中正确的是
(
)
A.甲和乙所包含的所有种群构成群落
B.乙1的同化量越大,流向乙2的能量就越少
C.丁的CO2含量增加将导致臭氧层被破坏
D.丙不一定是原核生物
5.第十八次全国代表大会首次明确提出“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”“建设美丽中国”的号召。减少温室气体(如CO2)排放,实现低碳经济再一次成为我们努力的目标。如图是碳循环的部分过程,有关分析不正确的是(
)
A.碳循环的过程①②伴随着生态系统的能量流动
B.植树造林有助于增强过程②而减少大气中CO2含量
C.减少对过程③的依赖是缓解温室效应的重要措施
D.低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
6.如图是生态系统的能量流动图解,N1～N6表示能量数值,下列有关叙述中错误的是(
)
A.流经该生态系统的总能量为N2,由初级消费者流向蜣螂的能量为N6
B.能量由第一营养级传递给第二营养级的传递效率为N5/N2×100%
C.N5将有两个去向,其中之一是用于初级消费者的生长、发育和繁殖
D.能量在各营养级的流动离不开生态系统的物质循环和信息传递
7.(2013·滁州模拟)如图是麻风树林中两个营养级的能量流动图解,已知麻风树林的总能量为a,其中字母代表能量,则下列叙述不正确的是(
)
A.从麻风树流入下一营养级的能量传递效率为a′/a
B.c是第二营养级用于生长发育和生殖的能量
C.d是指呼吸作用消耗的能量
D.该图中不包括非生物的物质和能量
8.如图是生态系统中碳循环示意图,图中“→”表示碳的流动方向。以下叙述正确的是( ) - 3 -
A.碳元素以二氧化碳形式从D传到A和F
B.D→A→B→E构成了一条食物链
C.图中包含了7条食物链
D.B和F之间的关系为竞争和捕食
9.如图表示某草原生态系统中能量流动图解,①～④表示相关过程的能量数值。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.分解者获得的能量最少
C.图中②/①的值代表草→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
10.(能力挑战题)(2013·铜陵模拟)下图是某森林生态系统物质和能量流向示意图,h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分),方框大小表示使用量,下列叙述正确的是( )
A.进入该生态系统的CO2量与各营养级的h产生的CO2总量相等
B.生产者中有机物i的量大于被初级消费者同化的有机物的量
C.流向分解者的有机物k可被生产者直接吸收利用
D.流向该生态系统的物质和能量可循环利用
二、非选择题(包括2小题,共50分)
11.(25分)分析下面碳循环示意图并据图回答问题
:
(1)从微观上看,过程①是在细胞内 中进行的;过程③主要是在细胞内
中进行的。
(2)岩石圈中的碳以 形式储存,故不直接参与碳循环。水圈中碳的存在形式是 。
(3)由图中可见,碳循环带有 性,属于气体型循环。
(4)碳从无机环境中进入生物群落的途径①是,除此之外,某些特殊的生态系统还可通过 进入生物群落;②表示的是
关系;④表示 。
(5)参与过程④的生物与同区域中的动植物共同构成了 。
(6)如果大气层中的CO2增多,则产生 效应。
(7)从上图可知,减缓温室效应的关键措施是:
①;
②;
③。
(8)碳循环的进行伴随着 ,但由于生物体不能在代谢中利用 ,因而能量流动具有 的特点。
12.(25分)(能力挑战题)如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表示能量值的多少。请据图回答下列问题。
(1)图甲中m1、m2表示的能量形式分别为 、 。通常情况下,位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ,主要原因是。
(2)图乙中,若a表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,则B表示 ,C表示 。若图甲中营养级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 (用图中所给字母的表达式表示)。
(3)由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是 。
(4)若图甲中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙,构成食物关系如图。其中,甲能量中
比例为x的部分直接提供给丙,则要使丙能量增加AkJ,至少需要消耗甲的能量为 kJ(用所给字母的表达式表示)。
答案解析
1.【解题指南】解答本题主要抓住两点:
(1)理清甲、乙、丙在生态系统中所代表的生物成分。
(2)透彻分析①②③④⑤代表的过程。
【解析】选D。据图可知,甲、乙、丙代表该生态系统中的生物成分,①②③④⑤代表过程。从图解的关系分析,甲为分解者,乙为消费者,丙为生产者,④过程表示光合作用,⑤是乙对丙的捕食过程,①是甲对乙、丙的残枝、败叶及遗体的分解作用,②③是乙、丙的呼吸作用。很明显,碳元素在生物和无机环境之间的循环渠道,一是在丙→乙→甲之间流动,以有机物的形式;二是生态系统中各生物自身的呼吸释放到环境中以CO2的形式,因此A、B、C正确,D错误。
2.【解析】选A。按能量流动最高效率20%计算,蛇生长1 kg需5 kg的食物,由于其食物的4/5来自鼠,1/5来自蛙,所以需4 kg的鼠,1 kg的蛙,而鼠生长4 kg需20 kg的植物,而蛙生长1 kg需25 kg植物,所以蛇间接消耗的植物为45 kg。
3.【解析】选C。图中①⑤⑥过程表示两种元素在生产者、消费者、分解者之间流动,这种流动主要是以有机物的形式进行的;碳元素在③过程转化时主要呈气态,但硫元素主要以土壤或水体中的S形式被生产者吸收利用;化学燃料燃烧释放的CO2和SO2是导致大气污染的重要原因;火山爆发主要与硫元素循环过程有关。
4.【解析】选D。确定图中所示成分:图中的甲与丁之间是双箭头,必定是生产者和非生物的物质和能量,甲有三个箭头向外,则甲为生产者,丁为非生物的物质和能量,乙为消费者,丙为分解者。分析选项:甲、乙、丙所包含的所有种群构成群落;乙1的同化量越大,流向乙2的能量就越多;丁的CO2含量增加将导致温室效应;分解者是指营腐生生活的细菌和真菌,也包括某些动物。
5.【解题指南】解答本题的关键是明确:
(1)主要表示呼吸作用和分解者的分解作用。
(2)主要是通过生产者的光合作用和化能合成作用实现的。
【解析】选A。生物群落和无机环境之间可以进行物质循环,但能量只能单向流动;②为生产者的光合作用和化能合成作用,植树造林可促进②过程而减少大气中CO2的含量;温室效应主要是因为大气中CO2含量过多造成的,而大气中CO2的主要来源是化学燃料的燃烧;低碳生活可降低大气中CO2的含量,有助于维持生物圈中碳循环的平衡。
6.【解析】选A。流入生态系统的总能量是生产者固定的能量(N2),图中蜣螂获得的“粪便”中的能量(N6)属于生产者流向分解者的能量;能量由第一营养级传递给第二营养级的传递效率 - 8 -
为N5/N2×100%;N5将有两个去向,其一是用于初级消费者的生长、发育和繁殖,其二是自身呼吸作用以热能形式散失;能量在各营养级的流动离不开生态系统的物质循环和信息传递,三者相辅相成,不可分割。
7.【解析】选A。由题干中的信息可知,该图只包括两个营养级,麻风树是第一营养级,则a'只能代表第二营养级的摄入量,b代表第二营养级的同化量,d代表用于呼吸作用消耗的能量,c是指第二营养级用于生长发育和生殖的能量,e则是第二营养级流入分解者的能量;该图解中包括了生产者、消费者和分解者,没有非生物的物质和能量。
8.【解析】选B。由图示可知,D为生产者,A、B、E为消费者,F为分解者,C为大气中的CO2,所以碳元素由D传到A和F是以有机物的形式进行的;食物链中不包括分解者,所以图中只有一条食物链D→A→B→E;因为F为分解者,分解者不属于食物链的环节,所以与B之间不存在竞争或捕食关系。
【方法技巧】生态系统四种成分的判断
先据双向箭头确定大气中的CO2和生产者,再根据两者中有3个指出箭头的D为生产者,则C为大气中的CO2,最后根据D→A→B→E,确定A、B、E为消费者、F为分解者。
9.【解析】选D。流入该生态系统的总能量应该是草同化的总能量,①代表的是兔同化的总能量;能量流动的特点是单向流动、逐级递减的,所以食物链中营养级别最高的狐获得的能量最少;图中②代表的是狐同化的总能量,则②/①的值代表兔→狐的能量传递效率;兔粪便中的能量并不是兔同化量的一部分,而是草同化量的一部分,兔遗体残骸中的能量属于兔同化量的一部分。
10.【解析】选B。据图判断,h表示各营养级呼吸消耗的有机物,i表示被下一营养级摄入的有机物,k表示通过生物的遗体、粪便等形式流入分解者的有机物。进入该生态系统的CO2量即生产者固定的CO2量,大于各营养级的h分解消耗产生的CO2总量,A项错误;流向分解者的有机物(k)经分解者分解为CO2和无机盐后才能被生产者利用,C项错误;在生态系统中,物质可循环利用,能量只能单向传递,不能循环利用,D项错误。
11.【解析】(1)过程①是绿色植物利用大气、水中的CO2通过光合作用合成有机物,光合作用的场所是细胞内的叶绿体。过程③通过动植物的细胞呼吸将碳返回到大气中去,细胞呼吸的主要场所是线粒体。
(2)碳在岩石圈中以无机盐(碳酸盐)的形式储存,不能被植物直接吸收利用,不能直接参与碳循环,水圈中的碳以HC形式存在。
(3)由图示可看出碳循环是全球性的,属于气体型循环。
(4)由图解可看出碳从无机环境进入生物群落是通过绿色植物的光合作用实现的。极少数特殊生态系统中的碳进入生物群落是通过化能合成作用。②表示生物群落中的捕食关系。图示中④表示动植物尸体通过微生物的分解作用,把有机碳转化为无机碳返回无机环境中。
(5)生活在同一区域内的各种生物的总和称为生物群落。
(6)大气中CO2增多,则产生温室效应。
(7)从图中看出,导致大气中CO2增多的因素可能是①过程减弱或在一定程度上受阻,即绿色植物减少,也可能是⑤过程增强,即化学燃料的大量燃烧。
(8)生态系统中的能量最终以热能的形式散失,由于生物体在代谢过程中不能直接利用热能,因而能量流动的特点是单向流动、逐级递减。
答案：(1)叶绿体 线粒体
(2)无机盐(碳酸盐) HC (3)全球
(4)光合作用 化能合成作用 捕食 分解者的分解作用
(5)生物群落 (6)温室
(7)①保护植被,大力植树造林,提高森林覆盖率
②严格控制化学燃料的燃烧,并提高能源利用率
③开发除化学燃料以外的如水能、太阳能等新能源,切实减少CO2的排放量
(8)能量流动 热能 单向流动、逐级递减
12.【解析】(1)m1是输入到生态系统中的能量,是太阳能。m2是系统散失的能量,是热能。在能量传递中由于大量能量散失,最高营养级获得的能量较少,位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ。
(2)图乙中,若a表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量,摄入的能量有一部分未被同化(如粪便),B表示同化的能量,同化的能量去掉呼吸散失的,即是用于生长、发育和繁殖的(C)。第二营养级同化的能量为b,第一营养级固定的能量为y,营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%。
(3)由图乙看出生态系统能量流动的主要特点是单向流动,逐级递减。
(4)设至少需要消耗甲的能量为mkJ,(m-mx)×1/5×1/5+mx×1/5=A, m=25A/(1+4x)。
答案：(1)太阳能(或同化固定的能量) 热能(或呼吸作用散失的热量) 营养级高,可利用能量少
(2)Ⅱ同化固定的能量 Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量 b/y×100%
(3)单向流动,逐级递减
(4)25A/(1+4x) - 11 -
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