523 生态系统的能量流动和物质循环试题及解析.docx

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523生态系统的能量流动和物质循环试题及解析

5.2-3　生态系统的能量流动和物质循环试题及解析

考点一　生态系统的能量流动

1．能量流动的过程

（1）概念理解

⇓

⇓

—太阳能→有机物中的化学能→热能

⇓

（2）过程图解

2．能量流动的特点及意义

（1）能量传递效率：

是指相邻两个营养级之间同化量的比值。

（2）能量流动的特点：

单向流动、逐级递减。

（3）研究意义

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．观察下图能量在营养级之间流动过程图解，回答相关问题

（1）摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量＝同化量＋粪便量。

补充说明：

1、对生产者（一般为绿色植物）来说同化量是指在光合作用中所固定的光能，即总初级生产量（GP）。

2、对于消费者（一般为动物）来说，同化量表示消化道吸收的能量（吃进的食物不一定都能吸收）。

3、对分解者（一般为腐生生物）来说是指细胞外的吸收能量。

而对于化能自养生物，同化量是固定的能量，而与太阳能无关。

（2）概括能量流动的特点

①单向流动：

能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。

②逐级递减：

相邻两个营养级之间的能量传递效率约为10%～20%。

2．写出能量传递效率的计算公式

相邻两个营养级的传递效率＝

×100%。

3．能量传递的相关“最值”计算

（1）如食物链A→B→C→D

①已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量＝M÷（20%）3，最多需要A营养级的能量＝M÷（10%）3；

②已知A营养级的能量为N,则D营养级获得的最多能量＝N×（20%）3，最少能量＝N×（10%）3。

（2）在某食物网中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，应遵循以下原则：

易错警示　有关能量流动的2个提示

（1）能量传递效率≠能量利用率

①能量传递效率：

能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。

②能量利用率：

通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。

（2）在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。

总结：

1、生态系统的能量流动起点：

从生产者（主要是绿色植物）固定太阳能开始

2、总能量：

生产者所固定的全部太阳能

3、渠道：

食物链和食物网

4、能量的变化：

太阳光能—生产者体内有机物中的化学能—热能（最终以热能散失到大气中）

5、在食物链中流动的形式是：

有机物中的化学能

6、能量散失的主要途径：

细胞呼吸（包括各个营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸）

7、当生太系统处于平衡状态时，输入的能量等于或大于输出（形式为热能）的能量

8、对光合生物：

同化量（生产者同化的量就等于它固定的能量）是某一营养级从外环境中得到的全部化学能。

每个营养级的能量流动去向：

①表现为这一营养级的呼吸消耗量、

②该营养级流向下个营养级的能量（用于自身生长、发育和繁殖的能量）、

③该营养级流向分解者的能量、

④该营养级的未被（下一个营养级）利用量。

9、摄入的能量：

等于同化的能量+粪便中的能量

10、生产者固定的太阳能（各个营养级中的能量）包括流向下一营养级（只是一少部分，只有同化的能量的百分之10-20），还包括自身的呼吸消耗、流向分解者的、未利用的。

11、生态系统中的能量流动分析通常以营养级为前提

12、为什么只有百分之10-20的同化能量流向下一个营养级？

为什么生态系统中的能量流动一般不超过4-5个营养级？

13、能量金字塔、数量金字塔（只有它可能倒置）、生物量金字塔之间的区别？

14、生产者能量被最大的消耗时，应选食物链最长的、选取最小传递效率为百分之10、最高营养级获得最少的能量

生产者能量被最小的消耗时，应选食物链最短的，选取最大传递效率为百分之20、最高营养级获得最多的能量。

15、桑基鱼塘（桑基鱼塘基本上构成一个小的生态系统，有生产者，消费者，分解者都包括了。

既可以用生态学的系统学来解释。

）模式所遵循的原理是系统学和工程学原理、物种多样性原理，协调与平衡原理，物质循环再生原理，实现了能量的多级利用，使能量更多地流向对人类有益的方向，提高了能量的利用率。

16、生态农业的优点：

通过对农业生态系统中物质循环再生利用和能量的多级利用，使整个生态村的各业生产相互依存、相互促进，形成了一种良性循环。

17、生态农业的最大优点是能量的多级化利用

18、桑基鱼塘是运用生态学原理建立起来的综合农业体系，它具备的特点是

绿色、环保、污染小、低消耗、资源利用率高、多层次多功能。

19、生态农业系统的主要功能：

1、是能量流动，2、是物质循环，3、是信息传递（4、是价值转化）

20、生态农业中起主导地位的是：

农作物

21、生态农业中的沼气池中接种的菌种：

甲烷菌、接种后应密封隔绝空气，因甲烷菌为厌氧型生物，有氧存在对其有危害。

22、设计生态农业时应遵守的生态学原理：

能量的多级利用和物质循环再生。

23、建设生态农业，巧设、增设食物链的目的是：

1、实现对量（物质）多级利用2、加强生物防治，控制有害物种的危害3、减轻污染，提高生态系统的抵抗稳定性。

24、农业生态系统的稳定性除了取决于本生态系统的自动节能力以外，还主要取决于人工控制（农民的生产活动）

25、一个生态系统的营养级越多，消耗的能量就越多，人类可利用的能量就越多。

26、为什么动物性食品的成本高？

因食物链延长，能量流失多，所以动物性食品的成本高。

27.任何生态系统都需要来自外系统的能量补充

28、岩石圈中的碳以无机盐（碳酸盐）形式贮存，所以不直接参与碳循环；

29、水圈中碳的主要存在形式是HCO3-。

；

30、大气中的碳以二氧化碳的形式存在。

31、碳循环为带有全球性性质的循环。

例1、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

简析：

W1、D1（只是上一个营养级的一少部分能量）代表下一个营养级所同化的能量（如是生产者，代表生产者所固定的能量）；A1、A2代表自身呼吸作用消耗的能量；B1、B2代表未被利用的能量；C1、C2流向分解者的能量；D1、D2流向下一个营养级的能量（用于自身生长、发育和繁殖的能量）（下一个营养所同化的能量；）

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

C．流入初级消费者的能量为（A2＋B2＋C2）

D．图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减

考点二　生态系统的物质循环

1．物质循环

（1）概念：

组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间不断地循环的过程（物质循环中的物质在循环过程中不会消失,有别于能量流动）。

（2）特点：

全球性、反复利用、循环流动。

（3）与能量流动的关系：

二者同时进行，相互依存，不可分割。

（4）意义：

通过能量流动和物质循环，使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。

2．碳循环

（1）无机环境中存在形式（也是无机环境中的起点）：

CO2和碳酸盐。

（2）生物群落中存在形式：

含碳有机物（主要）-（人体内的碳来自大气中的二氧化碳）。

（3）循环过程：

碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过呼吸作用（碳循环也需要水的参与）和微生物分解实现的。

（4）大气中的二氧化碳进入生物群落主要依赖于绿色植物的光合作用,因此从“C”的循环可见绿色植物是生态系统的基石。

（5）物质循环的关键环节是分解者的分解作用,缺少分解者生态系统中的物质循环是不能正常进行的.

（6）无机环境中的物质并不是只通过生产者进入生态系统的,还可通过化能合成作用.

（7）大力植树造林,会对温室效应起到缓解作用,彻底解决温室效应还应从控制源头做起-温室气体的排放.

（8）有一部分生物遗体没有被分解,转变成地下的石油和煤,这部分”C”暂时脱离循环,一经开采支到地面燃烧,仍可产生二氧化碳返回碳循环.

（9）碳出生物群落的途径（也是大气中二氧化碳的主要来源）

1.动植物的呼吸作用

2.微生物的分解作用

3.化石燃料的燃烧

（10）碳在生物体之间传递途径:

食物链

（11）碳在生物体内的存在形式：

含碳的有机物

（12）人类活动对碳循环干扰最大的是煤和石油等化石燃料的燃烧。

（13）能量流动与物质循环二者本质的区别：

能量流动，逐级递减，单向不循环，最终在环境中以热能的形式消失。

物质循环：

反复出现，反复利用，循环往复，不会消失。

（14）一般情况下，生态系统中物质流动的主要渠道是

（15）农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益为目的，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的，农田中往往不足以使农作物高产，加上农产品的源于系统的输出，其中氮元素等并不能都归还土壤，所以要施加氮肥等，这与物质循环不矛盾。

（16）生物圈是指地球上所有生物与其无机环境的总和，通过循环构成了一个物质自给自足的系统（这个系统仅指生物圈，其它的系统需要不断补充物质和能量才能维持平衡，不能自给自足。

）。

（17）判断不同土壤中的分解者能力的强弱标准：

给提高相同的环境条件，再提供相同的有机物，经过相同的时间后，检测土每块土壤中有机物的剩余量，用提供量减去剩余有机物的量的值，看哪个值最小，哪块土壤中的分解者的分解能力就越强，反之。

1．观察下面碳循环过程图，回答相关问题

（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。

（3）分析温室效应产生的原因

①化学燃料的大量燃烧，产生CO2。

②植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。

（4）概括物质循环的特点

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。

2．能量流动和物质循环之间的关系

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

以化学元素形式流动

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）

图示

易错警示　与物质循环有关的2个注意点

（1）物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。

碳循环与能量流动的关系是碳循环伴随着能量流动

（2）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。

　模型法判断碳循环中的各种成分

（1）首先找出两个成分之间具有双向箭头的，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。

其他各个成分都有箭头指向大气中的CO2库。

（2）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的是分解者，剩余的成分为消费者。

模型一

分析：

E为生产者；F、D、B都为消费者；C（CO2库没有箭头指向的其余都有箭头指向）为分解者；A（万夫所指的是CO2库）为大气中的CO2库。

模型二

分析：

A为生产者；B为消费者；C为分解者；D为大气中的CO2库。

模型三

分析：

A为生产者；C为消费者；B为分解者；D为大气中的CO2库。

模型四

分析：

A为生产者；B、C都为消费者；D为分解者。

1．生态系统的能量来自于生产者固定的太阳能，经食物链和食物网的传递，最终以热能形式散失。

2．输入第一营养级能量的四个去向：

一部分呼吸消耗以热能形式散失；一部分用于生产者自身生长、发育繁殖储存于有机物中；一部分随残枝败叶被分解者分解；另一部分则被初级消费者摄入体内流入第二营养级。

3．生态系统能量流动具有两个明显特点，即：

能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减，有效传

递率只有10%～20%。

4．组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，即生态系统的物质循环，具有全球性和循环流动的特点。

5．能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，相互依存，不可分割，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。

《生态系统的物质循环和能量流动》检测题

一、选择题（每小题2分，共50分）

1．当一条蛇捕食了一只青蛙后，从生态学角度看，下列叙述正确的是

A．完成了物质循环B．蛇破坏了生态平衡

C．青蛙不能适应环境D．青蛙的能量流向了蛇

2．在生态系统中有关食物链与能量流动的叙述，不正确的是

A．能量沿食物链流动是单向的

B．食物链越长，最高营养级上获得的能量越少

C.初级消费者越多,次级消费者获得的能量减少

D．生物种类越多，生态系统中的食物链越多

3．假若在一个与外界隔绝、没有食物的荒岛上，给你三只鸡（其中2只为母鸡）和40斤玉米，理论上分析，如何利用它们使你在此荒岛上生存的时间最长

A．先吃掉三只鸡，然后再吃玉米B．先吃尽玉米，然后再吃鸡

C．交替食用玉米和鸡D．用玉米喂养母鸡使之产蛋，吃之

4．稻田中农民要拔掉稗草，鱼塘中要不断清除肉食性的“黑鱼”，用生态学观点看，这是为了

A．保持生态平衡B．保持生物群落的单一性

C．调整能量在生态系统中流动的方向D．使物质能够尽快地循环流动

5．在一个生态系统中，已知初级消费者和次级消费者的个体数分别为N1、N2，个体平均重量是M1、M2，则下列四项中正确的是

A．N1·M1>N2·M2B．N1·M1=N2·M2C．N1·M1

6．由于“赤潮”的影响，一条4Kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，按能量流动效率20%计算，该杂食性鱼从出生到死亡，共需海洋植物

A．120㎏B．160㎏C．60㎏D．100㎏

7．在一定的时间内，某生态系统中的全部生产者固定的太阳能为a，全部消费者所同化的能量为b，全部分解者获得的能量为c，则A、B、c之间的关系是

A．a=b+cB．a>b+cC．ab=c

8．图中是以每个营养级生物的数量多少而绘制的金字塔，其中1、2、3分别代表第一、二、三个营养级的生物，下面哪条食物链与金字塔相符

①草②树③昆虫④兔⑤鸟⑥狼

A．①→③→⑤B．①→④→⑥

C．②→③→⑤D．①→③→⑥

9．以△形代表生态金字塔，当△等宽，下列组合中能量利用最充分的是

A．B．C．D．

10．在一片动植物种类繁多的森林中，消费者、分解者种类和数目基本稳定，那么下列哪项与之不相符

A．能量流动与物质循环保持相对稳定　　B．食物链和食物网保持相对稳定

C．各类生物所含的能量值变化较小　　D．各种群年龄组成维持增长型

11．右图是某生态系统的食物网示意图，甲一庚代表不同的生物．箭头表示能量流动的方向和食物联系。

下列叙述正确的是

A．此食物网中有六条食物链，丁占有四个不同的营养级

B．戊接受的太阳能是流经此生态系统的总能量

C．丙可利用的总能量小于乙和丁可利用的总能量之和

D．向此生态系统大量引人外来物种，可增强该系统的稳定性

12．请预测一段时期内，某食物链a→b→c中，a肯定比b具有

A．更大的个体体积B．更大的有机物干重C．更广阔的生存区域D．更多的个体数

13．关于物质循环的叙述正确的是

A．生产者与无机环境之间可以直接进行碳循环

B．消费者与无机环境之间可以直接进行碳循环

C．物质循环沿着食物链进行

D．不同的生态系统的物质循环在生态系统范围内独立地进行

14．在一个农田里最好使能量流向农作物，农民除草就是调整

A．作物和杂草间的关系B．生态系统的物质循环

C．生态系统的能量流动D．水和肥料的使用效率

15．如图是生态系统中能量流动图解的部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是

A．①表示流经生态系统内部的总能量

B．从能量关系看②＞③＋④

C．一般情况下，②为①的10％～20％

D．生物与生物之间吃与被吃的关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性

16．如图是某生态系统的食物网的示意图，要使最高营养级生物的产量最高，把能量集中引向最高营养级的食物链和生物E和C之间的关系分别是

A．A→B→C→E、捕食和竞争

B．A→B→E、竞争和捕食

C．A→D、竞争

D．A→E→C、捕食和竞争

17．右图为生态系统中碳循环示意图，图中甲、乙、丙含义都正确的一项是

A．甲为生产者、乙为分解者、丙为消费者

B．甲为消费者、乙为分解者、丙为生产者

C．甲为分解者、乙为生产者、丙为消费者

D．甲为生产者、乙为消费者、丙为分解者

18．目前地球大气的CO2浓度增高，由于温室效应，地球表面的温度也有所提高，这将导致土壤沙漠化等恶果，导致CO2增高的主要原因是

A．人口剧增，呼出CO2增多B．工业污染和自然资源的不合理利用

C．大量生物物种灭绝D．自然因素破坏了生态平衡

19．施用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一部分，可是在远离施药地区的南极，动物体内也发现了DDT，这种现象说明了

A．DDT是挥发性物质B．DDT已加入全球性的生物地化循环

C．考察队将DDT带到南极D．含DDT的动物曾经在施药地区生活过

20．在自然生态系统中，物质是能量的载体。

下列叙述正确的是

A．能量可驱动物质循环B．物质和能量可循环利用

C．能量只能在食物链中流动D．能量和生物数量金字塔均可倒置

21．根据下列自养生物合成有机物（CH2O）的反应式，推测三类生物在进化中出现的先后顺序，以及参与碳的生物地球化学循环的生物种类

Ⅰ：

蓝藻（需氧型）CO2＋2H2O（CH2O）＋O2＋H2O

Ⅱ：

红硫细菌（厌氧型）CO2＋2H2S（CH2O）＋2S＋H2O

Ⅲ：

硝化细菌（需氧型）2NH3＋3O22HNO2＋2H2O＋能量

2HNO3＋O22HNO3＋能量

CO2＋2H2O（CH2O）＋O2＋H2O

进化顺序：

①Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ②Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ③Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ

参与碳循环种类：

④Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ⑤Ⅰ、Ⅱ⑥Ⅰ

A．①⑤B．②④C．③④D．②⑥

22．在一个实验中，某研究者想测算一下一只菜青虫每天用于生长和发育的能量。

观察发现一只虫子平均一天吃2平方厘米菜叶。

为了估算方便，又做了以下一些测量：

W：

该菜叶每平方厘米平均干物质量　　　X：

每天每只虫子以热能的形式散失的能量

Y：

每天虫子粪便的干量　　Z：

每天每只虫子水和二氧化碳的排出量

根据这些数据，可估算出每天一只虫子用于生长发育的能量为

A．B＝2W－YB．B=W－Y－ZC．B=2W－XD．B=2W－X－Y

23．下图为生态系统能量流动示意图，下列等式中不可能成立的是

A．B2＝A（10%～20%）B．A＝F＋B1＋C1＋D1＋E1

C．A－（B1+B3）＝C1＋C2＋C3D．C3＝B2（80%～90%）

24．实验室里有一个封闭的生态球，已经维持了一年多，各类生物一直生活良好，后来仅仅移动了一下位置，生物就全死了。

它原来是放在

A．恒温培养箱里B．窗台上C．药品橱旁D．冰箱冷藏室里

25．下列哪个食物链（网）中鹰的个体数量最多

A．草→昆虫→青蛙→蛇→鹰B．草→昆虫→田螺→食虫鸟→鹰

C．D．

二、非选择题（每空2分，共50分）

26．下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。

Ｂ图是将Ａ图中的各营养级所含有的生物进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量（假设它不被下一营养级利用），e、e1、e2表示呼吸消耗量。

据图回答。

（１）如设种群Ｑ1、Ｑ2的个体数为Ｎ1、Ｎ2，平均每个个体所占的能量为Ｗ1、Ｗ2，那么，Ｎ1、与Ｎ2、Ｗ2之间的关系是_________________________________。

（２）每年流入这个生态系统的总能量是________________（用Ｂ图中的英文字母表示）。

（３）Ｂ图中的b1和d1表示______________________。

（４）若Ｐ和Ｑ同化作用固定能量的总量分别为480J/（cm2．a）、72J/（cm2.a），生物体内贮存的能量分别为200J/（cm2．a）和24J/（cm2．a）。

那么，能量从Ｐ传递到Ｑ的效率为____________。

27．根据右面碳循环示意图回答：

（１）从微观上看，过程③主要是在细胞内______中进行。

（２）岩石圈中的碳以____________形式贮存，所以不直接参与碳循环；水圈中碳的主要存在形式是______________。

（３）由图可知，碳循环为带有____________性质的循环。

（４）碳从无机环境进入生物群落的途径①是_________。

②表示的是________________关系；④表示___________________。

（５）参与过程④的生物新陈代谢类型是_____________和______________。

（６）碳循环与能量流动的关系是_________________。

28．下图表示某一生态系统中各种生物之间的关系，请分析回答：

（1）在此生态系统中，主要成分是。

此生态系统的主要功能是。

（2）作为一个生态系统，除图中已有成分外，还需要有。

（3）图中腐生细菌和真菌，在生态系统中属于成分，它们能为树木提供。

（4）如果一只鸟生存需要100m2的取食范围，那么一条蛇生存，至少需要m2的取食范围。

29．一位生态学家研究了一块玉米地的能量流动情况，得到如下数据。

·这块玉米地共收割玉米约10000株，质量为6000kg，其中共含碳2675kg

·这些玉米在整个生长过程中通过呼吸消耗的葡萄糖约2045kg

·1kg葡萄糖储存1.6×107KJ能量

·整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×1012KJ

（1）计算：

这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是___________，呼吸消耗的能量占所固定的太阳能总量的比例是____________；这块玉米田的太阳能利用率是_____________。

（2）根据计算，请画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量利用和散失的比例。

（4分）

例1、C

参考答案

1~5DCACA6~10BBCAD11~15CBACA16~20BDBBA

21~25BDDBC

26．（１）Ｗ1．Ｎ1＞Ｗ2．Ｎ2（２）P的b＋c＋d＋e（３）未被Ｑ2利用的能量；流向分解者的能量（４）15％

27．（１）线粒体（２）无机盐（碳酸盐）；HCO3-（３）全球性（４）光合作用；绿色植物与动物之间的营养；分解者的分解作用（５）异养需氧型；异养厌氧型（６）碳循环伴随着能量流动

28．

（1）树；物质循环和能量流动

（2）非生物的物质和能量（3）分解者；CO2、H2O和无机盐（4）500

29．

（1）1.4×1011KJ23.4%1.65%

（2）