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生物
必修3 稳态与环境
学案35 生态系统的能量流淌和物质循环
题号
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11
选项
一、单项选择题
1．某弃耕地杂草丛生，生活着田鼠、黄鼬等动物，下列有关说法正确的是( )
A．杂草、田鼠和鼬构成了生物群落
B．用样方法可以调查某种田鼠的种群密度
C．草→鼠→鼬这条食物链中，第三养分级含有的能量最少
D．同种田鼠的不同个体通过生存斗争实现共同进化
解析：生物群落是指确定区域内各种群的总和，该弃耕地上还应当有分解者，它与生产者和消费者一起才能构成生物群落，A错误。田鼠的种群密度调查应实行标志重捕法，B错误。食物链中养分级别越高，所含能量越少，草→鼠→鼬这条食物链中，鼬含有的能量最少，C正确。共同进化是指不同物种之间，生物与无机环境之间的共同进化，不仅指种群内的个体共同进化，D错误。
答案：C
2．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( )
散失散失
A．该生态系统第一养分级同化的能量至少为400
B．其次养分级用于生长、发育和繁殖的能量是100
C．能量由其次养分级到第三养分级的传递效率是20%
D．该生态系统第三养分级同化的能量是15
解析：由图可知A为其次养分级的摄入量(100)，B为其次养分级的同化量＝A－20＝80，按20%的传递效率，则第一养分级同化的能量至少为400，A正确。除去D(呼吸作用以热能形式散失)后的C为净同化量，即其次养分级用于生长、发育和繁殖的能量(30)，B错误。由于C中的15为次级消费者的摄入量，没有其他条件算出次级消费者的同化量，因此C、D错误。
答案：A
3．某同学绘制了如图所示的能量流淌图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述中不正确的是( )
A．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)
B．由第一养分级到其次养分级的能量传递效率为D1/W1
C．流入初级消费者体内的能量可表示为(A2＋B2＋C2)
D．图解表明能量流淌的特点是单向流淌、逐级递减
解析：生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋D1)，A1呼吸作用消耗，B1未被利用，C1流向分解者，而D1＝A2＋B2＋C2＋D2是流入下一养分级的能量，A正确；由第一养分级到其次养分级的能量传递效率为D1/A1＋B1＋C1＋D1＝D1/W1，B正确；流入初级消费者的能量为D1＝(A2＋B2＋C2＋D2)，C错误；图解表明能量流淌的特点是单向流淌、逐级递减。D正确。
答案：C
4．下图表示某生态系统的能量流淌模型(能量单位：kcal·m－2·a－l)。下列叙述错误的是( )
A．图中太阳鱼属于第三或第四养分级，其与双翅目幼虫的种间关系是捕食和竞争
B．浮游藻类同化的能量，大部分用于自身呼吸消耗，少数用于自身的生长发育和繁殖
C．假如除去该生态系统中的双翅目幼虫，鲈鱼的产量将增加
D．浮游藻类与浮游动物之间的能量传递效率为12.16%
解析：在生态系统的能量流淌模型中，太阳鱼属于第三或第四养分级，太阳鱼的部分食物来源于双翅目幼虫，所以太阳鱼与双翅目幼虫之间具有捕食关系，太阳鱼与双翅目昆虫又都以浮游动物为食，所以两者之间又存在竞争关系，A正确。生物同化的能量除了一部分流向下一养分级和分解者外，大部分用于自身呼吸消耗，少数用于自身的生长发育和繁殖，B正确。假如除去该生态系统中的双翅目幼虫，能量损耗削减，鲈鱼的产量将增加，C正确。浮游动物与摇蚊蠕虫以浮游藻类为食，图中浮游动物从浮游藻类那里摄入量为900，因此浮游藻类与浮游动物之间的能量传递效率应小于12.16%，D错误。
答案：D
5．下图为生态系统中碳循环的部分示意图，下列说法不正确的是( )
A．物质循环伴随着能量的流淌
B．能完成该循环的生物确定含有叶绿体和线粒体
C．AB所示的物质循环具有全球性
D．进行A过程的生物是自养型生物
解析：物质循环和能量流淌是同时进行的，能量是物质循环的动力，物质是能量的载体，A正确；原核生物如蓝藻、硝化细菌等可以完成图示过程，但不具备叶绿体和线粒体，B错误；物质循环具有全球性，C正确；能进行A过程将二氧化碳转化为有机物的生物是自养型生物，D正确。
答案：B
6．如图是生态系统中碳循环示意图，图中“→”表示碳的流淌方向。以下叙述正确的是( )
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
解析：依据几种成分之间的关系可推断，C为大气中的CO2库，D是生产者，A、B、E分别是初级消费者、次级消费者和三级消费者，F是分解者。在生物群落内碳元素的传递形式是有机物，A错误。依据字母表示的各种成分的含义可知，D→A→B→E构成了一条食物链，B正确。F是分解者，不构成食物链，C错误。消费者和分解者之间不存在竞争关系，D错误。
答案：B
7．在英国的一个乡村，三叶草是牛的主要饲料，三叶草传粉受精靠土蜂，土蜂的天敌是田鼠，田鼠不仅喜食土蜂的蜜和幼虫，而且经常捣毁土蜂的蜂巢，土蜂的多少直接影响三叶草的传粉结籽，猫是田鼠的天敌。下列叙述错误的是( )
A．三叶草属于第一养分级
B．多养猫可以提高三叶草的产量
C．可用标志重捕法调查该生态系统中各种动物的种群数量变化
D．田鼠等消费者的存在可加快该生态系统的物质循环
解析：该生态系统中，部分活动范围不固定，范围大的动物可以用标志重捕法调查种群数量变化，部分活动范围比较固定的可以用样方法，部分微生物可以接受显微计数法调查种群数量变化。
答案：C
8.下图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流淌方向。下列叙述不正确的是( )
A．在碳循环过程中，同时伴随着能量流淌
B．由于某种缘由造成图中E生物数量大量削减，推想短期内与之相邻的两个养分级生物数量发生的变化是D增多，F削减
C．该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B
D．A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，F→B以含碳有机物的形式进行流淌
解析：分析图形，A、B、D、E、F均有箭头指向C，则C是无机环境中的二氧化碳库。A、C之间为双向箭头，A为生产者。A、D、E、F均有箭头指向B，则B为分解者，D、E、F为消费者。图示中包含的食物链为A→D→E→F，故E削减，短时间内D增多，F削减。碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式循环，在生物群落内部是以含碳有机物的形式流淌。
答案：C
9．图为生态系统中碳循环示意图，箭头表示循环方向。下列相关叙述中正确的是( )
A．图中甲、乙、丙、丁构成了一个生态系统
B．图中②③④过程均可表示不同生物的呼吸作用
C．缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行
D．由于呼吸作用的消耗，丁对食物的同化量远小于摄入量
解析：从图示中可以得出，乙为生产者，丙、丁为消费者，甲为分解者，甲、乙、丙、丁构成一个生物群落，而不是一个生态系统，A错误；图中②表示植物的呼吸作用，③、④表示的不是呼吸作用，而是物质与能量从上一级流向下一级，B错误；甲为分解者，是连接生物与非生物的桥梁，不能缺乏，C正确；同化量＝摄入量－粪便量，同化量少于摄入量是由于有一部分能量在粪便中，没有被生物同化利用，D错误。
答案：C
10．一只羊在一年内吃了100 kg的草，排出20 kg的粪，长了10 kg的肉(不考虑其他散失)，下列有关说法不正确的是( )
A．该羊一年的同化量是80 kg
B．第一养分级到其次养分级的能量传递效率为10%
C．20 kg的粪属于羊未同化的能量
D．该羊一年的呼吸量是70 kg
解析：羊一年的同化量＝摄入量－粪便量＝80 kg。粪便是羊未同化的能量。羊一年的呼吸量＝同化量－有机物积累量＝70 kg。题干中未指出草的同化量，故不能计算出第一养分级到其次养分级的能量传递效率。
答案：B
11．美国的生态学家奥德姆对佛罗里达州的银泉进行了生态系统养分级和能量流淌的调查，下表是调查结果。表中的①～④分别表示不同的养分级，⑤为分解者。表中NP＝GP－R。下列叙述中不正确的是( )
养分级
生物同化作用所
固定的能量/GP
生物体贮存着
的能量/NP
生物呼吸消耗
的能量/R
①
15.91
2.68
13.23
②
871.27
369.69
501.58
③
0.88
0.34
0.54
④
141.20
62.07
79.13
⑤
211.85
19.26
192.59
A.②→⑤→④→①→③构成了唯一一条食物链
B．由NP可知被调查时刻该生态系统的能量输入大于输出
C．能量在第三、四养分级间的传递效率约为5.5%，低于10%，也是有可能的
D．④的粪便中所含能量不是其GP的一部分
解析：⑤是分解者，不参与构成食物链，A错误；题干中NP＝GP－R，NP都大于零，故能量的输入大于输出，B正确；能量的传递效率一般是10%～20%，但是有些养分级之间能量传递的效率可低于10%，或高于20%，C正确；生物体粪便中的能量是未被自身同化的能量，属于上一养分级的能量，D正确。
答案：A
二、非选择题
12．在澳大利亚某草原上生活着一群澳大利亚蜜罐蚂蚁、灰仓鼠、蛇、野兔、鹰以及澳大利亚特有物种大袋鼠、袋獾(有袋类肉食动物，主要以地面小动物如蛇、兔等为食)等动物。
(1)草原上的上述各类动物和植物能否构成生物群落？________。
(2)设某段时间内植物固定的总能量为2.4×104 kJ，且能量以食物链平均支配。此时，若当蛇灭亡后，鹰所获能量大约为蛇灭亡前的________倍。(能量传递效率按10%计算，结果保留1位小数)
(3)与兔一样，灰仓鼠也具有“狡鼠三窟”的特点，某些“狡鼠”在捕获过之后，很难再一次捕获。因此在用标志重捕法最终计算时的数据值将________。(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)
(4)为争辩蚂蚁和啮齿动物在种子利用上的种间关系，生态学家在某沙漠中建立了3个试验区，统计如下表。请补充填写表格内“________”处内容，通过试验，得出的结论是
________________________________________________________________________。
解析：(1)生物群落是确定自然区域内各种生物种群的总和，草原上的上述各类动物和植物不能构成生物群落。(2)该食物网中有8条食物链，由于生产者的能量在食物链中平均支配，即每条食物链各获得1/8，因此鹰的能量为(1/8×10%×10%＋1/8×10%×10%×10%＋1/8×10%×10%＝21/8 000)×2.4×104 kJ，当蛇死亡后，食物网中剩下六条食物链，每条食物链中从生产者中获得能量为1/6，因此鹰的能量为(1/6×10%×10%＋1/6×10%×10%＝1/300) ×2.4×104 kJ。所以鹰获得的能量是蛇死亡前的1/300÷21/8 000≈1.2倍。(3)个体总数N＝(初次捕获标记数M×再次捕获个体数n/重捕的标记个体数m)，分母(重捕的标记个体数)变小，在用标志重捕法最终计算时的数据值将偏大。(4)依据试验对比原则，试验组Ⅱ处理方法：移走全部的蚂蚁群，并围栏，通过试验，试验组Ⅰ蚂蚁群数量增加，试验组Ⅱ啮齿动物数量增加，得出的结论是蚂蚁和啮齿动物(在种子利用上)存在竞争关系。
答案：(1)不能(否) (2)1.2 (3)偏大
(4)移走全部的蚂蚁群，并围栏 蚂蚁和啮齿动物(在种子利用上)存在竞争关系
13.下图为某生态系统的生物群落及无机环境的碳流淌示意图，其中甲、乙、丙为生态系统中的三种组成成分，A～D代表4种动物。请分析回答下列问题：
(1)该生态系统的分解者是________。大气中CO2的来源除图中所示还包括__________________________。
(2)写出图中存在的食物链(网)：
(3)群落中4种动物的分层现象与食物和________有关。
(4)当生态系统处于相对稳定状态时，各生物种群的数量均接近________值。若某种缘由造成了生物C灭亡，其他生物数量发生较大波动后又渐渐趋于稳定，其缘由是该生态系统具有________________。
(5)人为因素导致图中________的大量削减，是导致温室效应的缘由之一。
解析：分析图可知，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者。(1)该生态系统的分解者为丙；大气中的CO2来自生物的细胞呼吸，部分来自于化石燃料燃烧释放。(2)甲为生产者；依据能量大小和规律，则A为初级消费者，B、C能量相当，同为次级消费者，D为三级消费者。(3)群落结构中的分层，一是与食物分布有关，二是与栖息环境有关。(4)在生态系统处于相对稳定状态时，其范围内的种群数量也相对稳定，若由于某些因素的影响，导致某些物种消逝或数量降低，过一段时间后，生态系统又会达到新的稳定状态，这体现了生态系统的自动调整力气。(5)假如植物被大量破坏，则大气中的CO2不能被利用，会导致温室效应，影响生物的生存。
答案：(1)丙 化石燃料的燃烧 (2)
(3)栖息环境 (4)K(环境容纳量) 自动调整力气 (5)甲
14．调查争辩是进行科学探究的常用方法。某学校争辩性学习小组为了争辩生态系统结构和功能的关系，对某野外四个物种在一天中的平均活动时间(活动时间以%表示)进行观看和记录，结果如下表。
休息
与其他物种关系
进食
其他
活动
物种甲
20%
15%追赶物种乙
55%吃植物
10%
物种乙
20%
25%被物种甲追赶
45%吃植物
10%
物种丙
75%
15%吃物种甲
10%
物种丁
75%
20%吃物种丙
5%
(1)组成一个典型的生态系统，除表中涉及的成格外，还应有________________________________________________________________________。
画出该生态系统中可能的食物网。
无机环境中的碳主要是通过________作用进入该食物网的。
(2)下图是该生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图。
图中的A表示物种甲同化的能量，则C、D表示的含义分别为____________________、________________________。
解析：(1)物种甲、物种乙吃植物，因此属于初级消费者；物种丙吃物种甲，物种丁吃物种丙，据此即可写出养分结构。一个典型的生态系统成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。碳元素从无机环境进入生物群落是从生产者的光合作用开头的。(2)图中的A表示物种甲同化的能量，则C、D表示分解者利用的能量和通过呼吸作用散失的能量。
答案：(1)非生物的物质和能量(非生物成分)、分解者
植物物种甲→物种丙→物种丁物种乙 光合
(2)分解者利用的能量 通过呼吸作用散失的能量
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