内容正文:
核心素养测评
四十七 生态系统的结构与能量流动
(25分钟 28分)
【基础过关练】
1.(2分)下列有关生态系统结构的叙述,正确的是( )
A.每种生物在生态系统中只能处于一个营养级
B.动物都属于消费者,其中食草动物处于第二营养级
C.细菌都属于分解者,有的进行有氧呼吸,有的进行无氧呼吸
D.生产者主要是绿色植物,是生态系统的基石
【解析】选D。由于消费者可以从不同的生物获得能量,因此在生态系统中可以处在不同的营养级,A错误;动物大多属于消费者,其中食草动物处于第二营养级,也有少数营腐生生活的动物属于分解者,如蚯蚓、蜣螂,B错误;大部分细菌属于分解者,少数细菌如硝化细菌,能进行化能合成作用,是自养生物,属于生产者,有的细菌进行有氧呼吸(如醋酸菌),有的细菌进行无氧呼吸(如乳酸菌),C错误;生产者主要是绿色植物,能够进行光合作用制造有机物,是生态系统的基石,D正确。
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2.(2分)下列有关食物链和食物网的叙述,正确的是( )
A.食物链和食物网是生态系统中物质循环和能量流动的主要渠道
B.食物链、食物网及其作用的非生物环境构成了生态系统
C.若生态系统保持稳定,则其中的食物链和食物网就不会发生变化
D.生物的数量越多,构成的食物链和食物网就越复杂
【解析】选A。能量流动的传递途径是食物链和食物网,物质循环也以食物链和食物网为渠道,A正确;生态系统包括生物成分和非生物成分,食物链、食物网缺少分解者,B错误;在生态系统中,生物的迁入和迁出、群落演替等因素会导致食物链和食物网发生变化,C错误;生物的种类和数量越多,构成的食物链和食物网越复杂,D错误。
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3.(2分)如图曲线表示某生态系统中三个不同种群的生长繁衍情况。已知种群c是自养生物,下列说法不正确的是( )
A.该生态系统的结构除曲线所呈现的生物种类外,还应包括分解者和非生物的物质以及能量
B.种群b在第7~10年时间内个体数又上升是由于c的增加和a的减少
C.c是该生态系统中必不可少的成分
D.据曲线可知,b为初级消费者,a为次级消费者
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【解析】选A。该生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网),而曲线呈现的生物为生产者和消费者,加上分解者和非生物的物质以及能量构成生态系统的组成成分,A错误;种群b在第7~10年时间内个体数上升是由于c(食物)的增加和a(捕食者)的减少,B正确;c是生产者,是该生态系统中必不可少的成分,C正确;据曲线可知,c是生产者,a和b都是消费者,且b的数量先于a的数量减少和增加,说明b是初级消费者,a是次级消费者,则该生态系统的食物链可表示为c→b→a,D正确。
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4.(2分)(2025·广东八校联考)如图表示生态系统中生产者和初级消费者的能量类型和去向(d表示营养级中未被利用的能量)。下列相关叙述错误的是( )
A.在食物链中,各营养级获得能量的方式不同,但能量的用途相同
B.生产者用于生长、发育和繁殖的能量一定包含了b1
C.生产者到初级消费者的能量传递效率为(b1-粪便量)/(a1+b1+c1+d1)×100%
D.生物富集的渠道与能量流动渠道相同
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【解析】选A。在食物链中,各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同,如生产者是通过光合作用和化能合成作用利用光能或化学能将无机物转变为储存能量的有机物,而消费者是通过捕食获得储存能量的有机物进而利用同化作用得到能量,能量用途也不同,例如最高营养级没有流入下一营养级的能量,A错误;根据图示可知,b1是初级消费者摄入的能量,生产者用于生长、发育和繁殖的能量值是b1+c1+d1,所以生产者用于生长、发育和繁殖的能量值中一定包含了b1,B正确;b1为初级消费者摄入量,包括初级消费者的同化量和粪便量,所以生产者到初级消费者的能量传递效率为(b1-粪便量)/(a1+b1+c1+d1)×100%,C正确;生物富集的渠道与能量流动渠道相同,都是沿着食物链和食物网进行的,D正确。
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【加固训练】
某草原群落中存在一条食物链“草→兔→狐”,其中兔摄入的能量去向如图所示,图中①~⑦代表能量值,字母A~C代表能量类型。下列叙述错误的是( )
A.未利用的能量是指既没有流向分解者也未流向下一营养级的部分
B.兔和狐之间的能量传递效率可以用(⑤/②)×100%表示
C.①代表草通过光合作用积累的有机物部分
D.狐的能量去向与兔的不同是缺少了⑤
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【解析】选B。未利用的能量是指没有流向分解者、未流向下一营养级的部分、也未被呼吸作用消耗的能量,A正确;能量传递效率是相邻两个营养级同化量之比,②表示兔同化能量,而⑤表示被狐摄入的能量,不是狐同化的能量,所以不能用
(⑤/②)×100%代表兔和狐的能量传递效率,B错误;①表示兔摄入能量,是植物用于生长发育和繁殖的能量(同化量-通过呼吸作用以热能形式散失的能量),植物总光合作用的量-呼吸作用的量=净光合作用的量(通过光合作用积累的有机物部分),故①代表草通过光合作用积累的有机物部分,C正确;狐在该食物链中属于最高营养级,最高营养级的能量去向没有流向下一营养级的能量,⑤表示传递到下一个营养级的能量,故狐的能量去向与兔的不同是缺少了⑤,D正确。
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5.(2分)(2025·云南适应性测试)许多生态现象可以用下图模型表示,下列说法错误的是( )
A.若为某高山不同海拔的群落,Ⅲ为阔叶林,则Ⅱ可为针叶林
B.若为能量金字塔,则Ⅲ流向Ⅱ的能量大于Ⅱ流向Ⅰ的能量
C.若为某难降解化合物在生物体内的富集程度,则Ⅲ为最高营养级
D.若为种群增长型年龄结构,则Ⅰ为幼年个体数,Ⅲ为老年个体数
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【解析】选D。随着海拔的升高,温度下降,从而导致植被不同,若为某高山不同海拔的群落,Ⅲ为阔叶林,则Ⅱ可为针叶林,A正确;能量流动具有单向流动、逐级递减的特点,因此Ⅲ为第一营养级(能量最多),Ⅱ为第二营养级(能量次之),Ⅰ为第三营养级(能量最少),能量在相邻两个营养级间的能量传递效率为10%~20%,因此Ⅲ流向Ⅱ的能量大于Ⅱ流向Ⅰ的能量,B正确;生物富集是指生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度超过环境浓度的现象,营养级越高,某难降解的化合物含量越高,因此Ⅲ是最高营养级,C正确;增长型年龄结构中,幼年占比多,老年占比少,因此Ⅲ为幼年个体数,Ⅰ为老年个体数,D错误。
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6.(2分)对收获农作物后剩余的新鲜秸秆有四种科学处理方法:①作为肥料还田;②制沼气;③制成青贮饲料(切碎后进行发酵,可长期保存且保持营养和新鲜度);④培育菌菇类食品。关于这些方法的描述错误的是( )
A.方法①中秸秆的物质和能量被植物利用
B.与方法①相比,方法②提高了秸秆中能量的利用率
C.与秸秆焚烧相比,方法③可提高第一、二营养级之间的能量传递效率
D.方法④可使秸秆中的能量更多地流向人类
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【解析】选A。能量流动是单向的,方法①中秸秆的能量不能被植物利用,A错误;秸秆放入沼气池中发酵生产沼气,实现了物质的循环利用,可提高能量的利用率,B正确;青贮饲料是把新鲜的秸秆切碎后进行发酵,可长期保存且保持营养和新鲜度,是一种简单、可靠、经济的秸秆处理技术,经微生物发酵作用产生的能量可被牛羊充分利用,因此能提高第一、二营养级之间的能量传递效率,C正确;秸秆作为培养基培育菌菇类食品,菌菇类食品能被人类食用,故可使秸秆中能量更多地流向人类,提高了能量的利用率,D正确。
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7.(2分)(2024·黑吉辽高考改编)如图为某红松人工林能量流动的调查结果。此森林的初级生产量有很大部分是沿着碎屑食物链流动的,表现为枯枝落叶和倒木被分解者分解,剩余积累于土壤。据图分析,下列叙述正确的是( )
注:植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量,其包括净初级生产量和自身呼吸消耗的能量。
A.E是太阳照射到生态系统的能量
B.E2属于未被利用的能量
C.E3占净初级生产量的36%
D.E3积累于土壤,最终回到树木中
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【解析】选C。E是生产者固定的太阳能,A错误;E2属于呼吸作用散失的热能,B错误;E3占净初级生产量的18×1010÷(50×1010)×100%=36%,C正确;能量是单向流动、无法循环的,因此E3不会再回到树木中,D错误。
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【思维进阶练】
8.(3分)(2024·安徽联考)生态学家调查某人工鱼塘生态系统中能量流动([105 J/(m2·a)])的部分情况如表所示, 该生态系统中的初级消费者以生产者和人工投入的饵料为食。下列有关说法错误的是( )
A.流经该人工鱼塘的总能量为920×105 J/(m2·a)
B.初级消费者粪便中的能量属于由生产者流向分解者的能量
C.第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量为70×105 J/(m2·a)
D.若该鱼塘生态系统较长时期内没有能量输入, 则会崩溃
项目 生产者
固定 人工
饵料 初级消费者摄入 初级消费者粪便 初级消费者呼吸消耗
能量 280 640 210 80 60
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【解析】选B。
解题关键:清晰能量流动关系,排除干扰项。可先画出能量流动关系图,再根据公式计算。
A项 流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和人工投入的饵料中的能量=(280+640)×105 J/(m2·a)=920×105 J/(m2·a) 正确
B项 初级消费者粪便中的能量属于由生产者和饵料流向分解者的能量 错误
C项 第二营养级的同化量为摄入量-粪便中的能量,
即(210-80)×105 J/(m2·a)=130×105 J/(m2·a),第二营养级呼吸消耗能量为60×105 J/(m2·a),第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸消耗能量=70×105 J/(m2·a) 正确
D项 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,因此若生态系统较长时期内没有能量输入,这个生态系统就会崩溃 正确
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【易错警示】
(1)流经某些人工生态系统的总能量除生产者固定的太阳能外,还包括人工投喂的饲料等有机物中的能量。
(2)某些自养型细菌可以通过化能合成作用固定能量。
(3)从长远来看,生态系统中的能量最终都以热能的形式散失。
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【加固训练】
科研人员调查了某人工鱼塘一年的能量流动相关数值,其中部分能量数值如下表所示,下列叙述正确的是( )
A.流经该人工鱼塘的总能量为1×107 kJ
B.鱼流向分解者的能量为3×105 kJ
C.鱼用于生长发育繁殖的能量为5×105 kJ
D.第一营养级到第二营养级的能量传递效率为15%
种类 生产者固定 饲料投入 鱼摄入 鱼粪便 鱼呼吸
数值(×105 kJ) 100 20 18 3 10
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【解析】选C。流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和人工投入的饵料中的能量,为(100+20)×105=1.2×107 J/(m2·a),A错误;鱼的同化量=18-3=15×105 kJ,鱼的同化量等于呼吸消耗、流向分解者、流向下一营养级的能量和未利用的能量,根据表格信息无法知道鱼未利用的能量和流向下一营养级的能量,因此,流向分解者的能量无法计算出来,B错误;鱼的同化量=摄入量-粪便量=(18-3)×105=15×105 kJ,该部分能量等于呼吸消耗和用于自身生长、发育和繁殖的能量,因此鱼用于自身生长、发育和繁殖的能量为(18-3-10)×105=5×105kJ,C正确;表格中显示生产者固定的能量为100,鱼的同化量为18-3=15,其同化量中有一部分来自饲料,因此无法计算第一营养级到第二营养级的能量传递效率,D错误。
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9.(3分)(2025·南阳模拟)稻田养蟹是我国稻作区重要的生态农业模式。图中的X、Y、Z代表稻作区“水稻→昆虫→河蟹”这条食物链中的三种生物。下列叙述错误的是( )
A.图中的 X、Y、Z分别代表河蟹、昆虫、水稻
B.该图体现了该生态系统的负反馈调节特点
C.昆虫同化的能量可以通过自身的遗体残骸和粪便流向分解者
D.河蟹捕食稻田昆虫,可减少昆虫对水稻的取食,增加水稻产量
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【解析】选C。当X增加时,Y减少,因此Y的营养级比X低,当Z增加时,Y增加,因此Y比Z的营养级高,由此可知Z→Y→X,由此可知图中的X、Y、Z分别代表河蟹、昆虫、水稻,A正确;负反馈调节是指某一成分的变化所引起的一系列变化抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化,负反馈调节使得系统回归平衡,该图体现了该生态系统的负反馈调节特点,B正确;昆虫同化的能量可以通过自身的遗体残骸和河蟹的粪便流向分解者,C错误;河蟹捕食稻田昆虫,可减少昆虫对水稻的取食,从而增加水稻产量,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分,D正确。
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10.(8分)为充分发挥鱼塘的生产效益,对某人工养殖草鱼、白鲢的鱼塘生态系统能量流动进行研究(如图所示,能量单位为:J·cm-2·a-1)。请回答下列问题。
(1)(1分)如图所示,A代表___________________。
【解析】(1)流经该生态系统的总能量包括由生产者固定的太阳能和输入的有机物中的能量,其中主要是由生产者固定的太阳能。分析图示,各营养级的能量去路中已经包含流入下一营养级的能量(最高营养级除外)、呼吸作用消耗的能量和未被利用的能量,没有标注的只剩分解者分解的能量,即为A。
分解者分解的能量
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(2)(2分)植食性动物的能量有__________(J·cm-2·a-1)传递到肉食性动物体内。
【解析】(2)要求植食性动物传递给肉食性动物的能量,必须先求出肉食性动物具有的能量,肉食性动物具有的能量为0.05+2.1+5.1+0.25=7.5(J·cm-2·a-1),其中有机物输入的能量为5(J·cm-2·a-1),来自植食性动物的能量为7.5-5=2.5(J·cm-2·a-1)。
(3)(2分)除添加的饲料外,池塘中草鱼以水草为食,白鲢以绿藻和水草为食,草鱼与白鲢的种间关系是_____________。若调查鱼塘中草鱼、白鲢的种群密度,最好采用的方法是_______________。
【解析】(3)草鱼与白鲢具有共同的食物来源水草,因此二者具有种间竞争的关系。草鱼具有较强的运动能力,因此调查鱼塘中草鱼的种群密度,最好采用标记重捕法。
2.5
种间竞争
标记重捕法
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(4)(1分)为有利于养殖的鱼充分利用池塘资源,从每种生物所占据的相对稳定的_____________考虑,引进了适量的青鱼、鱿鱼及其相应食源生物等。这样在增加池塘产量的同时,还增强了池塘的生态平衡和稳定性。
【解析】(4)每种生物的生态位是相对固定的,包括食物、栖息场所等,因此为有利于养殖的鱼充分利用池塘资源,从每种生物所占据的相对稳定的生态位考虑,引进了适量的青鱼、鱿鱼及其相应食源生物等。
(5)(2分)进一步利用池塘空间建立“桑基鱼塘”。与前期简单鱼类养殖相比,桑基鱼塘的生产模式导致生态足迹的变化趋势是_________。
【解析】(5)“桑基鱼塘”等生产方式能实现废弃物资源化,从而有效减小生态足迹,因此与前期简单鱼类养殖相比,桑基鱼塘的生产模式导致生态足迹的变化趋势是减小。
生态位
减小
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