3.3生态系统的物质循环【分层练】2026-2027学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第三节 生态系统的物质循环 学科网（北京）股份有限公司 1.氮循环是生物圈物质循环的重要组成部分，对人类和其他生物都具有重要意义。氮在自然界中以多种形式存在，主要有氮气、氮氧化物、铵态氮、硝酸盐、亚硝酸盐，以及各种含氮有机化合物等。它们在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈之间不断迁移变化。下列叙述错误的是（ ） A.氮循环是指氮元素在生物群落和无机环境之间循环往返 B.在生物地球化学循环中，除氮、碳循环外，氢、氧等元素也在循环 C.施用的含氮有机肥被植物直接吸收后，可以加快氮循环速率 D.根瘤菌、硝化细菌等微生物对氮循环具有重要的作用 2.由于DDT严重危害生物的健康且不易降解，许多国家禁用DDT。但DDT能杀灭按蚊，有效控制疟疾的传播，因此2006年世界卫生组织宣布允许非洲国家重新使用DDT，使得非洲疟疾的新增病例大幅下降。下列叙述不合理的是（ ） A.喷施低浓度的DDT，也会在生物体内积累 B.DDT不易降解，不会在生物圈中大面积扩散 C.在严格管控的情况下，DDT可以局部用于预防疟疾 D.与第二营养级相比，第三营养级生物体内的DDT含量更高 3.氮循环过程如图所示，下列叙述错误的是（ ） A.大气中的氮必须通过Ⅰ过程才能被大多数生物利用 B.生态系统中氮流出的主要途径是Ⅱ过程 C.部分土壤微生物合成的脲酶能在Ⅲ过程中发挥作用 D.氮循环是指氮气在生物群落和非生物环境之间不断循环流动 4.生物圈中的物质循环主要包括碳循环、氮循环与磷循环等。由于化合物性质不同，氮循环与磷循环的全球性弱于碳循环。下列叙述正确的是（ ） A.生物圈中的碳循环、氮循环与磷循环通常以化合物形式进行循环 B.生物圈中物质循环通常在生产者、消费者、分解者之间进行循环 C.微生物可将土壤中难利用的磷转成可利用的离子而促进磷循环 D.生物群落中各种生产者固定的能量伴随物质循环而进行循环流动 5.氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分，每年通过人类活动新增的“活性”氮导致全球氮循环严重失衡，引起水体富营养化等一系列环境问题。下图是生态系统的氮循环过程示意图，下列叙述错误的是（ ） A.在生物群落中，氮主要以蛋白质、核酸等有机物的形式流动 B.氮主要通过生产者、消费者、分解者的呼吸作用返回大气中 C.图中的有机氮需要经微生物的分解作用才能被植物吸收利用 D.因工业固氮导致e<a+b+c+d，是造成水体富营养化的原因之一 6.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。下列叙述正确的是（ ） A.生物富集使相关物质的循环不具有全球性 B.水绵对氮元素的大量吸收属于生物富集现象 C.生物富集的物质易被生物体吸收和排出体外 D.铅、镉等会沿着食物链不断在生物体内聚集 7.碳中和是指CO2吸收量和CO2排放量达到平衡，实现CO2的“零排放”。研究碳循环是实现“碳中和”的重要基础。下列相关叙述正确的是（ ） A.碳在生物群落与非生物环境之间的循环形式主要是二氧化碳，在生物群落内部的传递形式主要是蛋白质、糖类、脂质、核酸等生物大分子 B.二氧化碳从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程叫作碳循环，碳循环具有全球性 C.碳循环具有全球性和循环往复运动的特点并且碳在生态系统的各成分之间的传递是双向的 D.化石燃料的大量燃烧会导致大气中CO2浓度升高，节能减排是实现碳中和的重要措施 8.如图为某生态系统碳循环的示意图，其中字母a～d表示生态系统的组成成分，数字代表循环途径。下列有关叙述正确的是（ ） A.碳循环是指CO2在无机环境和生物群落间的循环 B.图中的b能加快该生态系统的物质循环和能量流动 C.a、b、c参与构成的食物链，一般都不超过五个营养级 D.若将图中d改为热能，则该图可以表示该生态系统的能量流动 9.某森林生态系统碳循环过程如图所示，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中存在捕食关系的生物。下列有关叙述错误的是（ ） A.乙和丁是物质循环中连接生物群落和非生物环境的重要成分 B.丙中的碳主要以有机物的形式传递，丙可促进物质循环 C.图中B和C为第二营养级，D为第二或第三营养级 D.乙、丙、丁中的碳可能通过非细胞呼吸的方式释放到甲中 10.某学校内小池塘出现了富营养化的现象，校内学习小组拟以香蒲（挺水植物）和金鱼藻（沉水植物）为主要植物对其进行治理，下列叙述错误的是（ ） A.引入香蒲进行治理可能与其发达的根系可高效吸收氮、磷等有关 B.C、N等元素在学校小池塘生态系统内部就可实现反复循环，无需与外界进行交换 C.研究某水域中金鱼藻与其天敌之间的关系属于群落水平的研究 D.香蒲与金鱼藻形成立体净化体系，还可引入适量滤食性鱼类，以增强生态系统的稳定性 11.如图为生态系统中氮平衡示意图，以下说法正确的是（ ） A.大气中的N2可以通过豆科植物的固氮作用进入生物群落 B.氮在生物群落与非生物环境间主要以气体形式进行循环 C.物质循环具有富集现象，随着食物链的延长，各物质在生物体内的积累量均增加 D.氮元素以含氮有机物的形式在生物群落中沿着食物链和食物网传递 12.铅是一种毒性很强的化学元素，原本以比较稳定的形式存在于环境中，但人类活动加速了铅的循环，改变了铅在环境中的分布。如图表示某地水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图。下列有关叙述正确的是（ ） A.铅在浮游生物体内的浓度高于环境中的浓度不属于生物富集 B.非生物环境中的铅只能通过生产者进入生物群落，通过分解者回归非生物环境 C.铅的循环和碳循环不同，不具有全球性 D.铅在生物体内不易被排出，可能对顶级捕食者产生严重危害 13.如图为水环境中碳循环的部分过程，下列相关叙述错误的是（ ） A.水体中的溶氧量多少与藻类的呼吸作用和光合作用有关 B.能量作为动力，实现物质不断地在生物群落和非生物环境之间循环往复 C.碳循环中的碳指CO2，物质循环具有全球性 D.据图分析，从物质循环的角度看，藻类碳元素的根本来源是大气中的CO2 14.土壤小动物对动植物遗体的分解起着重要作用。下列关于土壤小动物的叙述错误的是（ ） A.调查身体微小、活动力强的小动物数量常用取样器取样法 B.土壤中小动物类群的丰富度高，则该类群含有的物种数目多 C.土壤小动物呼吸作用产生的二氧化碳不参与生态系统中的碳循环 D.土壤小动物的代谢活动会影响土壤肥力，进而影响植物生长 15.某种生长在贫瘠土壤条件下的食虫植物能从捕获和消化的昆虫中获得土壤中缺乏的氮素，与之相关的氮素流动情况如图所示，下列叙述错误的是（ ） A.该食虫植物根毛细胞可从普通土壤通过主动运输吸收氮素 B.该食虫植物需产生酶来获取昆虫体内蛋白质中的氮素 C.昆虫的氮素可流向食虫植物，说明该植物属于消费者 D.贫瘠条件下的某些植物可能通过微生物间接获得氮素 16.某湖泊早年受周边农业和城镇稠密人口的影响，常年处于CO2过饱和状态。经治理后，该湖泊生态系统每年的有机碳分解量低于生产者有机碳的合成量，实现了碳的零排放。下列叙述错误的是（ ） A.碳循环和汞、铅、镉等重金属的循环都具有全球性 B.在湖泊生态修复过程中，适度提高水生植物的多样性有助于碳的固定 C.湖泊沉积物中有机碳的分解会随着全球气候变暖而加剧 D.水生消费者对有机碳的利用，直接缓解了碳排放 17.生态系统氮循环的部分过程如图所示，其中①~⑥表示含氮物质的转化或者传递。植物一般只能吸收利用、等含氮无机盐，无法直接吸收有机物中的氮。人类活动导致全球氮循环严重失衡，会引起水体富营养化等一系列环境问题。下列叙述正确的是（ ） 注：过程②为硝化细菌的硝化作用；过程⑥为反硝化作用（相关生物将、还原成N2）。 A.生态系统的氮循环指N2转化为含氮无机盐，再经反硝化作用形成N2的过程 B.参与过程①②的生物都属于生物类群A，该成分构成生态系统的基石 C.污染严重的水体中，参与过程⑥的微生物代谢活跃时会加速水体富营养化 D.过程③④主要通过含氮有机物完成，过程⑤能将氮元素返还至非生物环境 18.生态系统的物质循环具有全球性，并且时刻发生在我们身边。下列有关碳循环的叙述，错误的是（ ） A.通过光合作用或化能合成作用，大气中的CO2转化为含碳有机物 B.生产者合成的含碳有机物被消费者利用，实现了碳向动物体内的流动 C.微生物对各营养级水平中含碳有机物的分解作用，是实现碳循环的关键环节 D.生物群落中，参与碳返回非生物环境过程的生物只有消费者和分解者 19.某同学画出三幅表示生态系统碳循环的示意图，下列分析正确的是（ ） A.碳循环中只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，所以三幅图中生产者都是A B.图甲中D能将动植物的遗体等分解成无机物 C.图乙中A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是CO2 D.图甲、图乙、图丙表示完整的碳循环，不需要再补充 20.是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。下列叙述错误的是（ ） A.在碳循环过程中，同时伴随着能量流动 B.由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少 C.该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B D.在A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在F→B过程中以含碳有机物的形式进行流动 21.氮循环对维持生态系统正常功能非常重要。如图为生态系统中生物群落与环境间氮循环部分过程简图，其中数字①～⑧表示不同过程。 （1）氮循环中植物、蓝细菌和进行硝化作用的硝化细菌均为生产者，据图可知，氮元素进入生产者的物质形式有__________。硝化细菌可以将硝化作用中释放的能量转化为______。 （2）生态系统中氮循环伴随着能量流动，与能量流动不同，氮循环具有的特点是___________。分解者是生态系统的重要组成成分，据图分析其在氮循环中的主要作用是__________。 （3）反硝化细菌在缺氧条件下可将转化成N2。农田中耕松土有利于作物增产，主要与促进图中过程________有关（填写数字）。大豆田不需要大量施用氮肥，原因是____。 （4）生产中氮肥过量使用会导致淡水中藻类大量繁殖，并破坏淡水生态系统，这表明生态系统的________有一定限度。生产中常将作物秸秆等掩埋沤肥后还田，这样增加了能量的_______。 答案以及解析 1.答案：C 解析：A、物质循环是指元素在生物群落和无机环境之间循环往返，A正确； B、组成生物体的碳、氢、氮、氧、磷、硫等元素都在不断进行着从非生物环境到生物群落，从生物群落到非生物环境的循环过程，B正确； C、含氮有机肥必须被微生物分解为含氮无机盐后才能被植物吸收利用，C错误； D、根瘤菌的固氮作用、硝化细菌的化能合成作用，都能参与氮循环，D正确。 故选C。 2.答案：B 解析：A、DDT难以被生物分解，会沿食物链发生生物放大，低浓度喷施后依旧会在生物体内持续积累，A正确； B、DDT化学性质稳定、不易降解，可随大气、水体环流在全球生物圈大范围扩散，属于全球性污染物，B错误； C、严格管控使用范围、剂量、频次，仅在非洲局部区域用于杀灭按蚊防控疟疾，是世卫组织允许的使用方案，C正确； D、DDT存在生物放大现象，营养级越高，体内污染物富集浓度越高，第三营养级生物DDT含量高于第二营养级，D正确。 故选B。 3.答案：D 解析： D（×）氮循环是指氮元素在生物群落和非生物环境之间不断循环流动。 4.答案：C 解析：A、生物圈中的碳循环、氮循环与磷循环通常以元素形式进行循环，A错误； B、物质循环是在生物群落与无机环境间进行的，而非局限于生物群落，B错误； C、土壤中难利用的磷被微生物作用后可转化为可以利用的离子，促进磷循环过程，C正确； D、能量只会沿着食物链单向流动，不会循环流动，D错误。 故选C。 5.答案：B 解析：A、蛋白质、核酸等有机物都含有氮元素，在生物群落中，氮主要以蛋白质、核酸等有机物的形式流动，A正确； B、在缺氧条件下，硝酸盐被反硝化细菌还原为氮气（N2），返回大气中，呼吸作用不产生氮，B错误； C、图中的有机氮需要经微生物的分解作用转变成氨，才能被植物吸收利用，C正确； D、水体富营养化是人们使用化肥、农药或含磷洗衣粉等富含农作物生长所需的N、P、K等营养元素，导致水中的植物疯狂生长，因工业固氮导致e<a+b+c+d，是造成水体富营养化的原因之一，D正确。 故选B。 6.答案：D 解析：A、生物富集的元素的循环也具有全球性，A错误； B、水绵对N大量吸收后将N转化为有机物，不会蓄积N元素，B错误； C、因为富集到生物体内的元素往往转化成难分解的化合物，不易被生物体吸收和排出体外，C错误； D、通过食物链，生物富集的物质最终会积累在食物链的顶端，食物链顶端生物的体内浓度较大，D正确。 故选D。 7.答案：D 解析：碳在生物群落内部以有机物形式传递，糖类（多糖除外）、脂质等并非生物大分子，A错误；碳在生物群落与非生物环境之间以二氧化碳形式循环，物质循环为元素循环而非化合物循环，B错误；碳在生物群落内部一般单向传递，这主要是因为生物群落内部的捕食关系不可逆转，C错误；化石燃料在短时间的大量燃烧，会使空气中CO2含量迅速上升，节能减排是从碳的来源减少二氧化碳，这是实现碳中和的重要措施，D正确。 8.答案：B 解析：A.根据物质循环的定义，物质循环是指组成生物体的化学元素的循环，不是化合物的循环，A错误； B.图中a表示生产者、b表示消费者、c表示分解者、d表示大气中的二氧化碳库，消费者可加快该生态系统的物质循环和能量流动，B正确； C.c表示分解者，分解者不参与构成食物链，C错误； D.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失，若将d改为热能，由于热能不会被生产者吸收，不能指向a，故该图不能表示生态系统的能量流动，D错误。 故选B。 9.答案：C 解析：A、甲为非生物环境（大气中的CO2库），乙为生产者，丙为消费者，丁为分解者；生产者（乙）将非生物环境中的CO2转化为有机物，分解者（丁）将有机物分解为CO2返回非生物环境，二者是连接生物群落和非生物环境的重要成分，A正确； B、消费者（丙）中的碳主要以有机物的形式在食物链中传递，消费者能促进物质循环和能量流动，B正确； C、图中A为第一营养级（生产者），B和C为第二营养级，D为第三营养级，C错误； D、乙（生产者）、丙（消费者）、丁（分解者）中的碳可能通过燃烧等非细胞呼吸的方式释放到甲（非生物环境）中，D正确。 故选C。 10.答案：B 解析：香蒲发达的根系可高效吸收底泥和水体中的氮、磷等，从而改善水体富营养化，A正确；物质循环具有全球性，故B错误；研究某水域中金鱼藻与其天敌之间的关系属于群落水平的研究，C正确；香蒲与金鱼藻形成立体净化体系，还可以引入一些滤食性鱼类，增加物种丰富度，以增强生态系统的稳定性，D正确。 11.答案：D 解析：大气中的N2可以通过固氮作用进入生物群落，但豆科植物本身不能固氮，是其根瘤菌能固氮，A错误；氮在生物群落与非生物环境间主要以氮气、氨气、铵盐、硝酸盐等形式进行循环，并非主要以气体形式，B错误；富集现象仅适用于某些污染物（如DDT、重金属），随着食物链的延长，在生物体内的积累量增加，营养元素（如氮、磷）不会富集，因为会被代谢排出，C错误；在生物群落中，氮元素主要以含氮有机物（如蛋白质、核酸等）的形式，沿着食物链和食物网从一个营养级传递到下一个营养级，D正确。 12.答案：D 解析：生物富集是指生物体从周围环境中吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内的浓度超过环境浓度的现象。铅在浮游生物体内的浓度高于环境中的浓度属于生物富集，A错误。植物和动物都可以吸收环境中的铅，即铅可以通过生产者、消费者进入生物群落，通过分解者分解动植物遗体残骸等回归到非生物环境中，B错误。铅的循环和碳循环相同，都具有全球性，C错误。铅可在生物体内形成多种比较稳定的化合物，不易被生物体排出，从而使其沿食物链富集，可能对顶级捕食者产生严重危害，D正确。 13.答案：C 解析：A（√）藻类可进行光合作用产生氧气，同时也能进行呼吸作用消耗氧气，所以水体中的溶氧量多少与藻类的呼吸作用和光合作用有关。B（√）C（×）物质循环是指组成生物体的C、H,O、N、P、S等元素，都不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。物质循环具有全球性。能量可作为动力，使物质不断地在生物群落和非生物环境之间循环往复D（√）据图可知，藻类通过固定无机碳系统的CO2进行光合作用，无机碳系统的CO2最终来自大气CO2故从物质循环的角度看，藻类碳元素的根本来源是大气中的CO2。 14.答案：C 解析：许多土壤小动物有较强的活动能力，且身体微小，因此不适于用样方法和标记重捕法调查，常用取样器取样的方法进行调查，A正确；丰富度是指一个群落或生态系统中物种数目的多少，土壤中小动物类群的丰富度高，说明该类群含有的物种数目多，B正确；土壤小动物可以通过呼吸作用产生二氧化碳，二氧化碳进入大气中，可以参与碳循环，C错误；土壤小动物的代谢活动可将有机物转化为无机物，提高土壤肥力，进而影响植物生长，D正确。 15.答案：C 解析：植物根毛细胞可以主动运输的方式从土壤中吸收矿质元素，A正确；食虫植物需要产生蛋白酶来分解昆虫体内的蛋白质以吸收蛋白质中的氮素，B正确；消费者是指不能利用无机物合成有机物、需要捕食生产者或其他消费者的异养生物，因此该食虫植物不属于消费者，C错误；贫瘠土壤中缺乏氮素，某些植物可通过微生物间接获得氮素，D正确。 16.答案：D 解析：汞、铅、镉等重金属可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地，故碳循环和汞、铅、镉等重金属的循环都具有全球性，A正确；在湖泊生态修复过程中，适度提高水生植物的多样性可以充分利用光能，有助于碳的固定，B正确；随着全球气候变暖，湖泊沉积物中微生物体内的有些酶的活性升高，使湖泊沉积物中有机碳的分解加剧，C正确；水生消费者会利用有机碳，但其遗体、粪便还会被分解者利用，故不会直接缓解碳排放，D错误。 17.答案：D 解析：A（×）生态系统的氮循环指组成生物体的氮元素在生物群落和非生物环境之间循环往复的过程；B（×）生物类群A是生产者，为生态系统的基石，参与过程①的是固氮菌（如根瘤菌），固氮菌不属于生物类群A，参与过程②的生物是硝化细菌，硝化细菌是化能自养细菌，属于生物类群A；C（×）污染严重的水体中含氮无机盐会增多，参与过程⑥的微生物代谢活跃时，水中的含氮无机盐如、会被大量还原为N2进入大气，因此能减轻水体的富营养化程度；D（√）过程③④发生在生物群落内部，氮元素以含氮有机物的形式传递，过程⑤是分解者的分解作用，能将氮元素返还非生物环境。 18.答案：D 解析：D（×）碳返回非生物环境的途径包括：生产者、消费者的呼吸作用，分解者的分解作用和化石燃料的燃烧。因此生物群落中，生产者、消费者和分解者均会参与碳返回非生物环境的过程。 19.答案：B 解析：A（×）图丙中A为大气CO2库；B（√）图甲中D为分解者，分解者能将动植物的遗体等分解成无机物；C（×）生态系统中生产者、消费者和分解者共同构成生物群落，即图乙中A、B、D、E共同构成生物群落，碳在其中流动的形式是有机物；D（×）若使图甲、图乙、图丙表示完整的碳循环，需补充化石燃料，并且补充生产者、消费者、分解者到化石燃料的指向箭头以及化石燃料到大气CO2库的指向箭头。 20.答案：C 解析：A、物质是能量的载体，能量是物质循环的动力，物质循环总是伴随着能量流动，二者不可分割，A正确； B、分析题图，A表示生产者，D、E、F表示消费者，分析相应的食物网可知，若E生物数量大量减少，则短期内生物数量发生的变化是D增加，A减少，F减少，B正确； C、由图可知，A是生产者，C是非生物环境中的二氧化碳，B是分解者，其余生物是消费者，即D、E、F是消费者，C错误； D、A→C过程指的是碳从生产者到大气中的二氧化碳库的过程，碳流动主要是以CO2的形式进行的，F→B过程指的是碳从消费者到分解者的过程，碳流动是以含碳有机物的形式进行的，D正确。 故选C。 21.答案：（1）N2、、、NH3；有机物中的化学能 （2）全球性、循环往复；将动植物体内含氮有机物分解为NH3等，促进生态系统中的氮循环 （3）③④⑥⑦；根瘤菌与大豆互利共生，根瘤菌可将空气中的氮气转变为含氮的养料，供大豆利用 （4）自我调节能力；利用率 解析：（1）据图可知，氮元素进入植物的形式有和；氮元素进入蓝细菌的形式为N2；氮元素进入硝化细菌的形式为NH3。硝化细菌将硝化作用中释放的能量转化为有机物中的化学能。 （2）尽管能量流动和物质循环紧密交织在一起，但是它们具有不同的特点。与能量流动不同的是，氮循环具有全球性、循环往复的特点。分解者在氮循环中的主要作用是将动植物体内含氮有机物分解为NH3等，促进生态系统中的氮循环。 （3）农田中耕松土可以增加土壤里的空气等，有利于土壤中某些微生物的活动（过程③④），还可以促进根细胞呼吸，吸收含氮离子（⑥⑦过程），进而有利于作物增产。根瘤菌与大豆植株互利共生，大豆田中不需要大量施用氮肥，原因是根瘤菌可将空气中的氮气转变为含氮的养料，供植物利用。 （4）生产中氮肥过量使用会导致淡水中藻类大量繁殖，并破坏淡水生态系统，这表明生态系统的自我调节能力有一定限度。生产中常将作物秸秆等掩埋沤肥后还田，这样增加了能量利用率。 $