3.4生态系统中的物质能被循环利用拔高练习2026-2027学年高二上学期生物浙科版选择性必修2

3.4 生态系统中的物质能被循环利用 1.为在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”目标，我国科研人员采取了“碳减排”“碳捕集”“碳封存”和“碳利用”等多种措施。下图为碳循环示意图，图中数字表示生理过程或化学反应，相关表述错误的是( ) A.④过程加速了大气中CO2浓度的升高，使温室效应加剧，全球变暖 B.“碳中和”是指通过植树造林等形式，抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”，即实现⑩=①+②+③+④ C.“碳封存”是指将捕集的CO2送到地下或海底封存，该方法可能会对环境造成一定的负面影响 D.当一个生态系统处于稳定阶段时，该生态系统中植物吸收与释放CO2的速率大致相等 2.如图为某玉米田中碳循环和能量流动的部分示意图，图中甲～戊表示生态系统中不同组成成分，Ⅰ～Ⅲ表示过程，虚线箭头表示流经丙的能量流动情况，A、B、C代表能量流经丙所处营养级的去向，其中数字代表能量值，单位为J/（cm2·a）。以下相关说法错误的是( ) A.若乙表示绿色植物，则Ⅰ过程为光合作用和化能合成作用 B.图中丙所处营养级生物的同化量为80J/（cm2·a） C.由于氮元素不断通过农产品输出生态系统，因此还要往玉米农田中不断施加氮肥 D.若该玉米田遭到重金属污染，则丙营养级生物体内该重金属的浓度大于乙营养级生物体内该重金属的浓度 3.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的富营养化 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 4.下图是研究某草原生态系统碳循环的示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中四种关系密切的生物。下列有关叙述正确的是( ) A.图中以植食性动物为食的消费者只有D B.碳主要以含碳有机物的形式在生物群落和无机环境之间循环 C.如果去掉丁，则对碳循环没有影响 D.乙、丙、丁中的碳主要是通过呼吸作用释放到甲中 5.“碳达峰”是指CO2的排放量达到历史最高值之后逐步回落，是CO2排放量由增转降的拐点。下图为碳循环示意图,其中A~D表示生态系统的组成成分，①~⑦为相关途径。下列相关叙述正确的是( ) A.C是生产者，和A、B、D共同构成生态系统 B.碳进入非生物环境的途径有①②③⑤⑥⑦ C.碳达峰后生态系统的碳循环会明显减慢 D.大力植树种草，提高森林覆盖率可缓解因⑦过程造成的温室效应 6.凡纳滨对虾是华南地区养殖规模最大的对虾种类。放苗1周内虾苗取食藻类和浮游动物，1周后开始投喂人工饵料，1个月后对虾完全取食人工饵料。1个月后虾池生态系统的物质循环过程如图。下列叙述正确的是( ) A.1周后藻类和浮游动物增加，水体富营养化程度会减轻 B.1个月后藻类在虾池的物质循环过程中仍处于主要地位 C.浮游动物摄食藻类、细菌和有机碎屑，属于消费者 D.异养细菌依赖虾池生态系统中的沉积物提供营养 7.某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况见下表。与此有关的叙述不正确的是( ) 组别 1组 2组 3组 4组 土壤 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌 处理 湿润 湿润 较干燥 较干燥 A.探究的问题是不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用 B.预期结果是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度的分解 C.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理 D.该实验的自变量为土壤是否灭菌处理，实验中的对照组是1和3 8.土壤中的微生物、作物的根系和土壤动物的呼吸都会释放出大量的CO2，统称为土壤呼吸，土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节。下图是不同条件下土壤呼吸的日变化动态。下列分析错误的是( ) 注：Rs–裸为裸土土壤呼吸速率；Rs–苔为苔藓覆盖土壤呼吸速率；Rs–凋为凋落物覆盖土壤呼吸速率。 A.凋落物中的能量可直接供给分解者和其他各营养级生物利用 B.该生态系统中对碳循环起关键作用的是生产者和分解者 C.土壤表层凋落物的覆盖情况会影响土壤中有机物的分解速率 D.土壤表层的覆盖物能提高土壤呼吸速率的原因可能与提高温度有关 9.为研究森林生态系统的碳循环，研究人员对黑松老龄生态系统（未砍伐50~250年）和幼龄生态系统（砍伐后22年）的有机碳库及年碳收支进行检测，结果如表所示。下列结论不正确的是( ) 黑松生态系统 生产者活生物量/（g·m-2） 净初级生产力/（g·m-2·a-1） 消费者和分解者的呼吸量/（g·m-2·a-1） 老龄 12730 470 440 幼龄 1460 360 390 注：（1）生产者活生物量是指某一时刻单位面积内实存生产者的有机物总量；（2）净初级生产力是指生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率。 A.黑松老龄生态系统中每年每平方米有470g碳用于生产者当年的生长、发育和繁殖 B.储存在生产者活生物量中的碳最终均会以CO2的形式返回大气中的CO2库 C.碳在黑松老龄生物群落和黑松幼龄生物群落中都是以CO2的形式进行传递的 D.根据年碳收支分析可知，黑松老龄生态系统能降低大气中的碳总量 10.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 11.某同学画出三幅表示生态系统部分碳循环的示意图，下列分析错误的是( ) 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1中C能促进生态系统的物质循环和能量流动 C.图2中A、B、D、E构成群落，碳在其中以有机物形式流动 D.若在图3中补充化石燃料燃烧产生CO2的过程，则该过程可能会打破碳循环的平衡 12.如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙、丁表示生态系统的组成成分，箭头表示生理过程。下列相关叙述中正确的是( ) A.碳从植物体流入动物体的主要形式是无机物 B.图中的生物构成一条食物链：甲→乙→丙 C.碳元素在甲、乙、丙之间以CO2的形式传递 D.碳元素可在非生物环境和生物群落之间循环往复 13.在碳循环过程中，地球系统存储碳的载体称为碳库，森林土壤碳库在全球气候调控和碳平衡维持方面具有至关重要的作用。土壤微食物网是森林生态系统地上-地下碳转化的关键驱动者。如图是土壤部分生物微食物网及碳库转化的主要途径。 （1）生态系统的碳循环指_______不断的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。图中e代表的途径是_______，若要实现碳中和目标，要满足_______关系（用图中a-e表示）。 （2）我国北方针叶林土壤中有机质含量较南方热带雨林高，是储存碳的良好碳库。从分解者的角度分析，其原因是______________。 （3）根食性线虫主要危害植物根系，研究表明长期施用有机肥后土壤中根食性线虫的数量减少，依据图中信息分析主要原因是______________。 （4）土壤碳库转化离不开能量驱动，生态系统的物质循环和能量流动的关系有_____________（答出1点即可）。 14.某兴趣小组以带有落叶的表层土壤为实验材料,研究土壤微生物对落叶的分解作用,每组土壤的处理情况如表所示,其中1、2组的土壤较为湿润,3、4组的土壤是干燥的。回答下列问题: 组别 1 2 3 4 土壤处理 不处理 60℃放置1h 不处理 60℃放置1h （1）该实验的自变量是__________，因变量是__________。 （2）通过表格中的处理方式来控制自变量时用到了__________（填“加法原理”或“减法原理”），60℃放置处理的目的是__________。 （3）预期上述各组的实验结果：__________。 （4）微生物种类、环境温度、湿度及pH等均会对落叶的分解速率产生影响，不同地块的微生物种类存在差异。现欲证明不同地块微生物对淀粉的分解速率不同，请以碘液作为检验试剂，以不同地块的土壤制成的土壤浸出液、淀粉溶液等为材料，设计实验，写出实验思路。 实验思路：____________________。 学科网（北京）股份有限公司 答案以及解析 1.答案：D 解析：A、④为化石燃料燃烧，会释放大量CO2，加速大气中CO2浓度升高，加剧温室效应和全球变暖，A正确； B、“碳中和”是指CO2吸收量等于排放量，实现相对零排放，图中⑩为生产者光合作用吸收CO2，①②③④为CO2释放途径，需满足⑩=①+②+③+④，B正确； C、碳封存将CO2封存于地下或海底，可能改变局部环境，如影响海洋生态系统，存在一定负面影响，C正确； D、生态系统稳定时，生产者固定CO2速率等于整个生态系统（生产者、消费者、分解者）释放CO2速率，并非仅植物吸收与释放速率相等，植物光合作用吸收、呼吸作用释放，稳定时植物吸收速率大于自身释放速率，差值为生物群落其他生物呼吸释放量，D错误。 故选D。 2.答案：A 解析：A、若乙表示绿色植物，则Ⅰ过程为光合作用，A错误；B、丙摄入的能量A是100J/（cm2·a），其粪便中的能量为20J/（cm2·a），因此丙所处的第二营养级同化的能量为100J/（cm2·a）－20J/（cm2·a）＝80J/（cm2·a），B正确；C、虽然氮元素是不断循环的，但仍需要往玉米农田中不断施加氮肥，主要原因是氮元素不断通过农产品输出玉米农田这一生态系统，C正确；D、若该农田遭到重金属污染，则该重金属就会沿着食物链逐渐在生物体内富集，最终积累在食物链的顶端，因此丙营养级生物体内该重金属的浓度大于乙营养级生物体内该重金属的浓度，D正确。故选A。 3.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。 4.答案：D 解析：图中甲是无机环境，乙是生产者，丙代表各级消费者，其中A为植食性动物，以植食性动物为食的消费者有B、C、 D,A错误；碳主要以二氧化碳的形式在生物群落和无机环境之间循环，B错误；丁为分解者，分解者的作用是将植物的残枝落叶、动物粪便、遗体等有机碳分解形成二氧化碳，如果去掉分解者，腐殖质中的碳元素返回无机环境的过程将受阻，即碳循环受阻，C错误；乙是生产者，丙代表各级消费者，丁代表分解者，三者中的碳主要是通过呼吸作用释放到甲（无机环境）中，D正确。 5.答案：D 解析：生态系统的组成成分包括生产者、分解者、消费者和非生物的物质和能量，图中C是生产者，D是分解者，A、B是消费者，由于缺少非生物的物质和能量，A、B、C、D不能构成生态系统A错误；⑥是捕食过程，发生在群落内，B错误；碳达峰后CO2的排放量会下降，但碳循环不会明显减慢，C错误：大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落，因此大力植树种草，提高森林覆盖率可缓解因⑦（化石燃料燃烧）造成的温室效应，D正确。 6.答案：B 解析：放苗1周内虾苗取食藻类和浮游动物，1周后藻类和浮游动物数量会减少且投喂了人工饵料，水体中N、P等无机盐含量可能增多，导致水体富营养化程度加重，A错误。水体中的N、P等无机盐需要藻类吸收、利用，藻类在虾池的物质循环中仍处于主要地位，B正确。浮游动物摄食藻类和细菌时，属于消费者，如果摄食有机碎屑，就属于分解者，C错误。由图示可知，细菌可以从沉积物和有机碎屑中获得营养，D错误。 7.答案：D 解析：A、实验组2组合4组可以形成对照，变量是土壤的湿润程度，来研究土壤微生物对落叶的分解作用，A正确； B、1组和3组由于没有微生物，落叶不被分解，2组和4组由于有微生物，落叶不同程度的被分解，B正确； C、为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理，消除微生物的影响，C正确； D、该实验的变量有两个，一个是灭菌、不灭菌，一个是湿润、不湿润．自变量是灭菌、不灭菌，在湿润条件下1、2形成对照，在干燥条件下3、4形成对照，所以1、3分别是两组对照实验的对照组，D错误。 故选：D。 8.答案：A 解析：凋落物中的能量可直接供给分解者和部分第二营养级生物利用，A项错误。碳循环中起关键作用的是生产者和分解者，B项正确。土壤表层凋落物的覆盖情况会影响土壤中分解者的分布，从而会影响有机物的分解速率，C项正确。土壤表层的覆盖物可以提高土壤温度，所以可以提高土壤呼吸速率，D项正确。 9.答案：C 解析：根据题意可知，黑松老龄群落每年每平方米用于生产者当年的生长、发育和繁殖的碳量可用图中的净初级生产力来表示，即470g·m-2·a-1，A正确；储存在生产者活生物量中的碳最终均会以CO2的形式返回大气中的CO2库，B正确；碳在黑松老龄生物群落和黑松幼龄生物群落中都是以含碳有机物的形式进行传递的，C错误；黑松老龄生态系统的净初级生产力为470g·m-2·a-1，大于消费者和分解者的呼吸量（440g·m-2·a-1），因此黑松老龄生态系统能降低大气中的碳总量，D正确。 10.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。 11.答案：A 解析：分析题图可知：题图1中A为生产者，B为非生物环境， D为分解者，C为消费者;题图2中A为生产者，C为非生物环境， E为分解者，B、D为消费者;题图3中F为生产者，A为非生物环境， C为分解者，E、D、B为消费者。在碳循环过程中，生产者与大气中CO2库之间的传递是双向的，而其他生物只能通过呼吸作用向大气中释放CO2，由此可知，题图1至题图3中属于生产者的依次是A、A、F,A错误；题图1中C为消费者，其能促进生态系统的物质循环和能量流动，B正确；题图2中A为生产者，B和D为消费者，E是分解者，它们共同构成生物群落，在生物群落内部碳以有机物的形式流动，C正确；若在题图3中补充化石燃料燃烧产生CO2的过程，则该过程可能会使进入非生物环境的CO2增加，打破碳循环的平衡，D正确。故选A。 12.答案：D 解析：植物中的碳主要以含碳有机物的形式被动物摄食，进入动物体内，A错误；分析题图可知，甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者，甲→乙→丙不是一条食物链，B错误；碳元素在生物群落与无机环境之间是以CO2的形式循环的，在生物群落中以有机物的形式传递（甲→乙、甲→丙、乙→丙），C错误，D正确。 13.答案：（1）碳元素；化石燃料燃烧；a=b+c+d+e（或者ab+c+d+e） （2）气温低导致微生物分解作用较弱，产生二氧化碳较少，碳较多的以有机物的形式存在于土壤中 （3）长期施用有机肥后腐生细菌增加使食菌线虫和杂食性线虫数量增加，进而引起捕食性线虫增加，捕食性线虫对根食性线虫捕食量增大，且根食性线虫的被捕食量多于其因植物根系生长而增加的量 （4）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程；物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返 解析：（1）生态系统的碳循环是指碳元素不断的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，碳循环的形式主要是二氧化碳。图中e代表的途径是化石燃料的燃烧，若要实现碳中和目标，要满足a=b+c+d+e关系，即生产者固定的二氧化碳等于地球上所有生物的呼吸释放的二氧化碳以及化石燃料燃烧释放的二氧化碳之和。 （2）我国北方针叶林土壤中有机质含量较南方热带雨林高，是储存碳的良好碳库。这是因为北方气温低导致微生物分解作用较弱，产生二氧化碳较少，碳较多的以有机物的形式存在于土壤中，即其中的碳元素没有释放到大气中。 （3）根食性线虫主要危害植物根系，研究表明长期施用有机肥后土壤中根食性线虫的数量减少，这是由于长期施用有机肥后腐生细菌增加使食菌线虫和杂食性线虫数量增加，进而引起捕食性线虫增加，捕食性线虫对根食性线虫捕食量增大，且根食性线虫的被捕食量多于其因植物根系生长而增加的量，因而表现为根食性线虫数量下降。 （4）土壤碳库转化离不开能量驱动，生态系统的物质循环和能量流动的关系表现为：能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程，即物质的合成与分解过程伴随着能量的储存和释放；物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返，物质循环和能量流动是相互依存、不可分割的。 14.答案：（1）是否进行60℃放置处理和土壤湿度；落叶的分解量 （2）减法原理；既排除土壤中微生物的作用，又避免过高的温度改变土壤的理化性质 （3）2、4组无法分解落叶；1组分解的落叶量最多；3组落叶有一定程度的分解，但分解量低于1组 （4）用不同地块的土制成的等量土壤浸出液分别与等量淀粉溶液混合，在相同并适宜的温度、湿度及pH下作用相同时间，用碘液检测并观察变蓝的程度 解析：(1)该实验是研究土壤微生物对落叶的分解作用，根据表格可知自变量为土壤中是否有微生物(是否进行60°C放置处理)以及土壤湿润条件，因变量为落叶的分解程度(分解量)。 (2)减法原理是指与常态比较人为去除某种影响因素的称为“减法原理”，该实验通过高温去除土壤中微生物，是减法原理;60°C放置处理目的是既排除土壤中微生物的作用，又避免过高的温度改变土壤的理化性质。 (3)因为2、4组土壤进行60°C放置处理，土壤中微生物被杀灭，无法分解落叶;1、3组没有进行60°C放置处理，存在微生物，因其土壤的湿润条件不同，分解的落叶量也不相同，1组土壤较为湿润，分解的落叶量较多，3组土壤是干燥的，微生物分解能力下降，落叶分解量相较于1组要少一些。 (4)实验目的是证明不同地块微生物对淀粉的分解速率不同。自变量是不同地块,因变量是对淀粉的分解速率，因变量检测指标是碘液变蓝的程度。无关变量:如温度、pH等需要相同且适宜。实验思路为:用不同地块的土制成的等量土壤浸出液分别与等量淀粉溶液混合，在相同并适宜的温度、湿度及pH下作用相同时间，用碘液检测并观察变蓝的程度。 $