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2021届高考生物人教版一轮创新教学案：第9单元 第32讲 生态系统的功能
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第32讲 生态系统的功能
[考纲明细] 1.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ) 2.生态系统中的信息传递(Ⅱ)
考点1 生态系统的能量流动
1．概念理解
—
↓
—
↓
—太阳能→有机物中化学能→热能
↓
—
2．第一营养级的能量流动
注意：生产者通过光合作用固定的能量＝生产者真正光合作用制造有机物中的能量；生产者用于生长、发育和繁殖的能量＝生产者净光合作用积累的能量。
3．第二营养级能量流动
注意：(1)最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。
(2)摄入量＝同化量＋粪便量。
4．每一营养级能量来源和去向
来源
去向
注意：如果在某一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。
5．能量流动的特点及意义
1.(必修3 P95学科交叉)根据热力学第二定律，在封闭系统中，随着时间的推移无序性将增加。生命系统是开放系统，可以通过获取能量来维持系统的有序性。
2．(必修3 P95小字)“未利用”是指未被自身呼吸消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。
3．(必修3 P96思考与讨论)从生态系统能量流动特点出发，分析“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。
4．(必修3 P97调查)提高农田生态系统光能利用率的方法是合理密植，使该生态系统中的能量得到更充分利用的方法是稻田养鱼，实现立体化生态农业；建沼气池，实现能量的多级利用。
1．生态金字塔的类型及特点
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
每一阶含义
每一营养级生物所含能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的有机物总量
象征含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减
一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形
一般为正金字塔形
特例分析
—
成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化
浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量
2．能量传递效率的相关计算
能量传递效率＝×100%＝(10%～20%)
(1)能量传递效率的相关“最值”计算
①食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
②生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：
知低营养级求高营养级
知高营养级求低营养级
获能量最多
选最短食物链按×20%计算
需最多能量
选最长食物链按÷10%计算
获能量最少
选最长食物链按×10%计算
需最少能量
选最短食物链按÷20%计算
(2)能量传递效率的有关“定值”计算
①已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
②如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
(3)用拼图法进行能量流动计算
输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体中的B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1，如下图所示：
题组一 能量流动过程分析
1．下列表示生态系统中处于第二营养级的生物，其能量流动的过程图解，有关叙述正确的是( )
A．图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能
B．呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小
C．流入下一个营养级的能量占摄入量的10%～20%
D．从图示可知，能量在营养级之间不具有单向流动的特点
答案 A
解析 粪便属于该营养级未同化的能量，其能量来自上一营养级即生产者的同化量，A正确；每一个营养级的能量，大部分以热能的形式散失，B错误；能量传递效率是相邻两营养级同化量之比，大约是10%～20%，C错误；能量流动的特点是单向流动、逐级递减，D错误。
2．下面为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列选项正确的是( )
A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i
B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%
C．在“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d
D．缩短食物链可以提高能量传递效率
答案 C
解析 首先，生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量，摄入量＝同化量＋粪便中的能量，因此c为同化量，h为粪便中的能量，同化量＝呼吸作用中以热能形式散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量，因此d是初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量，f是呼吸作用中以热能形式散失的能量，i是流入分解者的能量，e是下一营养级摄入的能量，所以b＝h＋c＝f＋d＋h＝f＋e＋g，A错误；能量传递效率是相邻营养级同化量之间的比值，生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c/a×100%，B错误；缩短食物链可以提高能量利用率，但不能提高能量传递效率，D错误；狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔子的同化量中用于生长、发育和繁殖的能量，即为d，C正确。
3．(2020·四川省南充高级中学检测)自然生态系统食物链的营养级中，能量从一级传向另一级的最终去向是( )
A．散失在环境中 B．导致分解者数量增加
C．进入另一条食物链 D．重新循环回到生产者
答案 A
解析 能量是沿食物链传递的，单向流动，不管能量暂时以何种形式存在，但其最终均以热能的形式消散在环境中，故选A。
能量流动易错点分析
(1)摄入量＝同化量＋粪便量。
(2)同化量＝摄入量－粪便量
＝呼吸消耗量＋用于生长发育和繁殖的能量
＝呼吸消耗量＋流入下一营养级量＋被分解者利用量。
(3)粪便量不是该营养级同化量的一部分，它是上一营养级同化量的一部分。
(4)生产者的同化量为生产者总光合作用获得的能量，生产者的净同化量为生产者用于生长、发育和繁殖的能量。
题组二 能量流动的特点
4．下列关于生态系统的能量流动的叙述，错误的是( )
A．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少
B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的
C．充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率
D．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网
答案 C
解析 生态系统中的能量沿食物链流动时，部分能量以热能的形式散失，部分能量被分解者所利用，所以营养级越高同化的能量就越少，A正确；生产者只能固定光能或化学能，而不能固定每个营养级及分解者所散失的热能，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的，B正确；生态系统的能量传递效率一般不能人为改变，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率，C错误；能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网，D正确。
能量传递效率与能量利用效率的区别
(1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一个营养级同化量/本营养级同化量)×100%。
(2)能量利用效率：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。合理调整能量流动方向，可提高能量的利用效率。
题组三 能量流动的相关计算
5．(2019·湖北大冶一中月考)如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约( )
A．100 kg B．44.5 kg
C．25 kg D．15 kg
答案 C
解析 图中有3条食物链，即A→B→猫头鹰、A→C→B→猫头鹰、A→C→D→猫头鹰。题中所问猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗的A量，已知高营养级的能量，求低营养级最少能量需选最短食物链，能量传递效率按20%计算即为1÷20%÷20%＝25(kg)，C正确。
变式训练
[5－1] (食物链最值类)下图为某生态系统能量流动示意图。下列说法正确的是( )
A．图中A所固定的能量是B、C的能量之和
B．若C增加1 kg，则需要消耗A约42 kg
C．A营养级的个体数量一定多于B的个体数量
D．若B的数量越多，则C获得的能量越少
答案 B
解析 由图计算可知，A固定能量为175＋875＋200＝1250，B、C的能量之和为200＋30＝230，A错误；由图可知，A、B之间的能量传递效率为200/1250＝4/25，B、C之间的能量传递效率为30/200＝3/20，则C增加1 kg，需消耗A为：1÷3/20÷4/25≈42(kg)，B正确；A营养级的个体数量不一定多于B的个体数量，数量金字塔有倒置现象，例如树和昆虫，C错误；一定范围内，若B的数量越多，则C获得的能量越多，D错误。
[5－2] (食物网比例类)如图为一食物网。若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为( )
A．y＝90ax＋10x B．y＝25ax＋5x
C．y＝20ax＋5x D．y＝10ax＋10x
答案 C
解析 由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1－a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。
考点2 生态系统的物质循环
1．概念
2．碳循环
(1)碳循环及存在形式
①在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐的形式存在。
②在生物群落内部：以含碳有机物的形式传递。
③在生物群落和无机环境之间：以CO2的形式循环。
(2)碳出入生物群落的途径
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。
②碳返回无机环境的途径
(3)温室效应
①形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡；植被破坏，降低了对大气CO2的调节作用。
②影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
3．物质循环与能量流动的关系
项目
能量流动
物质循环
形式
光能→化学能→热能
化学元素
(无机物有机物)
过程
沿食物链(网)单向流动
在无机环境和生物群落间往复循环
特点
单向流动、逐级递减
循环性、全球性
范围
生态系统各营养级及分解者
生物圈
联系
同时进行，相互依存，不可分割。①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；③能量是物质在生态系统中往复循环的动力
1.(必修3 P101与社会的联系)在自然生态系统中，植物通过光合作用从大气中摄取碳的速率，与通过生物的呼吸作用和分解作用而把碳释放到大气中的速率大致相同。
2．(必修3 P104拓展题改编)氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用？你如何解释需不断向农田中施加氮肥？
提示 能。农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
3．(必修3 P104基础题T4改编)生物圈是不是一个在“物质”上自给自足的系统？“能量”上呢？
提示 生物圈在物质上可自给自足，但在能量上不能自给自足，因为物质可以在生物圈内循环利用，而能量不能循环利用——它必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入方可维持正常运转。
题组一 物质循环过程及特点
1．“落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了生态系统中物质循环的原理。根据这一原理，下列说法正确的是( )
A．物质循环中的“物质”指的是组成细胞的各种化合物
B．物质循环中的“循环”指的是在食物链和食物网之间
C．传统农业中的耕地技术可以加快生态系统的物质循环
D．物质是能量的载体，物质循环也可以让能量循环利用
答案 C
解析 物质循环中的“物质”指的是组成细胞的各种元素，A错误；物质循环中的“循环”指的是在无机环境与生物群落之间，B错误；传统农业中的耕地技术可以加快庄稼根的呼吸及土壤中微生物的分解作用，进而加快生态系统的物质循环，C正确；生态系统的能量流动是单向的，不能循环利用，D错误。
2．如图为碳循环的部分示意图，下列说法正确的是( )
A．碳循环是指CO2在生物圈的循环过程
B．伴随A过程的进行，能量输入生物群落中
C．B过程只代表生物的呼吸作用
D．能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体
答案 B
解析 碳循环是指碳元素在生物圈的循环，A错误；图中A过程为光合作用或化能合成作用，伴随A过程的进行，能量输入生物群落中，B正确；B过程包括动植物的呼吸作用、分解者的分解作用和化石燃料的燃烧等，C错误；自养型原核生物无叶绿体和线粒体，也可完成该循环，D错误。
(1)物质循环中的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。生态系统的物质循环中所说的“生态系统”是指最大的生态系统——生物圈。
(2)正确理解碳循环中“循环”的含义
碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。
题组二 物质循环与能量流动的关系
3．分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是( )
A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动
B．能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返
C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D．碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
答案 C
解析 生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，③的能量属于②，无法比较能量①②③④的总和与生产者固定的太阳能总量之间的关系，C错误；碳在生物群落和无机环境之间循环主要是以CO2的形式进行的，在生物群落内是以含碳有机物的形式流动的，D正确。
考点3 生态系统的信息传递
1．信息的概念：指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
2．生态系统中信息的种类
实例
类别
传递形式
光、声、温度、湿度等
物理信息
物理过程
动物的性外激素
化学信息
以化学物质为信息载体
蜜蜂跳舞、孔雀开屏
行为信息
动物的特定行为特征
3．信息传递在生态系统中的作用
层次
作用
举例
个体
生命活动的正常进行，离不开信息的作用
(1)蝙蝠的回声定位
(2)莴苣种子必须接受某种波长的光才萌发
种群
生物种群的繁衍，离不开信息的传递
(1)植物开花需光信息刺激
(2)昆虫分泌性外激素，引诱异性个体
群落和生态系统
调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定
森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕后者，兔同样也能依据狼的气味或行为特征躲避猎捕
4．信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农产品或畜产品的产量。
(2)对有害动物进行控制。
(必修3 P108拓展题改编)农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等，下列不属于运用生态系统信息传递原理来提高农畜产品产量的措施是( )
A．延长家禽的光照时间，提高产蛋率
B．农作物的适时灌溉，家禽、家畜的定时饲喂
C．人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的
D．施放过量的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾
答案 B
解析 生态系统信息传递可用于提高畜产品的产量，如延长家禽的光照时间，提高产蛋率，A正确；农作物的适时灌溉，家禽、家畜的定时饲喂不属于信息传递，B错误；生态系统信息传递可用于提高农产品的产量，如人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的，C正确；性引诱剂属于化学信息，施放过量的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾，减少害虫种群密度，从而减少害虫对农作物的破坏，这是运用生态系统信息传递原理来提高农产品产量的措施之一，D正确。
题组一 信息传递的种类及作用
1．草原中有一种鸟，当雄鸟发现危险时就会急速起飞，并用力抖动两翼，给孵卵的雌鸟发出逃避的信号。下列有关说法正确的是( )
A．雄鸟给孵卵的雌鸟发出的是物理信息
B．上述实例体现了信息传递具有调节种间关系的作用
C．上述实例可说明信息传递有利于种群的生存与繁衍
D．同种生物之间的信息传递对维持生态系统的稳定毫无意义
答案 C
解析 用力抖动两翼属于雄鸟发出的行为信息，A错误；由于该信息传递发生在同种鸟之间，因此不能证明信息传递具有调节种间关系的作用，B错误；同种生物之间的信息传递有利于种群的生存与繁衍，从而保证本物种不会灭绝，保持物种的多样性，对维持生态系统的稳定具有一定的意义，C正确，D错误。
2．下列关于生态系统中信息传递的叙述，正确的是( )
A．生态系统中的信息只能来源于同种或异种的生物
B．植物生长素对植物生长的调节属于信息传递中的化学信息
C．动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息
D．牧草生长旺盛时，为食草动物提供采食信息，这对食草动物有利，对牧草不利
答案 C
解析 生态系统中的信息不仅可来自于生物群落中的各种生物，还可来自于无机环境，例如湿度、光照等，A错误；生态系统的信息传递，可发生在同一物种的不同个体之间或不同物种之间或生物与无机环境之间，而植物激素在植物体内起作用不属于生态系统中信息传递的范围，B错误；动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息，C正确；一定限度内，食草动物吃草有利于草的更新与分蘖，D错误。
题组二 信息传递、能量流动、物质循环的比较
3．如图为生态系统信息传递模式图，下列叙述不正确的是( )
A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动、物质循环以及信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态
D．生态系统各成分间都存在信息传递
答案 A
解析 能量流动的特点是单向流动、逐级递减，而物质循环具有全球性、循环性。
4．下列与生态系统的相关说法正确的是( )
A．土壤微生物不参与生态系统的物质循环
B．氮元素在生物群落和无机环境之间是不断循环的，因此农田不需施加氮肥
C．生命活动的正常进行，离不开信息的作用
D．分解者分解动植物遗体产生的物质和能量可以被植物利用
答案 C
解析 土壤微生物也参与生态系统的物质循环，A错误；在生态系统中，氮素不断通过产品输出该生态系统，所以还要往农田中不断施加氮肥，B错误；分解者分解动植物遗体产生的无机物可以被植物利用，但能量不能被植物利用，D错误。
生态系统三大功能的比较
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环流动， 反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中各营养级及分解者
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
途径
食物链和食物网
多种
地位
生态系统物质循环的动力
生态系统的基础
决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体
高考热点突破
1．(2018·全国卷Ⅲ)某同学运用黑光灯诱捕的方法对农田中具有趋光性的昆虫进行调查，下列叙述错误的是( )
A．趋光性昆虫是该农田生态系统的消费者
B．黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于化学信息
C．黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度
D．黑光灯诱捕的方法可用于探究该农田趋光性昆虫的物种数目
答案 B
解析 趋光性昆虫以植物为食，属于生态系统的消费者，A正确；黑光灯是一种特制的气体放电灯，它发出330～400 nm的紫外光波，故黑光灯传递给趋光性昆虫的信息是通过紫外光传递的，属于物理信息，B错误；可利用黑光灯可以诱捕昆虫的特点，来调查某种趋光性昆虫的种群密度，C正确；黑光灯能诱捕多种趋光性昆虫，从而可以统计一定范围内趋光性昆虫的种类，D正确。
2．(2016·全国卷Ⅰ)在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是( )
A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律
B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用
C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例
D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准
答案 B
解析 生态系统中生产者固定的能量最终以热能的形式散失，而散失的热能不能被生态系统重新利用，故生态系统中的能量不能被反复利用，B错误。
3．(2016·全国卷Ⅲ)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是( )
A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D．鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向
答案 C
解析 根据题意可写出食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入延长了食物链，使能量消耗的环节(营养级)增加，但没有改变能量流动的方向，C正确、D错误；鹰的迁入使黄雀的数量减少，导致黄雀的食物螳螂的数量增多，进而导致蝉的数量减少，A错误；细菌产生的能量大多以热能的形式散失，不能流向生产者，B错误。
4．(2018·全国卷Ⅱ)大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用。这一建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，此方面的研究属于“恐惧生态学”范畴。回答下列问题：
(1)当某种大型肉食性动物迁入到一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加，生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是_______________________________________________________________________。
(2)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是____________________________________________________(答出一点即可)。
(3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现，会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测，产生这一结果的可能原因有__________________________________________________________(答出两点即可)。
答案 (1)生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少
(2)甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多
(3)大型肉食性动物捕食野猪；野猪因恐惧减少了采食；野猪因恐惧而部分迁出该地区
解析 (1)生产者固定的太阳能总量是流入一个生态系统的总能量。能量在沿着食物链和食物网流动的过程中，各个营养级的生物都会通过自身的呼吸作用而消耗一部分能量(以热能的形式散失)，也有一部分随着残枝败叶或遗体残骸等被分解者分解释放出来而不能输入到下一营养级，即生产者固定的能量在沿食物链流动的过程中大部分损失了，传递到下一营养级的能量较少，因此食物链中的营养级数量一般不会太多。
(2)依题意可知：顶级肉食性动物的引入，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转(甲的数量优势地位丧失)，而该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，进而推知，甲的数量优势地位丧失的可能原因是顶级肉食性动物对甲、乙的驱赶作用而引起的甲、乙的“恐惧”程度不同，甲对顶级肉食性动物的“恐惧”程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多。
5．(2018·天津高考)为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄(未砍伐50～250年)和幼龄(砍伐后22年)生态系统的有机碳库及年碳收支进行测定，结果见下表。据表回答：
碳量
西黄松生态系统
生产者活生物量(g/m2)
死有机质(g/m2)
土壤有机碳(g/m2)
净初级生产力*(g/m2·年)
异养呼吸**(g/m2·年)
老龄
12730
2560
5330
470
440
幼龄
1460
3240
4310
360
390
*净初级生产力：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。
**异养呼吸：消费者和分解者的呼吸作用。
(1)西黄松群落被砍伐后，可逐渐形成自然幼龄群落，体现了生态系统的________稳定性。
(2)大气中的碳主要在叶绿体________部位被固定，进入生物群落。幼龄西黄松群落每平方米有________克碳用于生产者当年的生长、发育、繁殖，储存在生产者活生物量中；其中，部分通过生态系统中________的呼吸作用，部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过__________的分解作用，返回大气中的CO2库。
(3)西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力________(大于/等于/小于)老龄群落。根据年碳收支分析，幼龄西黄松群落________(能/不能)降低大气碳总量。
答案 (1)恢复力
(2)基质 360 消费者 分解者
(3)大于 不能
解析 (1)生态系统有抵抗力稳定性和恢复力稳定性，西黄松群落被砍伐后，可逐渐形成自然幼龄群落，体现了生态系统的恢复力稳定性。
(2)大气中的碳主要在叶绿体基质部位被固定，进而被还原形成有机物进入生物群落。幼龄西黄松群落每平方米中用于生产者当年的生长、发育、繁殖，储存在生产者活生物量中的碳量等于生产者光合作用固定总碳量减去自身呼吸作用消耗的碳量，即净初级生产力乘以1平方米(360 g/m2×1 m2＝360 g)。储存在生产者活生物量中的碳量，部分通过消费者的呼吸作用，部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过分解者的分解作用，返回大气中的CO2库。
(3)根据表格可知：老龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为≈0.037/年；幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为≈0.25/年，所以幼龄群落中每克生产者活生物量每年的净初级生产力大于老龄群落。根据年碳收支分析：“收”即净初级生产力，“支”即异养呼吸，360<390，即“收”小于“支”，所以幼龄西黄松群落不能降低大气碳总量。
课时作业
A卷 生态系统的能量流动
一、选择题
1．(2015·海南高考)关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是( )
A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D．生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级
答案 D
解析 植物的残枝落叶、动物的遗体及排遗物中储存的能量都可被分解者所利用，B正确；能量在生态系统中流动时逐级递减，生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量，如太阳能，C正确；生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余可流入下一营养级和分解者，D错误。
2．如图为桑基鱼塘农业生态系统的能量流动图解，据图分析，错误的是( )
A．图中用于桑树生长、发育和繁殖的能量是C
B．图中未利用的能量是指蚕粪便中的能量
C．能量传递效率可以用(E＋F＋G＋H)/A表示
D．桑树的总光合作用量可以用B＋C表示
答案 B
解析 B表示桑树呼吸消耗的能量、C表示用于桑树生长、发育和繁殖的能量、F表示未利用的能量、G表示流向分解者的能量、H表示流向下一营养级的能量，A正确；桑树的总光合作用量是A＝B＋C，能量传递效率可以用(E＋F＋G＋H)/A表示，C、D正确；未利用的能量是指既没有流向分解者也没有流向下一营养级和用于呼吸的能量，B错误。
3．(2019·山东省烟台高三期末)下列有关生态系统能量流动的叙述，错误的是( )
A．通过物质多级利用可以提高能量的利用率
B．处于稳定状态的生态系统能量输入与输出相对稳定
C．太阳能只有通过生产者才能输入流动渠道
D．通过兔子的粪便流入分解者体内的能量属于兔子通过同化作用获得的能量的一部分
答案 D
解析 处于稳态时生态系统能量输入与输出相对稳定，保持动态平衡，B正确；能量流动的起点是从生产者固定太阳能开始，太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统之中，C正确；兔子的粪便中的能量不属于兔子同化的能量属于上一营养级同化的能量，D错误。
4．(2020·广东茂名五校联考)下列关于能量流动的叙述，错误的是( )
A．各营养级同化的能量一般都会分为两部分流向分解者
B．各营养级呼吸作用散失的能量都不能被其他生物所同化
C．消费者粪便中的能量应属于上一营养级同化的能量
D．每种肉食性消费者同化的能量都来自于不同营养级
答案 D
解析 一般情况下，各营养级获得的同化量中流向分解者的能量常常分为两部分，即一部分是形成的尸体、残骸等，另一部分是被下一营养级摄入后形成粪便，A正确；各营养级呼吸作用释放的能量一部分用于满足自身生命活动，一部分以热能散失，其中散失的能量不能被其他生物所同化利用，B正确；消费者粪便中的能量由于没有被消费者同化，所以应属于上一营养级同化的能量，C正确；在特定的生态系统中，部分肉食性消费者同化的能量可能只来源于同一个营养级，D错误。
5．假设在某牧场生态系统能量流动过程中，牛摄入体内的能量为x，牛粪便中的能量为28%x，呼吸作用散失的能量为46%x，则( )
A．贮存在牛体内的能量为48%x
B．牛同化的能量为72%x
C．由牛流向分解者的能量为28%x
D．由牛流向下一营养级的能量为54%x
答案 B
解析 贮存在牛体内的能量＝牛的摄入量－牛的粪便量－牛的呼吸作用散失的能量＝x－28%x－46%x＝26%x，A错误；牛同化的能量＝牛的摄入量－牛的粪便量＝x－28%x＝72%x，B正确；本题中由牛流向分解者的能量未知，而28%x属于上一个营养级即生产者流向分解者的能量，C错误；由牛流向下一营养级的能量属于贮存在牛体内的能量的一部分，由A的分析可知，储存在牛体内的能量为26%x，因此由牛流向下一营养级的能量小于26%x，D错误。
6．下表是能量流经某第二营养级时的情况，下列说法错误的是( )
项目
摄食量
粪便量
呼吸消耗量
用于生长、发育和繁殖的能量
能量(kJ)
530
330
X
110
A．X表示的能量值为90 kJ
B．该植食性动物同化的能量中有45%以热能的形式散失掉
C．表中四个量之间没有一定的数量关系
D．流向第三营养级生物的能量最多为40 kJ
答案 C
解析 呼吸消耗量＝固定量－用于生长、发育和繁殖的能量＝530－330－110＝90，A正确；同化量中热能形式散失的量即为呼吸量，其比例为90/(530－330)＝45%，B正确；营养级之间能量传递效率为10%～20%，所以流向第三营养级的生物的能量最多为20%×(530－330)＝40 kJ，D正确。
7．某生态系统中存在右图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的( )
A．1.375倍 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
答案 A
解析 由于生产者没有改变，所以流经该生态系统的总能量没有变化，设丙原来的能量为a，则需要甲提供的能量为1/2a÷10%÷10%＋1/2a÷10%；改变食物比例后丙的能量设为b，则需要甲提供的能量为2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%，根据题意可得：1/2a÷10%÷10%＋1/2a÷10%＝2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%，b/a＝1.375，A正确。
8．(2019·广东珠海摸底)如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是( )
A．微生物能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．沼气池中的微生物是该生态系统的分解者
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
答案 C
解析 在生态系统中，能量流动是单向的，不能循环利用，C错误；该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，A、B正确；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用率，D正确。
9．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是( )
A．一种蜣螂专以大象粪便为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%
B．当一只狼捕食一只兔子并同化为自身的有机物时，能量传递效率为10%～20%
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D．生产者接受的太阳能是流经此生态系统的总能量
答案 C
解析 大象粪便中的能量不是大象同化的能量，因此，蜣螂以大象粪便为食，并没有获得大象同化的能量，A错误；生态系统的能量传递效率为10%～20%，指的是一个营养级的能量传递到下一个营养级的效率，而不是一只动物传到下一营养级的一只动物的传递效率，B错误；生产者通过光合作用合成有机物，将非生物环境中的太阳能转化为生物群落中有机物中的化学能，C正确；生产者接受的太阳能并没有全部被生产者固定，只有被生产者固定的太阳能才是流经此生态系统的总能量，D错误。
10．(2019·湖南长郡中学冲刺)科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析，得出了能量流经这种肉食动物的有关数据如图(能量以种群的质量表示)。下列叙述正确的是( )
A．根据图中的数据不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率
B．蜘蛛的最低营养级是第二营养级
C．图中X代表从猎物种群流入到蜘蛛体内的能量
D．如果蜘蛛全部死亡，对该生态系统其他物种不会有影响
答案 A
解析 由于图中只能看出蜘蛛的同化量，但是不清楚猎物种群的同化量，因此无法计算两者之间的能量传递效率，A正确；蜘蛛(肉食动物)以猎物种群为食，因此最低处于第三营养级，B错误；图中蜘蛛的同化量代表从猎物种群流入到蜘蛛体内的能量，而X代表的能量属于蜘蛛用于生长、发育和繁殖的能量，C错误；如果蜘蛛全部死亡，可能会导致猎物种群数量在短时间内增加，也会导致其天敌种群数量减少，D错误。
11．(2020·黄山“八校联考”)如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是( )
A．在人工饲养的高密度鱼塘中，生产者同化量往往小于消费者的同化量
B．图中④包含了三级消费者粪便中的能量
C．在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的
D．第三营养级到第四营养级的能量传递效率为(③/②)×100%
答案 C
解析 在人工鱼塘中，人们可通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，人工饲养的高密度鱼塘中消费者的同化量往往大于生产者的同化量，A正确；粪便中的能量属于上个营养级流向分解者的，则④应包含三级消费者粪便中的能量，B正确；生产者通过光合作用获得能量，其他营养级生物通过捕食获得能量，C错误；能量传递效率用相关营养级的同化量计算，第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为(③/②)×100%，D正确。
12．(2020·吉林长白山质检)下列有关生态系统能量流动的叙述中，正确的是( )
A．生态系统能量流动从太阳光照射到植物体上开始
B．次级消费者摄取的食物中的能量即为流入次级消费者的总能量
C．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
D．生产者通过光合作用合成有机物，能量也就从无机环境输入到了生物群落
答案 D
解析 生态系统能量流动从植物体固定太阳能开始，A错误；次级消费者同化的能量即为流入次级消费者的总能量，摄取的食物中的能量还有部分不能被同化，B错误；能量是单向传递、逐级递减的，不能循环利用，C错误。
二、非选择题
13．(2019·湖南六校联考)下表是湖南长沙岳麓山公园森林生态系统各营养级的总能量。回答下列问题：
种群
甲
乙
丙
丁
戊
能量[J/(cm2·a)]
71.2
256.0
206.0
9.6
4530.0
(1)流入该生态系统的总能量是________J/(cm2·a)；第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率为________%(保留到小数点后1位)。
(2)种群戊的“绿色”为种群________(用表中代号回答)提供了采食信息，这体现了信息传递能调节____________________，以维持生态系统的稳定。
(3)与农田生态系统相比，森林生态系统的自我调节能力相对较强，主要原因是森林生态系统____________________________。某地区将某种生长迅速的野生动物大量引进该生态系统后，导致该地区的生物多样性下降，这种野生动物与本地原有物种可能存在着的种间关系有__________________。
答案 (1)4530.0 15.4
(2)乙和丙 生物的种间关系
(3)生物种类多，营养结构复杂 捕食、竞争(和寄生)
解析 (1)生产者固定的太阳能总量是流入生态系统的总能量。依据能量流动逐级递减的特点分析表中的数据可推知：戊为生产者，因此流入该生态系统的总能量为4530.0[J/(cm2·a)]；乙和丙均处于第二营养级，甲处于第三营养级，所以第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率为71.2÷(256.0＋206.0)×100%≈15.4%。
14．(2019·江苏省泰州高三期末)图1是我国北方某农场生态农业的结构简图。请据图回答：
(1)该生态系统中属于分解者的有________________，其在生态系统中的作用是___________________________。
(2)如果图1表示生态系统能量流动过程，则其中需要删减的有______________________(用“文字、→”表示)，流经该生态系统的能量来源有____________________________。
(3)人工生态系统食物链单一、自身稳定性差，易受病虫害破坏。小地老虎是一种破坏力极强的害虫，专门啃食玉米幼苗的心叶。
①农民常用米糠＋花生麸炒香拌5%敌百虫，于傍晚每亩地分散放10堆，每堆半斤，上面盖新鲜嫩草，引诱小地老虎幼虫来取食。这种杀虫法是根据生态系统的____________功能而设计的。
②图2是该农场中能量流经小地老虎的示意图，图2中A代表____________________，一年内小地老虎流向分解者的能量是________。
注：箭头上的数字为能量值，单位为×104 kJ·a－1。
答案 (1)食用菌、蛆蛹 将动植物遗体、动物的排遗物等分解为无机物
(2)蛆蛹→玉米 玉米光合作用固定的光能和饲料中的化学能
(3)①信息传递 ②小地老虎呼吸作用散失的能量 4.19×106 kJ·a－1
解析 (2)能量是单向流动的，如果图1表示生态系统能量流动过程，则其中需要删减的有蛆蛹→玉米。流经该生态系统的能量来源有玉米光合作用固定的光能和饲料中的化学能。
(3)①根据题意“农民常用……引诱小地老虎幼虫来取食”，可知这种杀虫法是根据生态系统的信息传递功能而设计的。②分析题图2可知，小地老虎的输入量＝同化量＋粪便量(流向分解者的能量)，A表示呼吸作用散失的热能，B表示用于生长、发育和繁殖的能量，其中流向分解者的能量为254，下一营养级的粪便中的能量(流向分解者的能量)也来自于小地老虎，数值为165，则一年内小地老虎流向分解者的能量是(254＋165)×104 kJ·a－1＝4.19×106 kJ·a－1。
15．某生态学家分别对一片玉米田、一片荒地和一个湖泊在单位时间内的光合作用效率进行测定，测出的数据如下表(单位：kJ)，请回答下列问题：
玉米田
荒地
湖泊
入射太阳能
2001.0
497.0
111572.0
输入第一营养级的能量
25.3
4.95
111.3
生产者的呼吸量
8.4
0.99
37.0
(1)太阳能的利用率最高的生态系统是________，做出这一判断的依据是________________________________________________________________________。
(2)假如两个陆地生态系统的绿色植物固定了等量的太阳能，则________(填“玉米田”或“荒地”)生态系统具有较多的能量传递到下一个营养级。
(3)玉米田生态系统中，输入第一营养级的能量，除一部分用于生产者的呼吸作用以热能形式散失外，其余能量用于___________________________________________。
(4)玉米与玉米田中的杂草之间的关系是________，从生态系统的能量流动角度阐述除草的原理：________________________________________________________________________。
答案 (1)玉米田 玉米田中输入第一营养级的能量与入射太阳能的比值最高
(2)荒地
(3)自身生长、发育和繁殖等生命活动
(4)竞争 合理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
解析 (2)分析数据，玉米田中的能量被下一营养级利用率大概占(25.3－8.4)/25.3×100%＝66.8%，荒地中可能被下一级利用率大概占(4.95－0.99)/4.95×100%＝80%，所以荒地更多。
B卷 生态系统的物质循环和信息传递
一、选择题
1．萤火虫通过闪光来识别同伴；草原上的鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀为雌鸟发出信号；某种植物根系能分泌一种使休眠的真菌孢子萌发的化合物，如将其在作物播种前施入土中，就可使休眠孢子提前萌发，导致其找不到寄主而死亡。以上三个实例分别体现了哪一类信息的作用( )
A．物理信息；化学信息；行为信息
B．物理信息；行为信息；化学信息
C．行为信息；物理信息；化学信息
D．化学信息；行为信息；物理信息
答案 B
解析 萤火虫发出的光属于物理信息，雄鸟扇动翅膀为雌鸟发出信号属于行为信息，某种植物根系产生的化合物属于化学信息，B正确。
2．(2020·浙江宁波模拟)下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是( )
A．低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
B．物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的
C．煤和石油通过燃烧和微生物的分解作用产生CO2，促进碳循环
D．生物圈不需要从外界获得任何物质补给，就能长期维持其正常功能
答案 B
解析 低碳生活方式可以减少CO2的排放，有助于维持生物圈中碳循环的平衡，A正确；物质循环是在生物圈的范围内，在生产者、消费者和分解者构成的生物群落与无机环境之间进行的，B错误；煤和石油通过燃烧和微生物的分解作用产生CO2，可为生产者的光合作用提供原料，进而促进碳循环，C正确；生物圈在物质上是一个自给自足的生态系统，不需要从外界获得任何物质补给，就能长期维持其正常功能，D正确。
3．下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是( )
A．生物群落中，碳以CO2的形式在生产者、消费者和分解者之间传递
B．碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落中
C．化石燃料的大量燃烧打破了生物圈中碳循环的平衡
D．物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存
答案 A
解析 生物群落中，碳以含碳有机物的形式在生产者、消费者、分解者之间传递，A错误。
4．有关生态系统信息传递的叙述，不正确的是( )
A．信息传递有利于生物种群的繁衍
B．信息传递有利于沟通生物群落和无机环境的关系
C．生态系统的各成分之间都存在信息传递
D．信息沿食物链从低营养级向高营养级传递
答案 D
解析 信息传递有利于生物种群的繁衍，A正确；信息传递有利于调节生物群落与无机环境之间、生物与生物之间的关系，B正确；生态系统各成分间都存在信息传递，C正确；信息传递往往是双向的，D错误。
5．据了解，野生扬子鳄种群的雌、雄比例一般稳定在5∶1左右，这样的性别比是由孵化时的温度所决定的。繁殖季节雄性扬子鳄发出“轰轰”的声音，雌性扬子鳄则根据声音大小选择巢穴位置。当声音大时，雌鳄选择将巢穴筑于山凹浓荫潮湿温度较低处，则会产生较多的雌鳄。以上事实说明生态系统中信息传递( )
A．能够调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定
B．维持生物体正常生命活动，调节生物内环境的稳态
C．影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定
D．对生物进行自然选择，促进生物进化
答案 C
解析 根据题干信息可知，生态系统中信息传递能够影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定。
6．假若某自然生态系统仅有一条食物链a→b→c→d。下列叙述正确的是( )
A．四种生物体内的能量直接或间接来自于a固定的能量
B．单位时间内各个营养级的生物数量关系为a>b>c>d
C．长期受汞污染时生物体内汞浓度的顺序为a>b>c>d
D．该生态系统中可实现物质和能量的循环利用以及信息传递
答案 A
解析 四种生物体内的能量直接或间接来自于a固定的能量，A正确；食物链a→b→c→d，单位时间内各个营养级的生物能量关系为a>b>c>d，但数量关系不一定，B错误；食物链a→b→c→d，根据生物的富集作用，长期受汞污染时生物体内汞浓度的顺序为a
A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力
B．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统碳循环
D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道
答案 C
解析 绿色植物的光合作用能将二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环，C错误。
8．(2019·山东菏泽期末)如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析错误的是( )
A．生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足
B．A是消费者，C是生产者，碳在各成分间以CO2的形式循环
C．对E过度开发利用会打破生物圈中碳平衡
D．碳循环过程需要能量驱动，同时含碳有机物又是能量的载体
答案 B
解析 物质循环的特点是全球性和循环性，因此在生物圈内，碳元素可以自给自足，A正确；分析题图可知A是消费者、C是生产者、B是分解者，D是大气中CO2库，碳在生物群落和无机环境之间主要以二氧化碳的形式传递，在生物群落内部以有机物的形式传递，B错误；大量煤、石油的开发会导致空气中的二氧化碳增多，打破生物圈中碳平衡，引发温室效应，C正确；物质是能量的载体，能量为物质循环提供动力，物质循环和能量流动相辅相成，D正确。
9．如图为生物圈中碳循环过程示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表化能合成作用
B．该图既能表示物质循环过程，也能准确表示能量流动方向
C．碳循环是指碳元素在甲、乙、丙间以有机物的形式传递
D．图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成了生物群落
答案 D
解析 ④过程主要代表光合作用，③过程代表呼吸作用，A错误；生态系统中的能量只能单向流动，故该图不能表示能量流动的方向，B错误；碳循环是指组成生物体的碳元素在生物群落和无机环境之间进行的循环，C错误；由图中信息可知，甲代表分解者，乙代表生产者，丙代表消费者，它们共同构成了生物群落，D正确。
10．下列现象不能体现“信息能调节生物种间关系”这个观点的是( )
A．云杉根的分泌物使玫瑰不能很好地生长
B．当日照达到一定时长时植物才能够开花
C．狼根据兔子留下的气味去猎捕兔子
D．蝙蝠通过自身发出的声波，对被捕食者进行“回声定位”
答案 B
解析 “当日照达到一定时长时植物才能够开花”说明生命活动的正常进行，离不开信息传递，不属于信息对生物的种间关系的调节，B符合题意。
11．如图为生态系统碳循环示意图，图中字母代表生态系统的组成成分，数字表示碳的流动过程。下列叙述正确的是( )
A．图中生产者、A、B、C构成了两条食物链
B．大力增强过程①可在一定程度上缓解温室效应
C．经过程③的碳全部储存于B体内的有机物中
D．农业上的中耕松土可以加强过程⑦
答案 B
解析 过程①主要表示生产者通过光合作用固定大气中的二氧化碳，因此，大力增强过程①可在一定程度上缓解温室效应，B正确；根据碳循环示意图中箭头的指向可判断A、B、C分别表示大气二氧化碳库、消费者、分解者，食物链是由生产者、消费者构成的，大气二氧化碳库、分解者不参与构成食物链，A错误；经过程③(捕食作用)的碳有一部分储存于B体内的有机物中，有一部分通过B自身的呼吸作用以二氧化碳的形式释放到大气中，C错误；农业上的中耕松土可以加强过程②即植物根细胞的呼吸作用，D错误。
12．关于生态系统的信息传递，下列说法不正确的是( )
A．信息传递可以调节种间关系
B．利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于化学防治
C．蜜蜂跳舞属于行为信息
D．生命活动的正常进行和生物种群的繁衍离不开信息的传递
答案 B
解析 利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于生物防治，B错误。
二、非选择题
13．(2019·山东德州高三期末)白洋淀湿地公园具有调节气候、净化污水等功能。公园内由近水边到陆地可分为光滩区、近水缓冲区、核心区等区域。回答下列问题：
(1)公园中的某种植物由近水边到陆地沿地表随机分布，这________(填“属于”或“不属于”)群落的水平结构，理由是________________________________。
(2)区别核心区和近水缓冲区这两个群落的重要特征是____________，湿地具有净化污水的功能，同时还能进行科学考察，体现了生物多样性的____________价值。
(3)湿地中某种以草籽和食草昆虫为食的鸟类粪便中的能量属于第________营养级的能量，该种鸟类同化的能量不能100%用于生长、发育和繁殖等生命活动，原因是________________________________。
(4)在调查中发现，雄性斑鸠通过点头或鞠躬追求配偶，这属于信息传递中的________信息，该现象说明信息传递的作用是________________________________。
答案 (1)不属于 该现象描述的是种群的空间特征
(2)物种组成 间接和直接
(3)一、二 有一部分通过呼吸作用以热能的形式散失
(4)行为 种群繁衍离不开信息的传递
14．如图为生态系统中碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。
请据图回答：
(1)生态系统的碳循环是指碳元素在__________________之间不断循环的过程。
(2)X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为____________________；Y的细胞结构与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是____________________________________。
(3)大气中的CO2在甲中图示的________处(在a～d中选择)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的______处(在a～d中选择)可以分解为CO2。
(4)除化石燃料燃烧外，还可以通过________________________途径产生CO2。
答案 (1)生物群落与无机环境
(2)化能自养细菌(或硝化细菌等) 有以核膜为界限的细胞核
(3)c a和b
(4)微生物的分解
解析 (2)图中X与甲都能利用CO2合成有机物，都为自养型生物。甲有叶绿体，为植物，又因为X与甲所表示生物类群的能量来源不同，所以X代表的生物为化能自养细菌。图中Y与丙都是分解者，丙为细菌，而Y的细胞结构与丙中图示生物不同，所以Y是真核生物，其细胞结构最主要的特点是有以核膜为界限的细胞核。
(3)大气中的CO2在甲中图示的c处(叶绿体基质)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的a(细胞质基质)和b(线粒体)处可以分解为CO2
(4)除化石燃料燃烧外，还可以通过微生物的分解途径产生CO2。
15．(2019·辽宁抚顺一模)根据生态系统的结构和功能相关知识，回答下列问题：
(1)蚯蚓是森林中的土壤动物之一，主要以植物的枯枝败叶为食，从生态系统的成分角度看，蚯蚓是________，该成分在生态系统中的主要作用是________________________，从生态系统的功能角度看，蚯蚓的行为促进了________________________。
(2)许多昆虫都能在特定时期释放吸引异性的信息素，这体现了生态系统信息传递的作用是________________________。人们常利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，从而降低害虫密度，其中信息素属于________信息，此过程为________防治，该防治方法的主要优点是________________。
(3)桑基鱼塘的生产模式是利用桑叶喂蚕，蚕沙(蚕粪)养鱼，鱼塘泥肥桑，其中蚕沙中所含的能量属于第________营养级所含的能量，蚕沙中的碳元素以________形式流向鱼，桑基鱼塘体现的生态学原理是____________________。
答案 (1)分解者 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 生态系统的物质循环
(2)生物种群的繁衍离不开信息传递 化学 生物 对人类生存环境无污染
(3)一 有机物 实现对能量的多级利用，提高能量的利用率
解析 (3)蚕的粪便不属于蚕同化的能量，而是蚕的食物中的能量，即第一营养级同化的能量，蚕沙中的碳元素以有机物形式流向鱼，塘泥中微生物将有机物分解为无机物，这样产生的水、二氧化碳、无机盐有利于植物体吸收利用，从而提高植物光合作用速率，提高农作物的产量。桑基鱼塘是生态农业，该生态系统遵循了物质循环再生原理，使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环，该生态系统在一定程度上实现了对物质和能量的多级利用。
第32讲 生态系统的功能
[考纲明细] 1.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ) 2.生态系统中的信息传递(Ⅱ)
考点1 生态系统的能量流动
1．概念理解
—
↓
—
↓
—太阳能→有机物中化学能→热能
↓
—
2．第一营养级的能量流动
注意：生产者通过光合作用固定的能量＝生产者真正光合作用制造有机物中的能量；生产者用于生长、发育和繁殖的能量＝生产者净光合作用积累的能量。
3．第二营养级能量流动
注意：(1)最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。
(2)摄入量＝同化量＋粪便量。
4．每一营养级能量来源和去向
来源
去向
注意：如果在某一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。
5．能量流动的特点及意义
1.(必修3 P95学科交叉)根据热力学第二定律，在封闭系统中，随着时间的推移无序性将增加。生命系统是开放系统，可以通过获取能量来维持系统的有序性。
2．(必修3 P95小字)“未利用”是指未被自身呼吸消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。
3．(必修3 P96思考与讨论)从生态系统能量流动特点出发，分析“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。
4．(必修3 P97调查)提高农田生态系统光能利用率的方法是合理密植，使该生态系统中的能量得到更充分利用的方法是稻田养鱼，实现立体化生态农业；建沼气池，实现能量的多级利用。
1．生态金字塔的类型及特点
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
每一阶含义
每一营养级生物所含能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的有机物总量
象征含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减
一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形
一般为正金字塔形
特例分析
—
成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化
浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量
2．能量传递效率的相关计算
能量传递效率＝×100%＝(10%～20%)
(1)能量传递效率的相关“最值”计算
①食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
②生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：
知低营养级求高营养级
知高营养级求低营养级
获能量最多
选最短食物链按×20%计算
需最多能量
选最长食物链按÷10%计算
获能量最少
选最长食物链按×10%计算
需最少能量
选最短食物链按÷20%计算
(2)能量传递效率的有关“定值”计算
①已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
②如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
(3)用拼图法进行能量流动计算
输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体中的B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1，如下图所示：
题组一 能量流动过程分析
1．下列表示生态系统中处于第二营养级的生物，其能量流动的过程图解，有关叙述正确的是( )
A．图中粪便量属于生产者经光合作用所固定的太阳能
B．呼吸作用以热能形式散失的能量占同化量的比例较小
C．流入下一个营养级的能量占摄入量的10%～20%
D．从图示可知，能量在营养级之间不具有单向流动的特点
答案 A
解析 粪便属于该营养级未同化的能量，其能量来自上一营养级即生产者的同化量，A正确；每一个营养级的能量，大部分以热能的形式散失，B错误；能量传递效率是相邻两营养级同化量之比，大约是10%～20%，C错误；能量流动的特点是单向流动、逐级递减，D错误。
2．下面为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列选项正确的是( )
A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i
B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%
C．在“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d
D．缩短食物链可以提高能量传递效率
答案 C
解析 首先，生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量，摄入量＝同化量＋粪便中的能量，因此c为同化量，h为粪便中的能量，同化量＝呼吸作用中以热能形式散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量，因此d是初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量，f是呼吸作用中以热能形式散失的能量，i是流入分解者的能量，e是下一营养级摄入的能量，所以b＝h＋c＝f＋d＋h＝f＋e＋g，A错误；能量传递效率是相邻营养级同化量之间的比值，生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c/a×100%，B错误；缩短食物链可以提高能量利用率，但不能提高能量传递效率，D错误；狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔子的同化量中用于生长、发育和繁殖的能量，即为d，C正确。
3．(2020·四川省南充高级中学检测)自然生态系统食物链的营养级中，能量从一级传向另一级的最终去向是( )
A．散失在环境中 B．导致分解者数量增加
C．进入另一条食物链 D．重新循环回到生产者
答案 A
解析 能量是沿食物链传递的，单向流动，不管能量暂时以何种形式存在，但其最终均以热能的形式消散在环境中，故选A。
能量流动易错点分析
(1)摄入量＝同化量＋粪便量。
(2)同化量＝摄入量－粪便量
＝呼吸消耗量＋用于生长发育和繁殖的能量
＝呼吸消耗量＋流入下一营养级量＋被分解者利用量。
(3)粪便量不是该营养级同化量的一部分，它是上一营养级同化量的一部分。
(4)生产者的同化量为生产者总光合作用获得的能量，生产者的净同化量为生产者用于生长、发育和繁殖的能量。
题组二 能量流动的特点
4．下列关于生态系统的能量流动的叙述，错误的是( )
A．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少
B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的
C．充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率
D．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网
答案 C
解析 生态系统中的能量沿食物链流动时，部分能量以热能的形式散失，部分能量被分解者所利用，所以营养级越高同化的能量就越少，A正确；生产者只能固定光能或化学能，而不能固定每个营养级及分解者所散失的热能，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的，B正确；生态系统的能量传递效率一般不能人为改变，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率，C错误；能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网，D正确。
能量传递效率与能量利用效率的区别
(1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一个营养级同化量/本营养级同化量)×100%。
(2)能量利用效率：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。合理调整能量流动方向，可提高能量的利用效率。
题组三 能量流动的相关计算
5．(2019·湖北大冶一中月考)如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约( )
A．100 kg B．44.5 kg
C．25 kg D．15 kg
答案 C
解析 图中有3条食物链，即A→B→猫头鹰、A→C→B→猫头鹰、A→C→D→猫头鹰。题中所问猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗的A量，已知高营养级的能量，求低营养级最少能量需选最短食物链，能量传递效率按20%计算即为1÷20%÷20%＝25(kg)，C正确。
变式训练
[5－1] (食物链最值类)下图为某生态系统能量流动示意图。下列说法正确的是( )
A．图中A所固定的能量是B、C的能量之和
B．若C增加1 kg，则需要消耗A约42 kg
C．A营养级的个体数量一定多于B的个体数量
D．若B的数量越多，则C获得的能量越少
答案 B
解析 由图计算可知，A固定能量为175＋875＋200＝1250，B、C的能量之和为200＋30＝230，A错误；由图可知，A、B之间的能量传递效率为200/1250＝4/25，B、C之间的能量传递效率为30/200＝3/20，则C增加1 kg，需消耗A为：1÷3/20÷4/25≈42(kg)，B正确；A营养级的个体数量不一定多于B的个体数量，数量金字塔有倒置现象，例如树和昆虫，C错误；一定范围内，若B的数量越多，则C获得的能量越多，D错误。
[5－2] (食物网比例类)如图为一食物网。若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为( )
A．y＝90ax＋10x B．y＝25ax＋5x
C．y＝20ax＋5x D．y＝10ax＋10x
答案 C
解析 由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1－a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。
考点2 生态系统的物质循环
1．概念
2．碳循环
(1)碳循环及存在形式
①在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐的形式存在。
②在生物群落内部：以含碳有机物的形式传递。
③在生物群落和无机环境之间：以CO2的形式循环。
(2)碳出入生物群落的途径
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。
②碳返回无机环境的途径
(3)温室效应
①形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡；植被破坏，降低了对大气CO2的调节作用。
②影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
3．物质循环与能量流动的关系
项目
能量流动
物质循环
形式
光能→化学能→热能
化学元素
(无机物有机物)
过程
沿食物链(网)单向流动
在无机环境和生物群落间往复循环
特点
单向流动、逐级递减
循环性、全球性
范围
生态系统各营养级及分解者
生物圈
联系
同时进行，相互依存，不可分割。①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；③能量是物质在生态系统中往复循环的动力
1.(必修3 P101与社会的联系)在自然生态系统中，植物通过光合作用从大气中摄取碳的速率，与通过生物的呼吸作用和分解作用而把碳释放到大气中的速率大致相同。
2．(必修3 P104拓展题改编)氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用？你如何解释需不断向农田中施加氮肥？
提示 能。农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
3．(必修3 P104基础题T4改编)生物圈是不是一个在“物质”上自给自足的系统？“能量”上呢？
提示 生物圈在物质上可自给自足，但在能量上不能自给自足，因为物质可以在生物圈内循环利用，而能量不能循环利用——它必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入方可维持正常运转。
题组一 物质循环过程及特点
1．“落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了生态系统中物质循环的原理。根据这一原理，下列说法正确的是( )
A．物质循环中的“物质”指的是组成细胞的各种化合物
B．物质循环中的“循环”指的是在食物链和食物网之间
C．传统农业中的耕地技术可以加快生态系统的物质循环
D．物质是能量的载体，物质循环也可以让能量循环利用
答案 C
解析 物质循环中的“物质”指的是组成细胞的各种元素，A错误；物质循环中的“循环”指的是在无机环境与生物群落之间，B错误；传统农业中的耕地技术可以加快庄稼根的呼吸及土壤中微生物的分解作用，进而加快生态系统的物质循环，C正确；生态系统的能量流动是单向的，不能循环利用，D错误。
2．如图为碳循环的部分示意图，下列说法正确的是( )
A．碳循环是指CO2在生物圈的循环过程
B．伴随A过程的进行，能量输入生物群落中
C．B过程只代表生物的呼吸作用
D．能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体
答案 B
解析 碳循环是指碳元素在生物圈的循环，A错误；图中A过程为光合作用或化能合成作用，伴随A过程的进行，能量输入生物群落中，B正确；B过程包括动植物的呼吸作用、分解者的分解作用和化石燃料的燃烧等，C错误；自养型原核生物无叶绿体和线粒体，也可完成该循环，D错误。
(1)物质循环中的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。生态系统的物质循环中所说的“生态系统”是指最大的生态系统——生物圈。
(2)正确理解碳循环中“循环”的含义
碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。
题组二 物质循环与能量流动的关系
3．分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是( )
A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动
B．能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返
C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D．碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
答案 C
解析 生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，③的能量属于②，无法比较能量①②③④的总和与生产者固定的太阳能总量之间的关系，C错误；碳在生物群落和无机环境之间循环主要是以CO2的形式进行的，在生物群落内是以含碳有机物的形式流动的，D正确。
考点3 生态系统的信息传递
1．信息的概念：指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
2．生态系统中信息的种类
实例
类别
传递形式
光、声、温度、湿度等
物理信息
物理过程
动物的性外激素
化学信息
以化学物质为信息载体
蜜蜂跳舞、孔雀开屏
行为信息
动物的特定行为特征
3．信息传递在生态系统中的作用
层次
作用
举例
个体
生命活动的正常进行，离不开信息的作用
(1)蝙蝠的回声定位
(2)莴苣种子必须接受某种波长的光才萌发
种群
生物种群的繁衍，离不开信息的传递
(1)植物开花需光信息刺激
(2)昆虫分泌性外激素，引诱异性个体
群落和生态系统
调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定
森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕后者，兔同样也能依据狼的气味或行为特征躲避猎捕
4．信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农产品或畜产品的产量。
(2)对有害动物进行控制。
(必修3 P108拓展题改编)农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等，下列不属于运用生态系统信息传递原理来提高农畜产品产量的措施是( )
A．延长家禽的光照时间，提高产蛋率
B．农作物的适时灌溉，家禽、家畜的定时饲喂
C．人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的
D．施放过量的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾
答案 B
解析 生态系统信息传递可用于提高畜产品的产量，如延长家禽的光照时间，提高产蛋率，A正确；农作物的适时灌溉，家禽、家畜的定时饲喂不属于信息传递，B错误；生态系统信息传递可用于提高农产品的产量，如人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的，C正确；性引诱剂属于化学信息，施放过量的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾，减少害虫种群密度，从而减少害虫对农作物的破坏，这是运用生态系统信息传递原理来提高农产品产量的措施之一，D正确。
题组一 信息传递的种类及作用
1．草原中有一种鸟，当雄鸟发现危险时就会急速起飞，并用力抖动两翼，给孵卵的雌鸟发出逃避的信号。下列有关说法正确的是( )
A．雄鸟给孵卵的雌鸟发出的是物理信息
B．上述实例体现了信息传递具有调节种间关系的作用
C．上述实例可说明信息传递有利于种群的生存与繁衍
D．同种生物之间的信息传递对维持生态系统的稳定毫无意义
答案 C
解析 用力抖动两翼属于雄鸟发出的行为信息，A错误；由于该信息传递发生在同种鸟之间，因此不能证明信息传递具有调节种间关系的作用，B错误；同种生物之间的信息传递有利于种群的生存与繁衍，从而保证本物种不会灭绝，保持物种的多样性，对维持生态系统的稳定具有一定的意义，C正确，D错误。
2．下列关于生态系统中信息传递的叙述，正确的是( )
A．生态系统中的信息只能来源于同种或异种的生物
B．植物生长素对植物生长的调节属于信息传递中的化学信息
C．动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息
D．牧草生长旺盛时，为食草动物提供采食信息，这对食草动物有利，对牧草不利
答案 C
解析 生态系统中的信息不仅可来自于生物群落中的各种生物，还可来自于无机环境，例如湿度、光照等，A错误；生态系统的信息传递，可发生在同一物种的不同个体之间或不同物种之间或生物与无机环境之间，而植物激素在植物体内起作用不属于生态系统中信息传递的范围，B错误；动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息，C正确；一定限度内，食草动物吃草有利于草的更新与分蘖，D错误。
题组二 信息传递、能量流动、物质循环的比较
3．如图为生态系统信息传递模式图，下列叙述不正确的是( )
A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动、物质循环以及信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态
D．生态系统各成分间都存在信息传递
答案 A
解析 能量流动的特点是单向流动、逐级递减，而物质循环具有全球性、循环性。
4．下列与生态系统的相关说法正确的是( )
A．土壤微生物不参与生态系统的物质循环
B．氮元素在生物群落和无机环境之间是不断循环的，因此农田不需施加氮肥
C．生命活动的正常进行，离不开信息的作用
D．分解者分解动植物遗体产生的物质和能量可以被植物利用
答案 C
解析 土壤微生物也参与生态系统的物质循环，A错误；在生态系统中，氮素不断通过产品输出该生态系统，所以还要往农田中不断施加氮肥，B错误；分解者分解动植物遗体产生的无机物可以被植物利用，但能量不能被植物利用，D错误。
生态系统三大功能的比较
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环流动， 反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中各营养级及分解者
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
途径
食物链和食物网
多种
地位
生态系统物质循环的动力
生态系统的基础
决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体
高考热点突破
1．(2018·全国卷Ⅲ)某同学运用黑光灯诱捕的方法对农田中具有趋光性的昆虫进行调查，下列叙述错误的是( )
A．趋光性昆虫是该农田生态系统的消费者
B．黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于化学信息
C．黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度
D．黑光灯诱捕的方法可用于探究该农田趋光性昆虫的物种数目
答案 B
解析 趋光性昆虫以植物为食，属于生态系统的消费者，A正确；黑光灯是一种特制的气体放电灯，它发出330～400 nm的紫外光波，故黑光灯传递给趋光性昆虫的信息是通过紫外光传递的，属于物理信息，B错误；可利用黑光灯可以诱捕昆虫的特点，来调查某种趋光性昆虫的种群密度，C正确；黑光灯能诱捕多种趋光性昆虫，从而可以统计一定范围内趋光性昆虫的种类，D正确。
2．(2016·全国卷Ⅰ)在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是( )
A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律
B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用
C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例
D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准
答案 B
解析 生态系统中生产者固定的能量最终以热能的形式散失，而散失的热能不能被生态系统重新利用，故生态系统中的能量不能被反复利用，B错误。
3．(2016·全国卷Ⅲ)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是( )
A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D．鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向
答案 C
解析 根据题意可写出食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入延长了食物链，使能量消耗的环节(营养级)增加，但没有改变能量流动的方向，C正确、D错误；鹰的迁入使黄雀的数量减少，导致黄雀的食物螳螂的数量增多，进而导致蝉的数量减少，A错误；细菌产生的能量大多以热能的形式散失，不能流向生产者，B错误。
4．(2018·全国卷Ⅱ)大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用。这一建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，此方面的研究属于“恐惧生态学”范畴。回答下列问题：
(1)当某种大型肉食性动物迁入到一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加，生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是_______________________________________________________________________。
(2)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是____________________________________________________(答出一点即可)。
(3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现，会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测，产生这一结果的可能原因有__________________________________________________________(答出两点即可)。
答案 (1)生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少
(2)甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多
(3)大型肉食性动物捕食野猪；野猪因恐惧减少了采食；野猪因恐惧而部分迁出该地区
解析 (1)生产者固定的太阳能总量是流入一个生态系统的总能量。能量在沿着食物链和食物网流动的过程中，各个营养级的生物都会通过自身的呼吸作用而消耗一部分能量(以热能的形式散失)，也有一部分随着残枝败叶或遗体残骸等被分解者分解释放出来而不能输入到下一营养级，即生产者固定的能量在沿食物链流动的过程中大部分损失了，传递到下一营养级的能量较少，因此食物链中的营养级数量一般不会太多。
(2)依题意可知：顶级肉食性动物的引入，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转(甲的数量优势地位丧失)，而该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，进而推知，甲的数量优势地位丧失的可能原因是顶级肉食性动物对甲、乙的驱赶作用而引起的甲、乙的“恐惧”程度不同，甲对顶级肉食性动物的“恐惧”程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多。
5．(2018·天津高考)为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄(未砍伐50～250年)和幼龄(砍伐后22年)生态系统的有机碳库及年碳收支进行测定，结果见下表。据表回答：
碳量
西黄松生态系统
生产者活生物量(g/m2)
死有机质(g/m2)
土壤有机碳(g/m2)
净初级生产力*(g/m2·年)
异养呼吸**(g/m2·年)
老龄
12730
2560
5330
470
440
幼龄
1460
3240
4310
360
390
*净初级生产力：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。
**异养呼吸：消费者和分解者的呼吸作用。
(1)西黄松群落被砍伐后，可逐渐形成自然幼龄群落，体现了生态系统的________稳定性。
(2)大气中的碳主要在叶绿体________部位被固定，进入生物群落。幼龄西黄松群落每平方米有________克碳用于生产者当年的生长、发育、繁殖，储存在生产者活生物量中；其中，部分通过生态系统中________的呼吸作用，部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过__________的分解作用，返回大气中的CO2库。
(3)西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力________(大于/等于/小于)老龄群落。根据年碳收支分析，幼龄西黄松群落________(能/不能)降低大气碳总量。
答案 (1)恢复力
(2)基质 360 消费者 分解者
(3)大于 不能
解析 (1)生态系统有抵抗力稳定性和恢复力稳定性，西黄松群落被砍伐后，可逐渐形成自然幼龄群落，体现了生态系统的恢复力稳定性。
(2)大气中的碳主要在叶绿体基质部位被固定，进而被还原形成有机物进入生物群落。幼龄西黄松群落每平方米中用于生产者当年的生长、发育、繁殖，储存在生产者活生物量中的碳量等于生产者光合作用固定总碳量减去自身呼吸作用消耗的碳量，即净初级生产力乘以1平方米(360 g/m2×1 m2＝360 g)。储存在生产者活生物量中的碳量，部分通过消费者的呼吸作用，部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过分解者的分解作用，返回大气中的CO2库。
(3)根据表格可知：老龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为≈0.037/年；幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为≈0.25/年，所以幼龄群落中每克生产者活生物量每年的净初级生产力大于老龄群落。根据年碳收支分析：“收”即净初级生产力，“支”即异养呼吸，360<390，即“收”小于“支”，所以幼龄西黄松群落不能降低大气碳总量。
课时作业
A卷 生态系统的能量流动
一、选择题
1．(2015·海南高考)关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是( )
A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D．生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级
答案 D
解析 植物的残枝落叶、动物的遗体及排遗物中储存的能量都可被分解者所利用，B正确；能量在生态系统中流动时逐级递减，生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量，如太阳能，C正确；生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余可流入下一营养级和分解者，D错误。
2．如图为桑基鱼塘农业生态系统的能量流动图解，据图分析，错误的是( )
A．图中用于桑树生长、发育和繁殖的能量是C
B．图中未利用的能量是指蚕粪便中的能量
C．能量传递效率可以用(E＋F＋G＋H)/A表示
D．桑树的总光合作用量可以用B＋C表示
答案 B
解析 B表示桑树呼吸消耗的能量、C表示用于桑树生长、发育和繁殖的能量、F表示未利用的能量、G表示流向分解者的能量、H表示流向下一营养级的能量，A正确；桑树的总光合作用量是A＝B＋C，能量传递效率可以用(E＋F＋G＋H)/A表示，C、D正确；未利用的能量是指既没有流向分解者也没有流向下一营养级和用于呼吸的能量，B错误。
3．(2019·山东省烟台高三期末)下列有关生态系统能量流动的叙述，错误的是( )
A．通过物质多级利用可以提高能量的利用率
B．处于稳定状态的生态系统能量输入与输出相对稳定
C．太阳能只有通过生产者才能输入流动渠道
D．通过兔子的粪便流入分解者体内的能量属于兔子通过同化作用获得的能量的一部分
答案 D
解析 处于稳态时生态系统能量输入与输出相对稳定，保持动态平衡，B正确；能量流动的起点是从生产者固定太阳能开始，太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统之中，C正确；兔子的粪便中的能量不属于兔子同化的能量属于上一营养级同化的能量，D错误。
4．(2020·广东茂名五校联考)下列关于能量流动的叙述，错误的是( )
A．各营养级同化的能量一般都会分为两部分流向分解者
B．各营养级呼吸作用散失的能量都不能被其他生物所同化
C．消费者粪便中的能量应属于上一营养级同化的能量
D．每种肉食性消费者同化的能量都来自于不同营养级
答案 D
解析 一般情况下，各营养级获得的同化量中流向分解者的能量常常分为两部分，即一部分是形成的尸体、残骸等，另一部分是被下一营养级摄入后形成粪便，A正确；各营养级呼吸作用释放的能量一部分用于满足自身生命活动，一部分以热能散失，其中散失的能量不能被其他生物所同化利用，B正确；消费者粪便中的能量由于没有被消费者同化，所以应属于上一营养级同化的能量，C正确；在特定的生态系统中，部分肉食性消费者同化的能量可能只来源于同一个营养级，D错误。
5．假设在某牧场生态系统能量流动过程中，牛摄入体内的能量为x，牛粪便中的能量为28%x，呼吸作用散失的能量为46%x，则( )
A．贮存在牛体内的能量为48%x
B．牛同化的能量为72%x
C．由牛流向分解者的能量为28%x
D．由牛流向下一营养级的能量为54%x
答案 B
解析 贮存在牛体内的能量＝牛的摄入量－牛的粪便量－牛的呼吸作用散失的能量＝x－28%x－46%x＝26%x，A错误；牛同化的能量＝牛的摄入量－牛的粪便量＝x－28%x＝72%x，B正确；本题中由牛流向分解者的能量未知，而28%x属于上一个营养级即生产者流向分解者的能量，C错误；由牛流向下一营养级的能量属于贮存在牛体内的能量的一部分，由A的分析可知，储存在牛体内的能量为26%x，因此由牛流向下一营养级的能量小于26%x，D错误。
6．下表是能量流经某第二营养级时的情况，下列说法错误的是( )
项目
摄食量
粪便量
呼吸消耗量
用于生长、发育和繁殖的能量
能量(kJ)
530
330
X
110
A．X表示的能量值为90 kJ
B．该植食性动物同化的能量中有45%以热能的形式散失掉
C．表中四个量之间没有一定的数量关系
D．流向第三营养级生物的能量最多为40 kJ
答案 C
解析 呼吸消耗量＝固定量－用于生长、发育和繁殖的能量＝530－330－110＝90，A正确；同化量中热能形式散失的量即为呼吸量，其比例为90/(530－330)＝45%，B正确；营养级之间能量传递效率为10%～20%，所以流向第三营养级的生物的能量最多为20%×(530－330)＝40 kJ，D正确。
7．某生态系统中存在右图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的( )
A．1.375倍 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
答案 A
解析 由于生产者没有改变，所以流经该生态系统的总能量没有变化，设丙原来的能量为a，则需要甲提供的能量为1/2a÷10%÷10%＋1/2a÷10%；改变食物比例后丙的能量设为b，则需要甲提供的能量为2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%，根据题意可得：1/2a÷10%÷10%＋1/2a÷10%＝2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%，b/a＝1.375，A正确。
8．(2019·广东珠海摸底)如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是( )
A．微生物能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．沼气池中的微生物是该生态系统的分解者
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
答案 C
解析 在生态系统中，能量流动是单向的，不能循环利用，C错误；该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，A、B正确；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用率，D正确。
9．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是( )
A．一种蜣螂专以大象粪便为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%
B．当一只狼捕食一只兔子并同化为自身的有机物时，能量传递效率为10%～20%
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D．生产者接受的太阳能是流经此生态系统的总能量
答案 C
解析 大象粪便中的能量不是大象同化的能量，因此，蜣螂以大象粪便为食，并没有获得大象同化的能量，A错误；生态系统的能量传递效率为10%～20%，指的是一个营养级的能量传递到下一个营养级的效率，而不是一只动物传到下一营养级的一只动物的传递效率，B错误；生产者通过光合作用合成有机物，将非生物环境中的太阳能转化为生物群落中有机物中的化学能，C正确；生产者接受的太阳能并没有全部被生产者固定，只有被生产者固定的太阳能才是流经此生态系统的总能量，D错误。
10．(2019·湖南长郡中学冲刺)科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析，得出了能量流经这种肉食动物的有关数据如图(能量以种群的质量表示)。下列叙述正确的是( )
A．根据图中的数据不能算出猎物种群和蜘蛛间的能量传递效率
B．蜘蛛的最低营养级是第二营养级
C．图中X代表从猎物种群流入到蜘蛛体内的能量
D．如果蜘蛛全部死亡，对该生态系统其他物种不会有影响
答案 A
解析 由于图中只能看出蜘蛛的同化量，但是不清楚猎物种群的同化量，因此无法计算两者之间的能量传递效率，A正确；蜘蛛(肉食动物)以猎物种群为食，因此最低处于第三营养级，B错误；图中蜘蛛的同化量代表从猎物种群流入到蜘蛛体内的能量，而X代表的能量属于蜘蛛用于生长、发育和繁殖的能量，C错误；如果蜘蛛全部死亡，可能会导致猎物种群数量在短时间内增加，也会导致其天敌种群数量减少，D错误。
11．(2020·黄山“八校联考”)如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是( )
A．在人工饲养的高密度鱼塘中，生产者同化量往往小于消费者的同化量
B．图中④包含了三级消费者粪便中的能量
C．在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的
D．第三营养级到第四营养级的能量传递效率为(③/②)×100%
答案 C
解析 在人工鱼塘中，人们可通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，人工饲养的高密度鱼塘中消费者的同化量往往大于生产者的同化量，A正确；粪便中的能量属于上个营养级流向分解者的，则④应包含三级消费者粪便中的能量，B正确；生产者通过光合作用获得能量，其他营养级生物通过捕食获得能量，C错误；能量传递效率用相关营养级的同化量计算，第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为(③/②)×100%，D正确。
12．(2020·吉林长白山质检)下列有关生态系统能量流动的叙述中，正确的是( )
A．生态系统能量流动从太阳光照射到植物体上开始
B．次级消费者摄取的食物中的能量即为流入次级消费者的总能量
C．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
D．生产者通过光合作用合成有机物，能量也就从无机环境输入到了生物群落
答案 D
解析 生态系统能量流动从植物体固定太阳能开始，A错误；次级消费者同化的能量即为流入次级消费者的总能量，摄取的食物中的能量还有部分不能被同化，B错误；能量是单向传递、逐级递减的，不能循环利用，C错误。
二、非选择题
13．(2019·湖南六校联考)下表是湖南长沙岳麓山公园森林生态系统各营养级的总能量。回答下列问题：
种群
甲
乙
丙
丁
戊
能量[J/(cm2·a)]
71.2
256.0
206.0
9.6
4530.0
(1)流入该生态系统的总能量是________J/(cm2·a)；第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率为________%(保留到小数点后1位)。
(2)种群戊的“绿色”为种群________(用表中代号回答)提供了采食信息，这体现了信息传递能调节____________________，以维持生态系统的稳定。
(3)与农田生态系统相比，森林生态系统的自我调节能力相对较强，主要原因是森林生态系统____________________________。某地区将某种生长迅速的野生动物大量引进该生态系统后，导致该地区的生物多样性下降，这种野生动物与本地原有物种可能存在着的种间关系有__________________。
答案 (1)4530.0 15.4
(2)乙和丙 生物的种间关系
(3)生物种类多，营养结构复杂 捕食、竞争(和寄生)
解析 (1)生产者固定的太阳能总量是流入生态系统的总能量。依据能量流动逐级递减的特点分析表中的数据可推知：戊为生产者，因此流入该生态系统的总能量为4530.0[J/(cm2·a)]；乙和丙均处于第二营养级，甲处于第三营养级，所以第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率为71.2÷(256.0＋206.0)×100%≈15.4%。
14．(2019·江苏省泰州高三期末)图1是我国北方某农场生态农业的结构简图。请据图回答：
(1)该生态系统中属于分解者的有________________，其在生态系统中的作用是___________________________。
(2)如果图1表示生态系统能量流动过程，则其中需要删减的有______________________(用“文字、→”表示)，流经该生态系统的能量来源有____________________________。
(3)人工生态系统食物链单一、自身稳定性差，易受病虫害破坏。小地老虎是一种破坏力极强的害虫，专门啃食玉米幼苗的心叶。
①农民常用米糠＋花生麸炒香拌5%敌百虫，于傍晚每亩地分散放10堆，每堆半斤，上面盖新鲜嫩草，引诱小地老虎幼虫来取食。这种杀虫法是根据生态系统的____________功能而设计的。
②图2是该农场中能量流经小地老虎的示意图，图2中A代表____________________，一年内小地老虎流向分解者的能量是________。
注：箭头上的数字为能量值，单位为×104 kJ·a－1。
答案 (1)食用菌、蛆蛹 将动植物遗体、动物的排遗物等分解为无机物
(2)蛆蛹→玉米 玉米光合作用固定的光能和饲料中的化学能
(3)①信息传递 ②小地老虎呼吸作用散失的能量 4.19×106 kJ·a－1
解析 (2)能量是单向流动的，如果图1表示生态系统能量流动过程，则其中需要删减的有蛆蛹→玉米。流经该生态系统的能量来源有玉米光合作用固定的光能和饲料中的化学能。
(3)①根据题意“农民常用……引诱小地老虎幼虫来取食”，可知这种杀虫法是根据生态系统的信息传递功能而设计的。②分析题图2可知，小地老虎的输入量＝同化量＋粪便量(流向分解者的能量)，A表示呼吸作用散失的热能，B表示用于生长、发育和繁殖的能量，其中流向分解者的能量为254，下一营养级的粪便中的能量(流向分解者的能量)也来自于小地老虎，数值为165，则一年内小地老虎流向分解者的能量是(254＋165)×104 kJ·a－1＝4.19×106 kJ·a－1。
15．某生态学家分别对一片玉米田、一片荒地和一个湖泊在单位时间内的光合作用效率进行测定，测出的数据如下表(单位：kJ)，请回答下列问题：
玉米田
荒地
湖泊
入射太阳能
2001.0
497.0
111572.0
输入第一营养级的能量
25.3
4.95
111.3
生产者的呼吸量
8.4
0.99
37.0
(1)太阳能的利用率最高的生态系统是________，做出这一判断的依据是________________________________________________________________________。
(2)假如两个陆地生态系统的绿色植物固定了等量的太阳能，则________(填“玉米田”或“荒地”)生态系统具有较多的能量传递到下一个营养级。
(3)玉米田生态系统中，输入第一营养级的能量，除一部分用于生产者的呼吸作用以热能形式散失外，其余能量用于___________________________________________。
(4)玉米与玉米田中的杂草之间的关系是________，从生态系统的能量流动角度阐述除草的原理：________________________________________________________________________。
答案 (1)玉米田 玉米田中输入第一营养级的能量与入射太阳能的比值最高
(2)荒地
(3)自身生长、发育和繁殖等生命活动
(4)竞争 合理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
解析 (2)分析数据，玉米田中的能量被下一营养级利用率大概占(25.3－8.4)/25.3×100%＝66.8%，荒地中可能被下一级利用率大概占(4.95－0.99)/4.95×100%＝80%，所以荒地更多。
B卷 生态系统的物质循环和信息传递
一、选择题
1．萤火虫通过闪光来识别同伴；草原上的鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀为雌鸟发出信号；某种植物根系能分泌一种使休眠的真菌孢子萌发的化合物，如将其在作物播种前施入土中，就可使休眠孢子提前萌发，导致其找不到寄主而死亡。以上三个实例分别体现了哪一类信息的作用( )
A．物理信息；化学信息；行为信息
B．物理信息；行为信息；化学信息
C．行为信息；物理信息；化学信息
D．化学信息；行为信息；物理信息
答案 B
解析 萤火虫发出的光属于物理信息，雄鸟扇动翅膀为雌鸟发出信号属于行为信息，某种植物根系产生的化合物属于化学信息，B正确。
2．(2020·浙江宁波模拟)下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是( )
A．低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
B．物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的
C．煤和石油通过燃烧和微生物的分解作用产生CO2，促进碳循环
D．生物圈不需要从外界获得任何物质补给，就能长期维持其正常功能
答案 B
解析 低碳生活方式可以减少CO2的排放，有助于维持生物圈中碳循环的平衡，A正确；物质循环是在生物圈的范围内，在生产者、消费者和分解者构成的生物群落与无机环境之间进行的，B错误；煤和石油通过燃烧和微生物的分解作用产生CO2，可为生产者的光合作用提供原料，进而促进碳循环，C正确；生物圈在物质上是一个自给自足的生态系统，不需要从外界获得任何物质补给，就能长期维持其正常功能，D正确。
3．下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是( )
A．生物群落中，碳以CO2的形式在生产者、消费者和分解者之间传递
B．碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落中
C．化石燃料的大量燃烧打破了生物圈中碳循环的平衡
D．物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存
答案 A
解析 生物群落中，碳以含碳有机物的形式在生产者、消费者、分解者之间传递，A错误。
4．有关生态系统信息传递的叙述，不正确的是( )
A．信息传递有利于生物种群的繁衍
B．信息传递有利于沟通生物群落和无机环境的关系
C．生态系统的各成分之间都存在信息传递
D．信息沿食物链从低营养级向高营养级传递
答案 D
解析 信息传递有利于生物种群的繁衍，A正确；信息传递有利于调节生物群落与无机环境之间、生物与生物之间的关系，B正确；生态系统各成分间都存在信息传递，C正确；信息传递往往是双向的，D错误。
5．据了解，野生扬子鳄种群的雌、雄比例一般稳定在5∶1左右，这样的性别比是由孵化时的温度所决定的。繁殖季节雄性扬子鳄发出“轰轰”的声音，雌性扬子鳄则根据声音大小选择巢穴位置。当声音大时，雌鳄选择将巢穴筑于山凹浓荫潮湿温度较低处，则会产生较多的雌鳄。以上事实说明生态系统中信息传递( )
A．能够调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定
B．维持生物体正常生命活动，调节生物内环境的稳态
C．影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定
D．对生物进行自然选择，促进生物进化
答案 C
解析 根据题干信息可知，生态系统中信息传递能够影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定。
6．假若某自然生态系统仅有一条食物链a→b→c→d。下列叙述正确的是( )
A．四种生物体内的能量直接或间接来自于a固定的能量
B．单位时间内各个营养级的生物数量关系为a>b>c>d
C．长期受汞污染时生物体内汞浓度的顺序为a>b>c>d
D．该生态系统中可实现物质和能量的循环利用以及信息传递
答案 A
解析 四种生物体内的能量直接或间接来自于a固定的能量，A正确；食物链a→b→c→d，单位时间内各个营养级的生物能量关系为a>b>c>d，但数量关系不一定，B错误；食物链a→b→c→d，根据生物的富集作用，长期受汞污染时生物体内汞浓度的顺序为a
A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力
B．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统碳循环
D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道
答案 C
解析 绿色植物的光合作用能将二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环，C错误。
8．(2019·山东菏泽期末)如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析错误的是( )
A．生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足
B．A是消费者，C是生产者，碳在各成分间以CO2的形式循环
C．对E过度开发利用会打破生物圈中碳平衡
D．碳循环过程需要能量驱动，同时含碳有机物又是能量的载体
答案 B
解析 物质循环的特点是全球性和循环性，因此在生物圈内，碳元素可以自给自足，A正确；分析题图可知A是消费者、C是生产者、B是分解者，D是大气中CO2库，碳在生物群落和无机环境之间主要以二氧化碳的形式传递，在生物群落内部以有机物的形式传递，B错误；大量煤、石油的开发会导致空气中的二氧化碳增多，打破生物圈中碳平衡，引发温室效应，C正确；物质是能量的载体，能量为物质循环提供动力，物质循环和能量流动相辅相成，D正确。
9．如图为生物圈中碳循环过程示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表化能合成作用
B．该图既能表示物质循环过程，也能准确表示能量流动方向
C．碳循环是指碳元素在甲、乙、丙间以有机物的形式传递
D．图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成了生物群落
答案 D
解析 ④过程主要代表光合作用，③过程代表呼吸作用，A错误；生态系统中的能量只能单向流动，故该图不能表示能量流动的方向，B错误；碳循环是指组成生物体的碳元素在生物群落和无机环境之间进行的循环，C错误；由图中信息可知，甲代表分解者，乙代表生产者，丙代表消费者，它们共同构成了生物群落，D正确。
10．下列现象不能体现“信息能调节生物种间关系”这个观点的是( )
A．云杉根的分泌物使玫瑰不能很好地生长
B．当日照达到一定时长时植物才能够开花
C．狼根据兔子留下的气味去猎捕兔子
D．蝙蝠通过自身发出的声波，对被捕食者进行“回声定位”
答案 B
解析 “当日照达到一定时长时植物才能够开花”说明生命活动的正常进行，离不开信息传递，不属于信息对生物的种间关系的调节，B符合题意。
11．如图为生态系统碳循环示意图，图中字母代表生态系统的组成成分，数字表示碳的流动过程。下列叙述正确的是( )
A．图中生产者、A、B、C构成了两条食物链
B．大力增强过程①可在一定程度上缓解温室效应
C．经过程③的碳全部储存于B体内的有机物中
D．农业上的中耕松土可以加强过程⑦
答案 B
解析 过程①主要表示生产者通过光合作用固定大气中的二氧化碳，因此，大力增强过程①可在一定程度上缓解温室效应，B正确；根据碳循环示意图中箭头的指向可判断A、B、C分别表示大气二氧化碳库、消费者、分解者，食物链是由生产者、消费者构成的，大气二氧化碳库、分解者不参与构成食物链，A错误；经过程③(捕食作用)的碳有一部分储存于B体内的有机物中，有一部分通过B自身的呼吸作用以二氧化碳的形式释放到大气中，C错误；农业上的中耕松土可以加强过程②即植物根细胞的呼吸作用，D错误。
12．关于生态系统的信息传递，下列说法不正确的是( )
A．信息传递可以调节种间关系
B．利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于化学防治
C．蜜蜂跳舞属于行为信息
D．生命活动的正常进行和生物种群的繁衍离不开信息的传递
答案 B
解析 利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于生物防治，B错误。
二、非选择题
13．(2019·山东德州高三期末)白洋淀湿地公园具有调节气候、净化污水等功能。公园内由近水边到陆地可分为光滩区、近水缓冲区、核心区等区域。回答下列问题：
(1)公园中的某种植物由近水边到陆地沿地表随机分布，这________(填“属于”或“不属于”)群落的水平结构，理由是________________________________。
(2)区别核心区和近水缓冲区这两个群落的重要特征是____________，湿地具有净化污水的功能，同时还能进行科学考察，体现了生物多样性的____________价值。
(3)湿地中某种以草籽和食草昆虫为食的鸟类粪便中的能量属于第________营养级的能量，该种鸟类同化的能量不能100%用于生长、发育和繁殖等生命活动，原因是________________________________。
(4)在调查中发现，雄性斑鸠通过点头或鞠躬追求配偶，这属于信息传递中的________信息，该现象说明信息传递的作用是________________________________。
答案 (1)不属于 该现象描述的是种群的空间特征
(2)物种组成 间接和直接
(3)一、二 有一部分通过呼吸作用以热能的形式散失
(4)行为 种群繁衍离不开信息的传递
14．如图为生态系统中碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。
请据图回答：
(1)生态系统的碳循环是指碳元素在__________________之间不断循环的过程。
(2)X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为____________________；Y的细胞结构与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是____________________________________。
(3)大气中的CO2在甲中图示的________处(在a～d中选择)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的______处(在a～d中选择)可以分解为CO2。
(4)除化石燃料燃烧外，还可以通过________________________途径产生CO2。
答案 (1)生物群落与无机环境
(2)化能自养细菌(或硝化细菌等) 有以核膜为界限的细胞核
(3)c a和b
(4)微生物的分解
解析 (2)图中X与甲都能利用CO2合成有机物，都为自养型生物。甲有叶绿体，为植物，又因为X与甲所表示生物类群的能量来源不同，所以X代表的生物为化能自养细菌。图中Y与丙都是分解者，丙为细菌，而Y的细胞结构与丙中图示生物不同，所以Y是真核生物，其细胞结构最主要的特点是有以核膜为界限的细胞核。
(3)大气中的CO2在甲中图示的c处(叶绿体基质)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的a(细胞质基质)和b(线粒体)处可以分解为CO2
(4)除化石燃料燃烧外，还可以通过微生物的分解途径产生CO2。
15．(2019·辽宁抚顺一模)根据生态系统的结构和功能相关知识，回答下列问题：
(1)蚯蚓是森林中的土壤动物之一，主要以植物的枯枝败叶为食，从生态系统的成分角度看，蚯蚓是________，该成分在生态系统中的主要作用是________________________，从生态系统的功能角度看，蚯蚓的行为促进了________________________。
(2)许多昆虫都能在特定时期释放吸引异性的信息素，这体现了生态系统信息传递的作用是________________________。人们常利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，从而降低害虫密度，其中信息素属于________信息，此过程为________防治，该防治方法的主要优点是________________。
(3)桑基鱼塘的生产模式是利用桑叶喂蚕，蚕沙(蚕粪)养鱼，鱼塘泥肥桑，其中蚕沙中所含的能量属于第________营养级所含的能量，蚕沙中的碳元素以________形式流向鱼，桑基鱼塘体现的生态学原理是____________________。
答案 (1)分解者 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 生态系统的物质循环
(2)生物种群的繁衍离不开信息传递 化学 生物 对人类生存环境无污染
(3)一 有机物 实现对能量的多级利用，提高能量的利用率
解析 (3)蚕的粪便不属于蚕同化的能量，而是蚕的食物中的能量，即第一营养级同化的能量，蚕沙中的碳元素以有机物形式流向鱼，塘泥中微生物将有机物分解为无机物，这样产生的水、二氧化碳、无机盐有利于植物体吸收利用，从而提高植物光合作用速率，提高农作物的产量。桑基鱼塘是生态农业，该生态系统遵循了物质循环再生原理，使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环，该生态系统在一定程度上实现了对物质和能量的多级利用。
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