- 生态系统的能量流动
- 共859题
为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用，美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进行了3年实验．实验区是两个毗邻的山谷（编号1、2），两个山谷各有一条小溪．1965年冬，研究人员将2号山谷中的树木全部砍倒留在原地．通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%．两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所示．
请回答问题：
（1）大气中的N2进入该森林群落的两种途径有______．在森林群落中，能从环境中直接吸收含氮无机物的两大类生物是______．
（2）氮元素以N2、NO3-和______的形式被生物吸收，进入细胞后主要用于合成______两类生物大分子．
（3）图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化，其原因是不同季节生物______．
（4）1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高，主要的两个原因是______．
（5）硝酸盐含量过高的水不宜饮用．在人体消化道中，硝酸盐可转变成亚硝酸盐．NO2-能使DNA中C-G碱基对中的“C”脱氨成为“U”．上述发生突变的碱基对经两次复制后，在该位点上产生的碱基对新类型是______、______．
（6）氮元素从森林群落输出的两种途径是______．
（7）该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是______．
正确答案
生物固氮、闪电固氮
植物和微生物
含氮有机物
蛋白质和核酸
对硝酸盐的利用量不同
丧失了植物充分硝酸盐的吸收、动、植物遗体分解后产生的硝酸盐进入小溪
A---T
U---A
通过细菌作用将硝酸盐最终充成氮气返回大气、雨水的冲刷
涵养水源、同化氮元素
解析
解：（1）①大气中的氮气进入到生物群落的途径．②在生命群落当中，环境当中直接吸收含氮无机物的两大类生物是植物、微生物．如果将吸收含氮无机物的生物，写成植物和硝化细菌，显然就缩小微生物的范围，会造成丢分．
（2）氮元素以氮气、硝酸根离子、铵根离子形式吸收．由于题中说是被“生物”吸收而非被“植物”吸收，作为动物吸收，是以氨基酸的形式．如人是不能吸收铵根离子的，而是以氨基酸的形式吸收的进入血液．因此此处表述最好写被植物吸收，因为生命生态系统也有动物的．
（3）为什么在不同的季节里面硝酸盐的含量不一样，这个难度不大．不同的季节对硝酸盐的利用量不同．
（4）砍掉树木以后水里面的硝酸盐的含量急剧下降，主要应该通过砍掉树木跟另外一个没砍掉到树木的对照，总结原因：硝酸盐的含量急剧下降得两个原因，一个是产生，一个是吸收．即①分解增多了．砍掉树木以后，这个树木里边含的蛋白质分解成硝酸根离子；②流失进水，导致水中硝酸盐增长．树木生长在里面，硝酸盐可以被植物吸收合成蛋白质．现在树木砍掉了，原有硝酸盐现在不吸收了，就随流水流走了．
（5）综合考查基因突变．注意一个碱基发生改变后，进行两次复制，复制以后产生新的碱基类型，两次复制就有两次碱基互补配对．
（6）氮元素生物群落输出的两种途径．要明确生物群落输出不是在这个生态系统里，要脱离这个生态系统的．输出途径：①生成氮气--通过反硝化细菌变成氮气后，脱离生物链就不能被生物所吸收；②雨水冲刷--雨水冲刷就到无机环境当中．一般会因想不到雨水冲刷而导致失分．
（7）植物被砍倒，小溪中的硝酸盐含量增加说明植物可以同化无机环境中的N元素；将2号山谷中的树木全部砍倒，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%，说明植被还有涵养水源的作用．
答案：（1）生物固氮、闪电固氮．植物和微生物．
（2）含氮有机物；蛋白质和核酸
（3）对硝酸盐的利用量不同
（4）丧失了植物充分硝酸盐的吸收、动、植物遗体分解后产生的硝酸盐进入小溪．
（5）A---T，U---A．
（6）通过细菌作用将硝酸盐最终充成氮气返回大气、雨水的冲刷．
（7）涵养水源、同化氮元素
正确答案
解析
解：A、该生态系统的能量最终来源是太阳光能，A正确；
B、调查该生态系统中某种杂草的种群密度常用的方法是样方法，B正确；
C、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，C错误；
D、该生态系统生物种类少、营养简单，抵抗力稳定性较差，D正确．
故选：C．
（1）该生态系统的基石是上表种群的______；碳在各间是以______的形式进行流动的．
（2）在甲、乙、丙、丁、戊所构成的营养结构中，第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率为______；若要调查乙（野兔）的种群密度，一般可采取的方法是______．
（3）由于某种原因使物种丁灭绝了，但生态系统各营养级间的能量传递效率并未发生改变，则最终戊的数量会______，该生态系统的抵抗力稳定性会______．
（4）如图表示该生态系统中能量流向物种甲后发生的变化示意图．图中A表示物种甲同化的能量，则C、D表示的含义分别为______、______．
正确答案
解：
（1）生态系统的基石是生产者．生产者的同化固定的能量在生态系统中是最多的．由上表可知，丙就是生产者．碳在无机环境和生物群落之间以二氧化碳形式流动，在生物群落之间以有机物形式流动．
（2）根据表中的各营养级同化固定的能量，可推知甲、乙、丙、丁、戊所构成的营养结构是：丙→乙、丁→甲→戊．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率为（70×102+69.3×102）/（930×102）×100%=15%．乙为野兔，活动范围比较大，常用标志重捕法调查乙（野兔）的种群密度．
（3）由于某种原因使物种丁灭绝了，物种乙代替了丁的位置，生态系统各营养级间的能量传递效率并未发生改变，则最终戊的数量会基本不变．但是此生态系统的物种丰富度降低了，生态系统的自我调节能力降低，生态系统的抵抗力稳定性降低．
（4）遗体、残骸和粪便需要分解者分解，将有机物转变成无机物，利于物质循环．某一营养级固定的部分能量还可以通过呼吸作用散失．
故答案为：
（1）丙 有机物
（2）15% 标志重捕法
（3）基本不变 降低
（4）分解者利用的能量 呼吸作用散失的能量
解析
解：
（1）生态系统的基石是生产者．生产者的同化固定的能量在生态系统中是最多的．由上表可知，丙就是生产者．碳在无机环境和生物群落之间以二氧化碳形式流动，在生物群落之间以有机物形式流动．
（2）根据表中的各营养级同化固定的能量，可推知甲、乙、丙、丁、戊所构成的营养结构是：丙→乙、丁→甲→戊．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率为（70×102+69.3×102）/（930×102）×100%=15%．乙为野兔，活动范围比较大，常用标志重捕法调查乙（野兔）的种群密度．
（3）由于某种原因使物种丁灭绝了，物种乙代替了丁的位置，生态系统各营养级间的能量传递效率并未发生改变，则最终戊的数量会基本不变．但是此生态系统的物种丰富度降低了，生态系统的自我调节能力降低，生态系统的抵抗力稳定性降低．
（4）遗体、残骸和粪便需要分解者分解，将有机物转变成无机物，利于物质循环．某一营养级固定的部分能量还可以通过呼吸作用散失．
故答案为：
（1）丙 有机物
（2）15% 标志重捕法
（3）基本不变 降低
（4）分解者利用的能量 呼吸作用散失的能量
土壤微生物是陆地生态系统中最活跃的组分，影响着土壤有机质的转化，在陆地生态系统的物质循环和能量流动中起重要作用．下表是对某生态系统中不同植被类型土壤碳释放的研究结果．请回答：
（1）将无机环境中的CO2转化为生物群落中有机碳的主要生理过程是______作用；土壤微生物在生态系统的成分中，可属于______．
（2）草丛群落在垂直方向上具有______ 现象．与草丛相比，灌丛抵御环境变化的能力更强，原因是______．
（3）对不同植被类型土壤的相关指标进行测定时，为尽量减小实验误差，取样时应该选取多个样方，然后将______记录在上表中．
（4）实验结果表明，在森林生态系统的正向演替过程中，植被类型为______ 阶段时土壤微生物含碳量最大；土壤中有机碳含量在成熟林阶段最小，最可能的原因是______．
（5）土壤微生物的代谢熵是指土壤微生物呼吸速率与土壤微生物含碳量的比值，代谢熵越低，土壤微生物对有机碳的利用效率就越高．根据表中数据分析，成熟林中微生物代谢熵的值______于次生林，微生物对有机碳利用效率最低的是______林．
正确答案
解：（1）将无机环境中的CO2转化为生物群落中有机碳的主要生理过程是光合作用；土壤微生物在生态系统的成分中，可属于生产者、消费者或分解者．
（2）群落在垂直方向上具有分层现象．与草丛相比，灌丛抵御环境变化的能力更强，原因是灌丛群落的营养结构更复杂，抵抗力稳定性更高．
（3）对不同植被类型土壤的相关指标进行测定时，为尽量减小实验误差，取样时应该随机选取多个样方，然后将多个样方实测数据的平均值记录在上表中．
（4）实验结果表明，在森林生态系统的正向演替过程中，植被类型为次生林阶段时土壤微生物含碳量最大；土壤中有机碳含量在成熟林阶段最小，最可能的原因是此阶段微生物呼吸作用强，有机碳被快速分解．
（5）根据表中数据分析，成熟林中微生物代谢熵的值为2.265：2.243=1.01，高于次生林的0.44，由于成熟林中微生物代谢熵的值最大，所以微生物对有机碳利用效率最低的是成熟林．
故答案为：
（1）光合 生产者、消费者或分解者
（2）分层 群落的结构更复杂，抵抗力稳定性更高
（3）多个样方实测数据的平均值
（4）次生林 此阶段微生物呼吸作用强，有机碳被快速分解
（5）高 成熟
解析
解：（1）将无机环境中的CO2转化为生物群落中有机碳的主要生理过程是光合作用；土壤微生物在生态系统的成分中，可属于生产者、消费者或分解者．
（2）群落在垂直方向上具有分层现象．与草丛相比，灌丛抵御环境变化的能力更强，原因是灌丛群落的营养结构更复杂，抵抗力稳定性更高．
（3）对不同植被类型土壤的相关指标进行测定时，为尽量减小实验误差，取样时应该随机选取多个样方，然后将多个样方实测数据的平均值记录在上表中．
（4）实验结果表明，在森林生态系统的正向演替过程中，植被类型为次生林阶段时土壤微生物含碳量最大；土壤中有机碳含量在成熟林阶段最小，最可能的原因是此阶段微生物呼吸作用强，有机碳被快速分解．
（5）根据表中数据分析，成熟林中微生物代谢熵的值为2.265：2.243=1.01，高于次生林的0.44，由于成熟林中微生物代谢熵的值最大，所以微生物对有机碳利用效率最低的是成熟林．
故答案为：
（1）光合 生产者、消费者或分解者
（2）分层 群落的结构更复杂，抵抗力稳定性更高
（3）多个样方实测数据的平均值
（4）次生林 此阶段微生物呼吸作用强，有机碳被快速分解
（5）高 成熟
如图1是某地建立的人工生态系统示意图．请分析回答：
（1）从生态系统能量流动的角度分析，建立人工生态系统的目的是______
（2）下列有关人工生态系统的说法，正确的是______（多选）．
A．使废物资源化 B．减少了化肥等工业产品的投入量，有利于环境保护
C．抵抗力稳定性低于自然生态系统 D．该生态系统遵循物质的循环再生原理
（3）蘑菇和蚯蚓在该生态系统中属于______．
（4）图2表示在一定时间内，农田中某一地段蚯蚓数量的变化：在图中的 B点时，蚯蚓种群的年龄组成属于______型．K值的含义是______，如果环境条件发生改变，该值______（填“能”或“不能”）发生改变．
正确答案
解：（1）生态农场的最大优点是废物资源化，从而实现了能量和物质的多级利用，提高能量的利用率，加速物质循环的速度．
（2）A、生态农场的最大优点是废物资源化，A正确；
B、能充分利用生态系统的各种物质和能量，从而减少了农药化肥等的使用，有利于环境保护，B正确；
C、农田生态系统往往物种数量少，食物网简单，抵抗力稳定性低于自然生态系统，C正确；
D、在该生态系统中，物质多级利用，遵循物质的循环再生原理，D正确．
故选：ABCD．
（3）磨菇和蚯蚓能分解有机物获取能量，因此属于分解者．
（4）该曲线是种群增长的S型曲线，B点处于是1/2K的位置，这时候种群数量增长最快，属于增长型．K值就是环境容纳量，也就是在环境条件不改变的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量．一个种群的K值并不是固定不变的，会随环境条件的改变而改变．
故答案是：（1）实现能量的多级利用，提高能量的利用率
（2）ABCD
（3）分解者
（4）增长 环境所能承载的这一种群的最大值 能
解析
解：（1）生态农场的最大优点是废物资源化，从而实现了能量和物质的多级利用，提高能量的利用率，加速物质循环的速度．
（2）A、生态农场的最大优点是废物资源化，A正确；
B、能充分利用生态系统的各种物质和能量，从而减少了农药化肥等的使用，有利于环境保护，B正确；
C、农田生态系统往往物种数量少，食物网简单，抵抗力稳定性低于自然生态系统，C正确；
D、在该生态系统中，物质多级利用，遵循物质的循环再生原理，D正确．
故选：ABCD．
（3）磨菇和蚯蚓能分解有机物获取能量，因此属于分解者．
（4）该曲线是种群增长的S型曲线，B点处于是1/2K的位置，这时候种群数量增长最快，属于增长型．K值就是环境容纳量，也就是在环境条件不改变的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量．一个种群的K值并不是固定不变的，会随环境条件的改变而改变．
故答案是：（1）实现能量的多级利用，提高能量的利用率
（2）ABCD
（3）分解者
（4）增长 环境所能承载的这一种群的最大值 能
图甲表示某生态系统组成成分之间的关系，图乙为某植食性昆虫迁入该生态系统后的种群数量增长速率变化曲线．请据图回答下面的问题．
（1）食物链（网）由甲图中的______（填字母）构成，图乙中某植食性昆虫属于图甲中______（填字母）的一部分，图甲中成分d的生态作用主要是______．
（2）图甲中，b→a过程的碳流动形式是______，d→c的途径通过______进行．
（3）假如图甲表示草原生态系统，与森林生态系统相比，其抵抗力稳定性______，原因是______．
正确答案
解：（1）根据试题分析可知：图甲的食物链为b→d，图乙中某植食性昆虫属于图甲中d，图甲中成分d是消费者，它的生态作用主要是加快生态系统的物质循环和能量流动，提高生态系统的稳定性．
（2）b→a过程中碳流动方式是通过生产者的残枝败叶中含C的有机物流向分解者，d→c的途径通过细胞呼吸产生二氧化碳，向大气中排放．
（3）假如图甲表示草原生态系统，与森林生态系统相比其生态系统生物种类少，营养结构简单，抵抗力稳定性较低．
故答案为：
（1）b、d d 加快生态系统的物质循环和能量流动，提高生态系统的稳定性
（2）含碳的有机物 细胞呼吸
（3）较低 生态系统生物种类少，营养结构简单
解析
解：（1）根据试题分析可知：图甲的食物链为b→d，图乙中某植食性昆虫属于图甲中d，图甲中成分d是消费者，它的生态作用主要是加快生态系统的物质循环和能量流动，提高生态系统的稳定性．
（2）b→a过程中碳流动方式是通过生产者的残枝败叶中含C的有机物流向分解者，d→c的途径通过细胞呼吸产生二氧化碳，向大气中排放．
（3）假如图甲表示草原生态系统，与森林生态系统相比其生态系统生物种类少，营养结构简单，抵抗力稳定性较低．
故答案为：
（1）b、d d 加快生态系统的物质循环和能量流动，提高生态系统的稳定性
（2）含碳的有机物 细胞呼吸
（3）较低 生态系统生物种类少，营养结构简单
某生物兴趣小组对某地区的生物群落进行了调查，并根据调查结果绘制出了该地区ABCDE五种生物的食物关系以及与大气的气体交换的示意图（图中未表示出分解者），据图回答：
（1）图中含能量最多的生物是______（填图中字母），图中共有______条食物链，请写出最长的一条食物链______．
（2）图甲中D的同化量少于C，主要是因为大部分能量通过C自身的______作用消耗掉了，另有一部分能量流向了______，还有部分能量未被利用．
（3）温家宝总理在国际会议上指出：“中国是最早制定实施《应对气候变化国家方案》的发展中国家…我国持续大规模开展退耕还林和植树造林，大力增加森林碳汇…目前人工造林面积达5400万公顷，居世界第一．”
①碳汇是指从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制，能实现碳汇的生物学作用除光合作用外，还有______．
②全球气候变暖的根本原因是温室气体的大量排放超过了生态系统的______能力．
③1997年联合国签署了《京都议定书》，呼吁各国都要注意控制温室气体的排放，这是基于生物圈中的物质循环具有______的特点．
正确答案
解：（1）由题干的描述和图中关系可知A为生产者，由于图中未表示出分解者，因此BCDE均为消费者．生产者固定的太阳能总量是流经该生态系统的总能量，故食物网中含能量最多的是生产者（A）．食物链必须从生产者开始，到最高级消费者为止，故图中共有5条食物链，分别是：①A→E→D，②A→B→C→D，③A→B→E→D，④A→E→C→D，⑤A→B→E→C→D．
（2）各营养级的能量有四个取向：自身呼吸作用消耗、流向下一营养级、被分解者分解、未被利用．图甲中D的同化量少于C，主要是因为大部分能量通过C自身的呼吸作用消耗掉了，另有一部分能量流向了分解者，还有部分能量未被利用．
（3）①碳汇是“从空气中清除二氧化碳的过程”，即能实现碳汇的生物学作用应包括光合作用和化能合成作用．
②全球气候变暖的根本原因是温室气体的大量排放超过了生态系统的自我调节能力．
③生物圈中的物质循环具有全球性的特点．
故答案为：
（1）A 5 A→B→E→C→D
（2）呼吸 分解者
（3）①化能合成作用 ②自我调节 ③全球性
解析
解：（1）由题干的描述和图中关系可知A为生产者，由于图中未表示出分解者，因此BCDE均为消费者．生产者固定的太阳能总量是流经该生态系统的总能量，故食物网中含能量最多的是生产者（A）．食物链必须从生产者开始，到最高级消费者为止，故图中共有5条食物链，分别是：①A→E→D，②A→B→C→D，③A→B→E→D，④A→E→C→D，⑤A→B→E→C→D．
（2）各营养级的能量有四个取向：自身呼吸作用消耗、流向下一营养级、被分解者分解、未被利用．图甲中D的同化量少于C，主要是因为大部分能量通过C自身的呼吸作用消耗掉了，另有一部分能量流向了分解者，还有部分能量未被利用．
（3）①碳汇是“从空气中清除二氧化碳的过程”，即能实现碳汇的生物学作用应包括光合作用和化能合成作用．
②全球气候变暖的根本原因是温室气体的大量排放超过了生态系统的自我调节能力．
③生物圈中的物质循环具有全球性的特点．
故答案为：
（1）A 5 A→B→E→C→D
（2）呼吸 分解者
（3）①化能合成作用 ②自我调节 ③全球性
如图是某生态系统的物质和能量流向示意图（能量传递效率按10%计算）．下列有关叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、X1为光合作用固定的能量，能进行光合作用的不一定是绿色植物，例如蓝藻无叶绿体但能完成X1过程，由此可见X1过程的完成不一定依赖于一种具有双层膜结构的细胞器，A错误．
B、X1过程吸收的CO2总量远大于Y1、Y2、Y3…及Z过程释放的CO2总量，因为个生物体内的有机物中还含有碳元素，B错误．
C、第一营养级（生产者）同化量为X1，第二营养级（初级消费者）的同化量为X2，第三营养级（次级消费者）的同化量为X3 ，X3过程的能量值为X1×10%×10%=1%X1，C正确．
D、z1，z2，z3…过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳和分解者体内的有机物中的碳，D错误．
故选：C．
如图为某人工生态系统中碳流动模式图．相关叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、碳元素在各种生物之间的流动形式是含碳有机物，A错误；
B、过程③、④提高了生态系统能量利用效率，不能通过传递效率，B错误；
C、在该生态系统中，物质多级利用，遵循物质的循环再生原理，C正确；
D、物质循环、能量流动和信息传递是生态系统的三个功能，能量流动离不开物质循环和信息传递，同时物质在生态系统中的流动离不开能量的驱动，D正确．
故选：CD．
如图1为某生态系统的碳循环示意图，图2表示在该生态系统中，能量流经第二营养级的示意图，相关叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、图1表明该生态系统中的食物链，但不能说明两个营养级，A错误；
B、图1中所有生物生产的有机物能量都最终来源于生产者固定的太阳能，B正确；
C、图2中能量传递效率的计算方法为次级消费者同化量除以初级消费者同化量，C错误；
D、图2中A表示初级消费者同化的能量，即储存于生物体内的能量和呼吸作用中以热能的形式散失的能量，D错误．
故选：B．
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