生态系统的物质循环
【基础题组】
1．在碳循环中，CO2通过哪些生理过程进入生物群落( )
①光合作用 ②细胞呼吸 ③分解作用 ④燃烧作用 ⑤化能合成作用 ⑥蒸腾作用
A．①③④ B．①⑤
C．②③④ D．①⑤⑥
解析：选B 无机环境中的CO2绝大部分是通过绿色植物的光合作用合成有机物进入生物群落的，还有很小的一部分通过化能合成作用合成有机物进入生物群落。
2．下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是( )
A．物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的
B．碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落
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，二者相互依存
解析：选A 物质循环应是在无机环境与生物群落之间进行的；碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落；化石燃料的大量燃烧使二氧化碳在短时间内被大量释放到无机环境中，打破了生物圈中碳循环的平衡；物质循环和能量流动是同时进行的，物质是能量的载体，使能量沿食物链(网)流动，能量是物质循环的动力，因此二者相互依存。
3．在浮游植物→浮游动物→鱼这条食物链中，碳是以哪种形式流动的( )
A．二氧化碳 B．有机物
C．碳酸盐 D．二氧化碳和有机物
解析：选B 碳在食物链中(生物群落内部)以有机物形式流动，而在生物群落和无机环境之间以CO2形式循环。
4．以单位面积计，热带雨林中残枝落叶较温带森林的多，那么土壤中有机物的积累量一般是( )
A．热带雨林小于温带森林
B．热带雨林大于温带森林
C．热带雨林等于温带森林
D．热带雨林与温带森林无法比较
解析：选A 因为热带雨林生态系统的生物种类多，营养结构复杂，其物质循环和能量流动的速度快，土壤里的微生物的种类和数量多，枯枝落叶等有机物的分解速度快，利用效率高，有机物的积累量少。温带森林由于温度和水分等因素的影响，土壤中微生物的种类和数量相对较少，残枝落叶等含有的有机物被微生物分解的速度慢，积累的有机物多。
5．下面是某营养元素循环简图，下列能代表X、Y、Z三种生物的组合是( )
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A．分解者、消费者、生产者 B．消费者、分解者、生产者
C．生产者、消费者、分解者 D．生产者、分解者、消费者
解析：选C 根据物质循环的特点，非生物的物质和能量首先进入生产者，生产者和消费者之间通过食物关系相联系，且两者都有一部分有机物被分解者分解，再次进入到无机环境中。所以生物X为生产者，生物Y为消费者，生物Z为分解者。
6．如图表示生物圈中碳元素的循环过程，其中甲、乙、丙表示生态系统的不同成分，下列有关叙述正确的是( )
A．③过程代表绿色植物的光合作用
B．甲、乙分别代表消费者和生产者
C．⑦是温室效应的主要原因
D．疏松土壤可以加快⑤过程
解析：选D 由图可知：甲代表分解者，乙代表生产者，丙代表消费者；化石燃料的燃烧⑥是形成温室效应的主要原因。
7．下图为碳循环示意图，甲、乙、丙表示生态系统中的三种生物成分，下列叙述正确的是( )
A．碳循环是指二氧化碳在甲与丙之间不断循环的过程
B．乙在该生态系统中均处于第二营养级
C．甲、乙、丙共同组成生物群落
D．生物X可能不具有细胞核，生物Y不可能含有线粒体
解析：选C
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分析题图可知，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者。碳循环是指碳元素在甲、乙、丙与无机环境之间不断循环的过程。乙在该生态系统中处于第二、第三等多个营养级。甲、乙、丙共同组成了该区域中的所有生物，即生物群落。生物X是生产者，可能不具有成形的细胞核，如硝化细菌；生物Y是分解者，可能含有线粒体，如蚯蚓。
8．“哥本哈根气候变化大会”引起了人们对温室气体排放的关注，大会所倡导的低碳生活获得普遍认同。根据下图所示碳循环的部分过程进行有关分析，正确的是( )
A．生物群落内部进行碳循环的物质形式是CO2
B．参与过程②的生物只有消费者和分解者
C．不能通过增强过程③减少大气中CO2的含量
D．开发太阳能、水能、核能等新能源，可减少人类对过程①的依赖
解析：选D 生物群落内部碳元素以有机物的形式循环；过程②指的是生物群落内部生产者、消费者、分解者通过细胞呼吸作用释放CO2；可以通过增强过程③减少空气中CO2的含量；开发新能源能减少人类对化石燃料的使用。
【能力题组】
9．如图是生态系统中碳循环示意图，“→”表示碳的流动方向，下列说法正确的是( )
A．图中a是生产者，b、d、e是消费者，c是分解者
B．该生态系统的成分包括a、b、c、d，非生物的物质和能量
C．该生态系统中的食物链可表示为：a→d→e→b
D．E每增加 1 kg 的体重，至少需要25 kg 的a
解析：选D 图中a是生产者，d、e是消费者，b是分解者，c是大气中的CO2库；生态系统的成分包括所有生物和非生物的物质和能量，所以还必须包括e；b是分解者，不参与食物链的组成；按最高能量传递效率计算，e每增加1 kg的体重，至少需要a的量为1÷20%÷20%＝25(kg)。
10．下列有关生态系统物质循环的叙述中，正确的是( )
A．物质循环发生在种群和无机环境之间
B．物质循环与能量流动是两个相对独立的过程
C．碳元素在生态系统内循环的主要形式是CO2和有机物
D．生物圈在物质和能量上是一个自给自足的系统
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解析：选C 物质循环发生在生物群落和无机环境之间；能量流动伴随物质循环而进行，彼此相互依存，不可分割；生物圈在物质上是一个自给自足的系统，但需要不断从系统外获得能量。
11．图甲为生态系统碳循环示意图；图乙为某生态系统的能量金字塔；图丙为λ(λ是当年种群数量与一年前种群数量的比值)随时间变化而变化的曲线；图丁为一植食性昆虫迁入某生态系统后，其种群数量增长速率的变化曲线。下列有关叙述正确的是( )
A．图甲中B为分解者，分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物同化作用再利用
B．图乙中，次级消费者获得了初级消费者所得到的能量的13.3%
C．图丙中种群在c～d年间，种群数量呈“J”型增长
D．图丁中t1～t2时期与图丙中a～b时期种群都呈衰退型
解析：选C 图甲中A为生产者，B为分解者，D、E为消费者，C为CO2库。分解者将动植物遗体中的有机物分解成无机物，可以供绿色植物再利用，对实现生态系统的物质循环具有重要作用，但能量是不循环的，分解者分解动植物遗体释放出来的能量，不能供绿色植物同化作用再利用；图乙中，次级消费者获得了初级消费者所得到的能量的(35÷200)×100%＝17.5%；图丙中种群在c～d年间，λ＞1，种群数量稳定增多，呈“J”型增长；图丁中t1～t2时期种群增长速率大于0，年龄组成属于增长型；图丙中a～b时期λ＜1，种群的出生率小于死亡率，年龄组成属于衰退型。
12．气候变化与生态系统的碳循环密切相关，下表为甲、乙两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。
时期
碳吸收量(kgC·a－1)
碳释放量(kgC·a－1)
甲
1.20×1014
1.20×1014
乙
1.20×1014
1.26×1014
下列叙述错误的是( )
A．生态系统碳的吸收主要通过光合作用实现，碳的释放主要是通过呼吸作用实现
B．表中甲时期处于相对稳定状态，原因是碳的吸收量与释放量相对平衡
C．由于人工碳过度排放，使植物光合作用受到抑制，破坏了生态系统的物质循环，导致大气中CO2的增加，并引起气候变化
D．化石燃料的燃烧对现代碳循环影响巨大
解析：选C 生态系统中，碳通过光合作用进入生物群落，主要通过生物的呼吸作用释放到大气中；碳的吸收量和释放量维持平衡，说明生态系统中的碳循环处于相对稳定的状态。人工碳过度排放，打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中CO2浓度增加，形成温室效应，导致气温升高。但高浓度的CO2并不会抑制植物光合作用。
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13.如图所示是生态系统中碳循环示意图，图中D为大气，请据图回答：
(1)此生态系统的能量流动是从[ ]________固定太阳能开始的。
(2)碳元素在大气与A、B、C之间的流动是以______形式进行的，在生态系统各成分中，A为__________，B为________。
(3)图中D→C过程是通过__________作用实现的，C→D过程是通过________作用实现的，B→D过程是通过________作用实现的。
(4)生物群落中的一部分碳返回大气中，而另一部分则以____________形式储藏在地层中，碳在无机环境中以________和________形式存在。
(5)碳循环始终与________结合在一起进行。
解析：没有碳就没有生命，碳在无机环境中以二氧化碳或碳酸盐的形式存在。在生态系统中，碳元素主要以CO2的形式在无机环境与生物群落之间进行循环。在碳的循环过程中，始终伴随着能量流动，而生态系统的能量流动是从生产者——绿色植物的光合作用开始的，并进入生物群落随食物链而流动。生物群落中的碳以CO2的形式返回大气中，但其中有一部分碳则以化石燃料(煤、石油、天然气等)的形式储藏于地层中，成为能源物质。
答案：(1)[C]生产者 (2)CO2 消费者 分解者
(3)光合 呼吸 分解 (4)化石燃料 CO2 碳酸盐
(5)能量流动
14．如图是某生态系统中，能量流动与物质循环关系示意图，看图作答。[图中Δ为有毒物质浓度(百万分之一，即10－6)，能量单位：kJ/(cm2·a)]
(1)从完成生态系统功能的角度，简要说明生产者的重要作用是________________________________________________________________________。
(2)流经该生态系统的总能量是______________________________________kJ/(cm2·a)。
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(3)根据图中数值计算能量从A到B、由B到C的传递效率依次是________、________，其余的能量最终通过生物的__________散失，由于生物不能在代谢中再利用________，因此能量流动具有______________________的特点。
(4)图中无机物箭头是指________和CO2等物质的流动过程。图中D是________，通过有氧呼吸和无氧呼吸，将生物组织内的碳释放回空气中，由此可见D在物质循环中的重要作用是________________________________________________________________________。
(5)从物质循环的角度看，存在于__________中的有毒物质，通过______________在生物体内大量积累，因此________越高的生物受害越大。
解析：流经该生态系统的总能量即生产者A固定的太阳能。这些能量一部分经呼吸作用以热能的形式散失；一部分被初级消费者B摄入体内，另一部分随着残枝败叶等被分解者D分解而释放出来，即97＋63＋306＝466；能量从A到B的传递效率＝63/466 ×100%≈13.5%，能量从B到C的传递效率＝13/63 ×100%≈20.6%；图中的无机物除了空气中的CO2外，还包括水等，分解者的作用是将有机物分解成无机物，返还到无机环境中去。
答案：(1)能量流动、物质循环的基础 (2)466
(3)13.5% 20.6% 呼吸作用 热能 单向流动、逐级递减 (4)H2O 分解者 保证物质的再利用
(5)空气、水、土壤(或无机环境) 食物链 营养级
15．下列是对土壤微生物开展探究活动的两个案例，请在相应的空白处作答。
(1)案例Ⅰ：探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂(分解)。
设计思路：
组别
对照组
实验组
处理情况
不做处理的带落叶的土壤
进行过处理的带落叶的土壤
将等量的带落叶的土壤，用带有编号的相同的塑料袋分别包扎好，并埋在5 cm深的土壤中
对实验组土壤应该进行____________处理，尽可能排除________的作用。
(2)案例Ⅱ：探究土壤微生物对淀粉的分解作用。
实验步骤：
①将取自农田的土壤制成土壤浸出液，放在烧杯中静置一段时间。
②另取两只烧杯，编号为A、B，放入等量的淀粉糊。在A烧杯中加入30 mL土壤浸出液，B烧杯中加入________________。
③在室温(20 ℃左右)下放置7 d后，从A烧杯中取20 mL溶液，分别加入A1和A2两支试管各10 mL；从B烧杯中取20 mL溶液，分别加入B1和B2两支试管各10 mL；
④在A1和B1中加入碘液；在A2和B2中加入________，并进行________处理。
⑤观察各试管的________，记录实验结果。
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解析：在案例Ⅰ中土壤中本来就有土壤微生物，如果不对土壤进行灭菌处理，就相当于在两组实验中都有土壤微生物，没有遵循单一变量原则。案例Ⅱ中②步骤考查的是等量对照原则，蒸馏水和淀粉糊对照，而且要等量，即为30 mL。④淀粉被土壤微生物分解后会得到还原糖，还原糖需要斐林试剂来鉴定，需要水浴加热，会出现砖红的颜色反应，故⑤要观察各试管的颜色变化。
答案：(1)灭菌 土壤微生物 (2)②30 mL蒸馏水
④(等量的)斐林试剂 水浴加热 ⑤颜色变化
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