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人教版高中生物选择性必修二同步练习
第3节 生态系统的物质循环
一、选择题
1、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
2、下面为生物圈中碳元素的循环过程,下列有关叙述正确的是( )
A.④过程主要是绿色植物的光合作用,③过程是化能合成作用
B.图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者
C.图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落
D.碳循环是指碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递
3、如图是自然界碳循环的简图,据图分析下列叙述错误的是( )
A.甲为分解者,乙为消费者,丙为生产者
B.①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中
C.④表示大气中的CO2进入生物群落的主要过程——光合作用
D.碳元素以无机物形式在丙→乙→甲所示的渠道流动
4、环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内后储存在脂肪、神经组织中，不容易被排出体外。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得生物体内所含某种重金属的浓度如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A．所处营养级越高的生物，其体内重金属浓度越高
B．乙营养级摄入的能量多于乙营养级同化的能量
C．该生态系统中物质流动渠道是丙→甲→乙→丁
D．DDT和重金属都可通过食物链积累
5、如图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分,箭头表示生理过程。下列相关叙述中,不正确的是( )
A.b过程主要代表光合作用,d过程代表呼吸作用
B.甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多
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反复利用
6、下列关于生物富集的说法,不正确的是(　　)
A.物质循环具有全球性,而生物富集现象不具有全球性
B.生物富集会使有害物质在生物体内的浓度高于环境中的浓度
C.在生物体内积蓄的有害物质可能是难降解的化合物
D.食物链顶端动物体内有害物质的浓度最高
7、为更好地建设雄安新区,科研人员调查白洋淀水域生态系统各成分中难降解的有机氯农药DDT污染的状况,得到如表所示检测结果。下列叙述错误的是 ( )
不同 成分 水 底泥 水生 植物 浮游 动物 底栖 动物 鲫鱼 乌鳢
DDT含量 (μg/kg) 0.1 0.7 6.3 21.0 37.9 19.4 124.4
注:鲫鱼主要以植物为食,乌鳢为肉食性鱼。
A.表格中各成分共同构成了该生态系统的营养结构
B.DDT几乎污染了白洋淀生态系统所有成分
C.营养级越高,生物体内的DDT含量越高
D.水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢
8、如图曲线表示某生态系统中三个不同种群的生长繁衍情况。已知种群c是自养生物,下列说法不正确的是　(　　)
A.c→a→b可表示该生态系统物质循环和能量流动的一条途径
B.在第4~7年时间内b数量下降可能是由于a增多和c减少
C.b和a的存在能加快该生态系统的物质循环
D.种群a、b、c与非生物的物质和能量不能构成一个生态系统
9、在生态系统物质循环和能量流动过程中，连接生物群落与非生物环境的重要的生理作用和必要的生物成分分别是(　　)
①蒸腾作用　②光合作用　③呼吸作用　④生产者　⑤消费者　⑥分解者
A．①②和④⑥ B．②③和④⑥
C．②③和④⑤ D．①③和④⑥
10、下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述,不正确的是( )
A.使用粪便作肥料,其能量可以流向植物,实现了对能量的多级利用
B.碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
C.非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
D.能量流动和物质循环是同时进行的,彼此相互依存,不可分割
11、陈巴尔虎草原地处呼伦贝尔大草原腹地，如图为陈巴尔虎草原中几种生物之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A．图中全部生物共同构成生物群落
B．草→兔的能量传递效率为10%～20%
C．DDT等难以分解的有毒物质会在狐和鹰体内富集
D．狐的同化量的一部分以狐的粪便的形式流入分解者
12、分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图,能得到的结论是(　　)
A.物质作为能量的载体,使能量只能沿着食物链(网)流动
B.能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落内循环往复
C.能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D.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
13、如图甲、乙分别表示人体体液中物质交换、生态系统碳循环的模型图，以下说法正确的是(　　)
A．人体O2浓度最高的是甲图中的B
B．乙图中的D是生态系统中的主要成分
C．人体发生过敏反应时，甲图中的A增加导致组织水肿
D．因捕食关系而建立的食物链中，能量最少的是乙图中的B所处的营养级
14、关于“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”的课题,设计不合理的是(　　)
A.用等量土壤浸出液和蒸馏水分别处理等量淀粉糊
B.实验应分别对土壤浸出液和蒸馏水进行高温消毒后再处理淀粉糊
C.应将实验组和对照组在20 ℃左右下放置7天后,再进行相关检测
D.用碘液检测淀粉的剩余量,用斐林试剂检测还原糖的生成量
15、如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量。下列叙述正确的是 ( )
A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等
B．生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物量
C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用
D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用
16、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,对土壤处理情况见表。下列有关叙述不正确的是(　　)
1组 2组 3组 4组
土壤 处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌
湿润 湿润 较干燥 较干燥
A.该实验能探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用
B.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
C.该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理,实验中的对照组是1组和3组
D.预期结论是1组、3组中的落叶不被分解,2组、4组中的落叶被不同程度地分解
17、如图为某湿地生态系统的碳循环简图,字母表示生态系统的成分,箭头表示碳的流动方向,结合图示信息分析,下列叙述正确的是( )
A.图中生物B处于最高营养级
B.图中E是生产者,都是自养生物,都能进行光合作用合成有机物
C.图中生产者不一定是植物,分解者不一定是微生物,但消费者一定是动物
D.若题图表示生态系统的能量流动,则指向C的箭头代表呼吸作用
18、如图表示碳元素在非生物环境和生物群落中循环流动的一部分，下列说法正确的是(　　)
A．CO2只能通过光合作用从非生物环境到生物群落
B．有机物中的碳只能通过呼吸作用返回非生物环境
C．A、B是存在于不同组织中的同一类化合物，但转化形式不同
D．某种植食性动物体重若要增加1千克，则其消耗的植物至少为10千克
二、非选择题
19、根据图示回答问题。
(1)碳从非生物环境进入生物群落的途径①表示的是
过程,生物群落中的碳返回非生物环境的途径为图中的
(填数字序号)。
(2)垃圾资源化、无害化是绿色城市的重要标志之一,可将回收后无法直接利用的有机废物进行发酵处理,该过程所利用的生物属于生态系统的 成分。
(3)煤是高碳能源,通过燃烧,碳主要以 的形式进入大气圈;根据图示提出一项实现低碳承诺、减少温室效应的关键措施: (至少答出2点)。
20、图1是某生态系统碳循环示意图,图2代表的是图1所涉及食物网中能量流动的“金字塔”结构图,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级。请据图回答问题:
图1 图2
(1)图1中能够将大气中的CO2固定下来的生物成分是 (填图中字母),自然界生物群落中的碳返回大气的途径有 (填数字序号),从该图可看出,物质在生态系统中具有 的特点。
(2)图1中,①过程的进行需要 (填具体的能量形式)的驱动,而能量在B→C的流动过程,以 为载体,这些都说明生态系统的物质循环和能量流动的关系是 。
(3)从图2能量金字塔可以看出能量流动的特点是 ,该图中Ⅱ、Ⅲ中的生物分别对应图1中的哪种生物成分 、
(填图1中字母)。
(4)若铅、汞等重金属进入图1所示生态系统,则图2中 所示营养级体内重金属含量最高,原因是 。
21、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另取两个烧杯，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。
22、下表表示某一达到稳定状态的生态系统中,除分解者外的甲、乙、丙、丁四个种群的同化量和残留农药DDT的平均浓度,请回答下列问题:
甲 乙 丙 丁
同化量(×107 kJ) 1300 130 91 25
DDT平均浓度(×10-6 ppm) 0.04 0.35 0.39 3.4
(1)根据表中数据,可推测乙、丙之间的种间关系是 。请画出由这四个种群构成的食物链(食物网)。
(2)该生态系统中,第一营养级到第二营养级能量的传递效率为 。
(3)碳元素在表中四个种群间以 的形式进行传递,传递方向是 (填“单向”或“双向”)的。
答案与解析
1、A
解析：物质循环是在非生物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非生物环境中，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。
2、C
解析：分析题图:乙与大气中的CO2库之间为双向箭头,乙是生产者,乙(生产者)与丙都有箭头指向甲,则甲是分解者,丙是消费者。④表示光合作用或化能合成作用,③⑤是呼吸作用,⑥是消费者摄食,⑦是化石燃料的燃烧。自然界中④过程表示绿色植物的光合作用和微生物的化能合成作用,③过程代表生产者的呼吸作用,A错误;图中甲、乙、丙分别代表分解者、生产者和消费者,它们包含的所有种群共同构成生物群落,B错误,C正确;碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环,D错误。
3、D
解析：图中丙与大气中的CO2库之间为双向箭头,丙是生产者,甲是分解者,乙是消费者,A正确;①②③表示甲、丙、乙通过呼吸作用分解有机物,释放CO2回归到大气中,B正确;④可以代表光合作用,是大气中的CO2进入生物群落的主要途径,C正确;碳元素以有机物的形式在生物群落内部传递,D错误。
4、C
解析：重金属会沿食物链和食物网在生物体内富集，所处营养级越高的生物，其体内重金属浓度越高，A正确；乙营养级摄入的能量包括同化的能量和未同化的能量，因此乙营养级摄入的能量多于乙营养级同化的能量，B正确；该生态系统中的物质流动渠道是丁→乙→甲→丙，C错误；DDT和重金属都可通过食物链积累，D正确。
5、C
解析：图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分,则丁是非生物成分,即大气中的CO2库,甲是生产者,乙是消费者,丙是分解者,d过程代表呼吸作用,b过程主要代表光合作用,A正确;甲生产者属于第一营养级,在食物链中占有的碳元素最多,B正确;碳元素在生物群落与非生物环境之间(甲→丁、乙→丁、丙→丁)主要以二氧化碳形式进行循环,碳元素在生物群落(甲→乙、甲→丙、乙→丙)之间以有机物的形式传递,C错误。
6、A
解析：物质循环和生物富集现象均具有全球性,A错误;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,称作生物富集(见教材P64),B、C正确;有害物质会沿着食物链逐渐在生物体内聚集,最终积累在食物链顶端,D正确。
7、A
解析：食物链和食物网是生态系统的营养结构,表格中包含水、底泥,不构成生态系统的营养结构,A错误;该生态系统的所有成分都含有一定浓度的DDT,说明DDT几乎污染了白洋淀生态系统所有成分,B正确;食物链中营养级越高的生物,体内的DDT含量越高,C正确;乌鳢为肉食性鱼,根据能量的单向传递、逐级递减的特点可知,水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢,D正确。
8、A
解析：根据种间关系的数量曲线和题干信息判断,c是生产者,b是初级消费者,a是次级消费者,因此c→b→a可构成一条食物链,生态系统中的食物链和食物网是物质循环和能量流动的渠道,A错误;据图可知,种群b在第4~7年时间内数量下降,可能是由于a(捕食者)增多和c(食物)减少,B正确;b是初级消费者,a是次级消费者,消费者的存在能加快该生态系统的物质循环,C正确;生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者,该图中没有分解者,故种群a、b、c与非生物的物质和能量不能构成一个生态系统,D正确。
9、B
解析：植物通过蒸腾作用散失水蒸气，不是连接生物群落与非生物环境的重要生理作用，①错误；光合作用把从环境中得到的二氧化碳和水合成有机物，释放氧气，同时把光能转变成化学能储存在生成的有机物中，是连接生物群落与非生物环境的重要生理作用，②正确；呼吸作用把有机物分解成二氧化碳和水，排到大气当中，并把有机物中的化学能释放出来用于生命活动，是连接生物群落与非生物环境的重要生理作用，③正确；生产者能将非生物环境中的无机物合成有机物，释放氧气，是连接生物群落与非生物环境必要的生物成分，④正确；消费者利用生产者制造的有机物，促进了物质循环，不属于连接生物群落与非生物环境必要的生物成分，⑤错误；分解者的分解作用，把动植物的遗体遗物分解成二氧化碳和水等，排到大气中，是连接生物群落与非生物环境的必要生物成分，⑥正确。
10、A
解析：粪便作肥料,被微生物分解后产生的物质可被植物吸收利用,实现了物质的循环利用,但粪便中的能量不能被植物利用,A错误;碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的,B正确;能量流动和物质循环是生态系统的主要功能,它们同时进行,彼此相互依存,不可分割,D正确。
11、C
解析：图中未呈现出分解者，故这些生物不能构成生物群落，A项错误；草是生产者，属于第一营养级，而兔和鼠是初级消费者，属于第二营养级，能量传递效率是下一个营养级与上一个营养级的同化量之比，兔只是第二营养级的一部分，B项错误；DDT等难以分解的物质可沿食物链聚集，营养级越高的生物其体内的DDT浓度越高，C项正确；狐的粪便是未被狐同化的能量，属于上一营养级的能量，D项错误。
12、D
解析：能量也可从生产者、消费者流向分解者,不经过食物链(网),A错误;物质不能在生物群落内循环往复,而是在生物群落和非生物环境间循环往复,B错误;生产者所固定的太阳能总量即流经该生态系统的总能量,而能量①②③④的总和不等于流经该生态系统的总能量,C错误。
13、C
解析：氧气以扩散的形式由血浆运输到组织处，供组织细胞利用，因此C血浆中氧气浓度最高，A错误；生态系统的主要成分是生产者和分解者，即图乙中的A和B，B错误；人体发生过敏反应时，毛细血管舒张，通透性增加，组织液增加，导致局部组织水肿，C正确；乙图中的B是分解者，分解者不处在捕食链上，D错误。
14、B
解析：根据题干可知,该实验的自变量是土壤微生物的有无,因此对照组用蒸馏水处理淀粉糊,而实验组用土壤浸出液处理淀粉糊,A正确;对土壤浸出液和蒸馏水进行高温消毒后,土壤浸出液中的微生物被杀死,无法达到实验目的,B错误;土壤微生物分解淀粉需要时间,实验中应将实验组和对照组在20 ℃左右下放置7天后,再进行相关检测,C正确;土壤微生物可将淀粉分解成还原糖,实验可用碘液检测淀粉的剩余量,用斐林试剂检测还原糖的生成量,D正确。
15、B
解析：进入该生态系统的CO2转变成有机物被利用，其中一部分进行呼吸作用又被分解，而各h产生的CO2即是呼吸作用被分解的部分有机物，A错误；生产者i的量指被初级消费者摄入的有机物量，而摄入量等于同化量＋粪便量，B正确；流向分解者的k指的是流向分解者的有机物的量，不能被生产者直接吸收利用，其需要转变成无机物才能被利用，C错误；流经该生态系统的物质在整个生物圈可循环利用，而能量是逐级递减的，只能单向传递，不能循环利用，D错误。
16、C
解析：该实验有两个变量:土壤是否灭菌和土壤湿度,其中2、4组对照实验可探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用,A正确;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,消除其他微生物的影响,B正确;该实验有两个变量:土壤是否灭菌和土壤湿度,自变量为土壤是否灭菌时,湿润条件下1、2形成对照,较干燥条件下3、4形成对照,故1、3分别是两组对照实验的对照组,C错误;1组和3组由于没有微生物,落叶不被分解,2组和4组由于有微生物且土壤湿度不同,落叶被不同程度地分解,D正确。
17、A
解析：图中双向箭头出现在A和E之间,且指向A的箭头最多,所以A为大气中的CO2库,E为生产者;其次指向箭头最多的是C,则C为分解者,B、D、F为消费者。图中体现的食物链为E→F→D→B,生物B处于最高营养级,A正确。生产者都是自养生物,并不是所有的生产者都能进行光合作用,B错误。在生态系统中,生产者不一定是植物,如硝化细菌也是生产者;消费者不一定是动物,如营寄生生活的细菌也是消费者;分解者不一定是微生物,如营腐生生活的蚯蚓(动物)也是分解者,C错误。若题图表示生态系统的能量流动,指向C的箭头是指生产者和消费者到分解者的能量流动,是以含碳有机物的形式进行的,D错误。
18、C
解析：CO2可以通过植物的光合作用和某些细菌的化能合成作用从非生物环境到生物群落，A错误；有机物中的碳可以通过动植物的呼吸作用、分解者的分解作用和化石燃料的燃烧返回非生物环境，B错误；图中A与葡萄糖之间的关系是双向的，A为肝脏中合成的肝糖原，而葡萄糖可以合成B，B却不能分解成葡萄糖，说明B是肌糖原，在肌肉中合成，C正确；某种植食性动物体重若要增加1千克，按照传递效率20%计算，则其消耗的植物至少为1÷20%＝5(千克)，D错误。
19、 答案：(1)光合作用 ③④⑤
(2)分解者
(3)CO2 保护植被,大力植树造林,提高森林覆盖率;控制化石燃料的燃烧,减少CO2的排放量,提高能源利用率;开发水能、太阳能等新能源
解析：(1)根据图中的信息,碳从非生物环境进入生物群落的途径①是绿色植物通过光合作用将二氧化碳合成有机物;②为绿色植物到消费者,表示捕食关系,③是细胞呼吸,④是分解者的分解作用,⑤表示化石燃料的燃烧。生物群落中的碳返回非生物环境主要通过呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃料的燃烧,即图中的③④⑤过程。(2)垃圾资源化、无害化是绿色城市的重要标志之一,可将回收后无法直接利用的有机废物进行发酵处理,该过程所利用的生物属于生态系统的分解者。(3)煤是高碳能源,通过燃烧,碳主要以CO2的形式进入大气圈。实现低碳承诺、减少温室效应的关键措施是保护植被,大力植树造林,提高森林覆盖率;控制化石燃料的燃烧,减少CO2的排放量,提高能源利用率;开发水能、太阳能等新能源。
20、答案：(1)B ②③ 循环往复
(2)太阳能、无机物氧化时释放的化学能 有机物 相互依存、不可分割
(3)逐级递减 C C
(4)Ⅳ 铅、汞等重金属沿食物链逐渐在生物体内聚集,最终积累在食物链的顶端
解析:(1)图1中A为大气中的二氧化碳库,B为生产者,C为消费者。生产者可以通过光合作用或化能合成作用固定大气中的二氧化碳,自然界生物群落中的碳返回大气的途径有生产者和消费者的呼吸作用以及分解者的分解作用。图1显示物质在生态系统中具有循环往复的特点。(2)图1中,①表示生产者的光合作用或化能合成作用,光合作用是光合自养生物利用太阳能将无机物转化成有机物,化能合成作用是某些细菌利用无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,B→C表示能量沿食物链(网)流动,以有机物为载体。生态系统的物质循环和能量流动是相互依存、不可分割的。(3)能量金字塔中营养级越高对应的面积越小,能量越少,说明能量流动具有逐级递减的特点,该图中Ⅱ、Ⅲ分别表示第二营养级和第三营养级,即初级消费者和次级消费者,均可对应图1中的C。(4)铅、汞等重金属能沿食物链逐渐在生物体内聚集,最终积累在食物链的顶端,所以图2中Ⅳ所示营养级体内重金属含量最高。
21、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
22、答案：(1)种间竞争
(2)17%
(3)有机物 单向
解析：(1)生态系统中,农药DDT在生物体内的浓度沿食物链不断升高,且能量流动具有单向流动、逐级递减(相邻两个营养级间的能量传递效率为10%~20%)的特点。参考甲、乙、丙、丁四个生物种群的同化量及DDT平均浓度,可知甲种群同化量最多,DDT平均浓度最低,为生产者;乙、丙种群DDT平均浓度相当,推测两者间无捕食关系,处于同一营养级;丁种群DDT平均浓度最高,为最高营养级。根据能量传递效率10%~20%计算可知,第一营养级同化量为1 300×107 kJ,则第二营养级同化量应为130×107 kJ~260×107 kJ;假设丙获得的能量是由乙传递而来的,按照能量传递效率10%~20%计算,丙应为13×107 kJ~52×107 kJ,结合表中数据丙的同化量不在此范围内,故乙和丙处于同一营养级,且该营养级总同化量为130×107 kJ+91×107 kJ=221×107(kJ),该营养级传递到下一个营养级的能量为22.1×107 kJ~44.2×107 kJ,丁同化量为25×107 kJ,故处于第三营养级。综上可得出该生态系统的食物网(见答案),乙与丙之间为种间竞争关系。(2)第一营养级同化量为1 300×107 kJ,第二营养级同化量为221×107 kJ,第一营养级到第二营养级的能量传递效率为(221×107)÷(1 300×107)×100%=17%。(3)碳元素在食物网中以有机物形式传递,且只能由被捕食者传递到捕食者,单向进行。

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