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（13）生态系统及环境保护——高考生物学一轮复习大题过关练
1.下表是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节的能量流动的数据[单位为103kJ/（m2·a）]。
生物种类 流入下一营养级 流入分解者 呼吸作用散失 未利用 人工输入
生产者 a 3 23 70 0
初级消费者 b 0.5 4 9 2
次级消费者 0.25 0.005 2.1 5.1 5
（1）生态系统的功能有_____。该生态系统的结构包括_____。
（2）该生态系统中最高营养级的消费者，其同化的能量的去路有_____。
（3）流经该生态系统的总能量是_____kJ/（m2·a）。植食性动物粪便中的能量属于_____（填“生产者”或“初级消费者”）的能量。第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为_____。（结果保留两位小数）
（4）在该鱼塘旁边，有一养猪场，养殖人员想通过圈养或是投放消化酶的措施来提高能量的传递效率，你觉得这样的措施能提高能量的传递效率吗？_____（填“能”或“不能”）
（5）为了实现乡村振兴，科学整合养鱼、养猪产业，进行人工农业生态系统布局有利于农民增收，试分析研究能量流动对合理设计并建立人工生态系统的意义是_____。
2.科研人员根据新疆盐碱地的特质，调配出适合海洋生物生长的“人工海水”，进行海洋生物的养殖，这些水产品称为“新鲜”。用“人工海水”进行水产养殖容易出现N、P等无机盐含量过高，导致水体富营养化。“人工海水”生态系统中，马尾藻和萱藻是鱼的主要饵料，裸甲藻可产生甲藻毒素，对水生生物产生毒害作用。图1为水体营养化水平对藻类的影响，图2为该生态系统的部分能量流动示意图，图中字母表示能量。
（1）如果通过捕捞对某种鱼的种群数量特征进行调查，则渔网网眼的大小对_____影响较大。
（2）据图1分析，裸甲藻和马尾藻之间的种间关系是____。当水体的营养化水平处于________时，更有利于能量流向对人类最有益的部分。
（3）生态系统的结构包括_________。图2中，c表示________。若梭子蟹从饲料中同化的能量为m，则从生产者到梭子蟹的能量传递效率是_________（用图中字母表示）。
（4）裸甲藻大量繁殖会导致水生生物大量死亡。引入海菖蒲等挺水植物并定期收割，既能有效抑制裸甲藻的繁殖，又能治理水体富营养化，其原理是____________。
3.海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。
（1）小型浮游植物、各种藻类和海参等生活环境中的全部生物共同构成了______从生态系统功能角度分析，图中箭头代表了______的方向。
（2）流经该生态系统的总能量主要来源于植物______（填“净光合”或“总光合”）作用能量。
（3）海参属于生态系统组成成分中的______，其呼吸作用释放的能量可以储存在______中，其余以热能形式散失。估算海参种群密度时常用样方法，原因是______。
（4）图中由M到N的能量传递效率为______%（保留一位小数），该生态系统中的能量______（填“能”或“不能”）在M和遗体残骸间循环流动。
（5）养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从种间关系的角度分析，原因是______。
（6）海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是______在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是______。
4.海洋沿岸某水域生活着多种海藻和以藻类为食的一种水虱，以及水虱的天敌隆头鱼。柏按藻在上世纪末被引入，目前已在该水域广泛分布，数量巨大，表现出明显的优势。为探究柏按藻成功入侵的原因，研究者进行了系列实验。
（1）从生态系统的组成成分划分，捕食柏按藻的动物属于___，生态系统的功能包括__。
（2）用三组水箱模拟该水域的环境。水箱中均放入柏按藻和甲、乙、丙3种本地藻各0.5克，用纱网分区（见图1）；三组水箱中分别放入0、4、8只水虱/箱。10天后对海藻称重，结果如图2，同时记录水虱的分布。
①图2结果说明水虱对____（填“柏按藻”或“本地藻”）有更强的取食作用，作出判断的依据是___。
②水虱分布情况记录结果显示，在有水虱的两组中，大部分水虱附着在柏桂藻上，说明水虱对所栖息的海藻种类具有___。
（3）为研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响，在盛有等量海水的水箱中分别放入相应的实验材料，一段时间后检测，结果如图3（甲、乙、丙为上述本地藻）
该实验的对照组放入的生物有___。
（4）研究发现，柏按藻含有一种引起动物不适的化学物质，若隆头鱼吞食水虱时误吞柏按藻，会将两者吐出。请综合上述研究结果，阐明柏按藻成功入侵的原因______________。
5.由于生活污水和工业废水的过度流入对某湖泊造成了严重污染，研究人员利用生态工程原理对其进行了生态修复并建成了人工湿地公园，既实现了污水净化，又为人们提供了休闲的场所。
（1）在生态修复过程中，“高滩建设林带，低滩栽水生植物”体现了群落中各生物种群在空间分布上具有____结构，这样的分布使不同生物种群的_______重叠较少，有利于充分利用光照、水分、营养物质等资源。
（2）生态修复后，湖泊水清鱼肥，带来了经济效益。为合理利用渔业资源，研究人员对湿地内湖泊的能量流动情况进行了调查，分析并构建了如图所示的能量流动模型（数值代表能量，为相对值）。
①流入湿地内湖泊中的总能量为____。湖泊中第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率约为_____%（保留一位小数）。
②捕鱼时网眼的大小会对湖泊中鲢鱼种群的_____（填种群数量特征）产生影响，从而间接影响种群密度。采用标记重捕法对鲤鱼种群数量进行调查，首捕时用大网眼渔网捕捞80条并标记，重捕时用小网眼渔网捕捞825条，其中小鱼（不能被大网眼渔网捕到）725条，带标记的鱼5条，则湖泊中鲢鱼的种群数量约为______条。
③养鱼时，需要根据能量流动的特点合理确定鱼的放养量，以保证鱼的持续高产，这说明研究能量流动的意义为_____。
6.如图为某大型湿地公园中食物网的一部分。某生物兴趣小组对该大型湿地公园中的黑斑蛙进行调查，结果如表所示。
年龄 ＜1年 1～2年 2～3年 3～4年 4～5年 5～6年 6～7年
雄蛙（只） 117 60 49 25 20 9 0
雌蛙（只） 86 63 51 42 29 13 9
注：雄蛙从2年开始性成熟，4年之后进入生育后期；雌蛙从3年开始性成熟，5年之后进入生育后期。
回答下面的问题：
（1）图中所处营养级最多的生物是____，同时存在捕食和竞争关系的生物有____。
（2）研究发现，当底栖动物的数量少于滤食性鱼类时，肉食性鱼类会更多地捕食滤食性鱼类，这种现象的意义是____。
（3）分析表中数据，黑斑蛙的年龄结构为____型。在繁殖季节，雄蛙通过叫声求偶。这体现了生态系统中的信息传递具有____的作用。信息传递在农业生产中有重要作用，请结合所学知识举出一例其在农业生产中的应用：____。
（4）该生态系统中，肉食性鱼类同化的能量中，一部分流向猛禽，剩余的去向是____。
7.图1表示湿地对城市污水的净化，其中甲、乙、丙代表湿地生态系统中的三种组成成分；图2是该生态系统中能量流经第二营养级的示意图，图中的数值表示能量，单位是[×10kJ/（m2·a）]。据图回答下列问题：
（1）图1湿地生态系统的基石是_____（填“甲”“乙”或“丙”），人工湿地公园建成时，水中主要有绿藻等浮游植物和黑藻等沉水植物，城市污水中的_____等物质可以被这些植物吸收，有机污染物被_____（填“甲和乙”“甲”或“乙”）直接分解利用。从图1分析流经该人工湿地的总能量包括_____。
（2）图2中的“50”代表_____流向分解者的能量的一部分，从第二营养级到第三营养级的能量传递效率是_____%。
（3）对于严重富营养化或者重金属污染较为严重的湿地生态系统来说，只通过生态系统的自我调节难以实现水质净化，原因是_____，生态学家在生态修复过程中培育各种植物的同时，每年还要不定期地将部分植物打捞或收割到陆地进行无害化处理，请分析这样做的原因是_____。
8.微塑料是指环境中粒径小于5mm的塑料类污染物，其主要成分是树脂。微塑料通过危害生物的健康对海洋、陆地生态系统甚至整个生物圈带来不良影响。回答下列问题：
（1）土壤生态系统中的腐食动物在该生态系统的成分属于__________土壤中的部分微生物可降解微塑料，并会在其周围形成新的微生物群落。该群落与__________相互作用形成的生态系统通常被称为塑料圈，塑料圈能量的主要来源是__________。
（2）下表是科研人员对某陆地生态系统中四个动物种群微塑料含量的检测结果。
生物种群 甲 乙 丙 丁
含量（mg/kg） 0.05 0.37 0.31 3.5
根据上表数据判断，乙、丙种群体内微塑料的含量差别不大，推测二者在食物网中处于______（填“相同”或“不同”）营养级。丁种群体内微塑料含量最高，原因是______。
（3）某研究小组欲通过实验分析微塑料对土壤理化性质以及对土壤中动物、植物、微生物的丰富度的影响。对照组的实验材料是自然状态下的土壤，实验组的实验材料是______。微塑料的进入会大大降低原有生态系统的抵抗外界干扰的能力，原因是______。
（4）微塑料常被用在有清洁作用的洗漱用品中。试从污染源控制的角度提出一条缓解微塑料污染的建议：______。
答案以及解析
1.答案：（1）物质循环、能量流动、信息传递；生态系统的组成成分和生态系统的营养结构（或食物链、食物网）
（2）流向分解者、通过自身呼吸作用以热能形式散失、未被利用的能量
（3）1.17×105；生产者；12.73%
（4）能
（5）可以帮助人们科学规划、合理设计生态系统，实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，使能量持续高效地流向对人类有益的部分，使能量得到最有效的利用
解析：（1）生态系统的功能是物质循环、能量流动、信息传递。生态系统的结构包括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、分解者）和营养结构（食物链和食物网）。
（2）该生态系统中最高营养级的消费者没有下一营养级，其能量来源于上一营养级和人工输入，其能量去路有流向分解者、通过自身呼吸作用以热能形式散失、未被利用的能量。
（3）根据能量守恒，第三营养级（次级消费者）的同化量为（5.1＋2.1＋0.05＋0.25）×103kJ/（m2·a）=7.5×103kJ/（m2·a），b为第三营养级（次级消费者）从第二营养级（初级消费者）获得的能量=（7.5-5）×103kJ/（m2·a）=2.5×103kJ/（m2·a），第二营养级（初级消费者）的同化量=（2.5＋0.5＋4＋9）×103kJ/（m2·a）=16×103kJ/（m2·a），a为第二营养级（初级消费者）从第一营养级（生产者）获得的能量=（16-2）×103kJ/（m2·a）=14×103kJ/（m2·a）；该生态系统中生产者固定的总能量是[14＋3＋23＋70]×103kJ/（m2·a）=110×103kJ/（m2·a），流经该生态系统的总能量=生产者固定的太阳能+人工输入的能量=（110+7）×103kJ/（m2·a）=1.17×105kJ/（m2·a）。第一营养级到第二营养级的能量传递效率为14/110×100%≈12.73%。
（4）养殖过程中，通过圈养可以减少呼吸消耗，增大猪的下一营养级的同化量，进而提高猪和下一营养级之间的能量传递效率；投放消化酶可以促进猪对食物的消化和吸收，提高猪的同化量，进而提高猪的上一营养级和猪之间的能量传递效率。
（5）研究生态系统能量流动可以帮助人们科学规划、合理设计生态系统，实
=现对能量的多级利用，提高能量的利用率，使能量持续高效地流向对人类有益的部分，使能量得到最有效的利用。
2.答案：（1）年龄结构
（2）种间竞争；中、低营养化
（3）生态系统的组成成分和营养结构（食物链和食物网）梭子蟹的同化量；（c-m）/a×100%
（4）海菖蒲等挺水植物在与裸甲藻争夺光照中占优势，抑制了裸甲藻的繁殖，同时还能从水体中吸收N、P等化学元素，并通过收割带离水体，达到治理水体富营养化的目的
解析：（1）渔网网目大小不同与捕捞的鱼的大小有关系，可能影响对幼龄鱼的捕捞，对种群的年龄结构影响较大。
（2）由图1可以看出，在高、中营养化水平上，裸甲藻和马尾藻在数量上分别占优势，说明二者之间是种间竞争关系：同时可以看出，当水体处于中、低营养化时，裸甲藻的数量少，产生的毒素少，对水生生物毒害小，萱藻和马尾藻数量相对较多，它们是鱼的主要饵料，故当水体的营养化水平处于中、低营养化时，更有利于能量流向对人类最有益的部分。
（3）生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构；图2中c是梭子蟹摄入量减去流向k后的部分，表示梭子蟹的同化量：若梭子蟹从饲料中同化的能量为m，来自生产者的同化量是（c-m），因此从生产者到梭子蟹的能量传递效率为[（c-m）/a×100%]。
（4）由题中引入海菖蒲等挺水植物并定期收割可知，海菖蒲等挺水植物一方面在与裸甲藻争夺光照中占优势，抑制了裸甲藻的繁殖；另一方面还能从水体中吸收N、P等化学元素，并通过收割带离水体，达到治理水体富营养化的目的。
3.答案：（1）群落；能量流动
（2）总光合
（3）消费者和分解者；ATP；海参活动能力弱，活动范围小
（4）6.3；不能
（5）由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低
（6）能充分利用空间和资源维持生态系统的稳态；保持养殖产品的持续高产（实现生态效益和经济效益的可持续发展）
解析：（1）群落是指一定自然区域内所有生物的总和，因此，小型浮游植物、各种藻类和海参等生活环境中的全部生物共同构成了群落；题图中箭头在不同生物间多是单向流动的，故代表了能量流动的方向。
（2）通常在生态系统中，生产者（植物）能够通过光合作用制造有机物，并将光能储存在有机物中，为自身和其他生物提供了食物和能量，流经该生态系统的总能量主要来源于植物总光合作用能量。
（3）以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参属于生态系统组成成分中的消费者和分解者；海参呼吸作用释放的能量可以储存在ATP中（少部分），其余以热能形式散失（大部分）；估算海参种群密度时常用样方法，推测原因是海参活动能力弱，活动范围小。
（4）相邻营养级的传递效率=后一营养级的同化量÷前一营养级的同化量×100%，结合题图可知，由M到N的能量传递效率为386÷（3281+2826）×100%≈6.3%能量沿食物链流动时是单向流动（不能循环）、逐级递减的，该生态系统中的能量不能在M和遗体残骸间循环流动。
（5）养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从种间关系的角度分析，原因是海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低。
（6）群落结构是由群落在自然选择和适应过程中形成的，主要包括垂直结构和水平结构，海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是能充分利用空间和资源维持生态系统的稳定性；由于空间和资源是有限的，所以在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，维持生态系统的稳态，保持养殖产品的持续高产（实现生态效益和经济效益的可持续发展）。
4.答案：（1）消费者（初级消费者）；能量流动、物质循环、信息传递
（2）本地藻；与没有水虱相比，在有水虱的水箱中，柏桉藻重量增加值明显提高，而本地藻的变化则相反；选择性
（3）隆头鱼和水虱
（4）因柏桉藻含有令动物不适的化学物质，能为水虱提供庇护场所，有利于水虱种群扩大；水虱偏好取食本地藻，有助于柏桉藻获得竞争优势，因此柏桉藻能够成功入侵
解析：（1）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，柏桉藻属于植物，能进行光合作用，为生产者，故捕食柏桉藻的动物属于消费者；生态系统的功能包括：能量流动、物质循环、信息传递。
（2）①由图2可知，与没有水虱相比，有水虱的本地藻甲、乙重量增加值比柏桉藻重量增加值要低，甚至本地藻丙重量增加值为负值，说明本地藻丙不但没有增加，反而减少了，故与没有水虱相比，在有水虱的水箱中，柏桉藻重量增加值明显提高，而本地藻的变化则相反。
②在有水虱的两组中，大部分水虱附着在柏桉藻上，说明水虱更喜爱柏桉藻，体现了水虱对所栖息的海藻种类具有偏好性。
（3）本实验研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响，实验的自变量为海藻的种类，因变量为水虱的生存率，故实验的对照组应不放海藻，直接放入隆头鱼和水虱，观察统计水虱的生存率。
（4）物种成功入侵的原因可大致归为食物、空间资源充足，天敌少，物种之间竞争弱。由于柏桉藻含有一种引起动物不适的化学物质，则隆头鱼对附着在柏桉藻上的水虱捕食少，导致水虱数量增多。又因为水虱更喜欢取食本地藻，导致本地藻的数量减少，从而使柏桉藻获得了竞争优势，最终柏桉藻入侵成功。
5.答案：（1）水平；生态位
（2）①植物固定的太阳能和污水中有机物中的能量；16.1
②年龄结构；13200
③帮助人们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：（1）高滩建设林带，低滩栽水生植物，这体现的是群落的水平结构。不同空间上的分布使不同生物种群的生态位重叠较少，有利于充分利用光照、水分、营养物质等资源。
（2）①根据题干信息“由于生活污水和工业废水的过度流入对某湖泊造成了严重污染，研究人员利用生态工程原理对其进行了生态修复并建成了人工湿地公园”可知，流入湿地内湖泊中的总能量为植物固定的太阳能和污水中有机物中的能量。第二营养级的同化量的相对值为1473+1651=3124，第三营养级的同化量的相对值为501.9，因此第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率为501.9÷3124×100%=16.1%。
②捕鱼时网眼的大小会决定是主要捕捞大鱼留下小鱼，还是大鱼、小鱼一起捕捞，会对鲢鱼种群的年龄结构产生影响，从而间接影响种群密度。根据标记重捕法的计算公式可得，种群数量=（标记个体数×重捕个体数）÷重捕标记个体数=（80×825）÷5=13200（条）。
③养鱼时，根据能量流动的特点合理确定鱼的放养量，以保证鱼的持续高产，说明研究能量流动能够帮助人们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。
6.答案：（1）猛禽；昆虫和杂食性鱼类、底栖动物类和杂食性鱼类、杂食性鱼类和肉食性鱼类、肉食性鱼类和猛禽
（2）避免滤食性鱼类在生态系统中数量过多，为其他物种腾出生存空间，有利于生态系统保持相对稳定
（3）增长；调节生物种群的繁衍利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，提高果树的传粉效率和结实率
（4）通过呼吸作用散失、流向分解者和未利用
解析：（1）据图分析可知，猛禽分别处于第三、四、五营养级，所处营养级最多。图中同时存在捕食和竞争关系的生物有昆虫和杂食性鱼类、底栖动物类和杂食性鱼类、杂食性鱼类和肉食性鱼类、肉食性鱼类和猛禽。
（2）当底栖动物的数量少于滤食性鱼类时，肉食性鱼类会更多地捕食滤食性鱼类，这样可以避免滤食性鱼类在生态系统中数量过多，为其他物种腾出生存空间，有利于维持生态系统的相对稳定。
（3）分析表中数据可以看出，该黑斑蛙种群中处于生育前期（未性成熟）的个体数最多，生育期个体数次之，生育后期个体数最少，其年龄结构属于增长型。雄蛙通过叫声这一物理信息求偶，说明信息传递可以调节种群的繁衍。信息传递在农业生产中可用于提高农产品产量和对有害动物进行控制等方面。（4）该生态系统中，肉食性鱼类同化的能量中，部分通过呼吸作用散失，其余用于生长、发育和繁殖，而用于生长、发育和繁殖的能量的去处是：流入下一营养级（即流向猛禽）、流向分解者和未利用。
7.答案：（1）乙；无机盐；甲；该生态系统中的生产者固定的太阳能和污水中有机物的化学能
（2）生产者；16
（3）生态系统的自我调节能力是有一定限度的；打捞或者收割的植物带走了它们在水体中吸收的N、P等矿质元素和重金属，从而使水环境中的N、P等矿质元素和重金属含量降低
解析：（1）生态系统的基石是生产者，由上述信息可知，图1湿地生态系统的基石是乙，水质净化过程中，植物可以吸收无机盐等物质，有机污染物则被分解者分解后，供分解者和生产者利用；流经人工湿地的总能量包括该生态系统中的生产者固定的太阳能和污水中有机物的化学能。
（2）图中的“50”是初级消费者粪便中的能量，属于上一个营养级也就是生产者流向分解者的能量的一部分，第二营养级的同化量是375+875=1250×10[kJ/（m2·a）]，第三营养级的同化量是220-20=200×10[kJ/（m2·a）]，那么两个营养级的能量传递效率为2000÷12500×100%=16%。
（3）对于污染比较严重的生态系统，是难以依靠生态系统的自我调节能力恢复到原有的良好状态，原因是生态系统的自我调节能力是有一定限度的。不定期地将部分植物打捞或收割到陆地进行无害化处理，打捞或者收割的植物带走了它们在水体中吸收的N、P等矿质元素和重金属，从而使水环境中的N、P等矿质元素和重金属含量降低。
8.答案：（1）分解者；非生物环境；微塑料中含有的能量
（2）相同；丁的营养级最高，营养级越高，通过生物富集积累的有害物质越多
（3）添加了微塑料的土壤；微塑料会降低土壤中生物的多样性，使营养结构变得简单，抵抗外界干扰的能力降低
（4）不使用或少使用含塑料微珠的洗漱用品（或使用性质类似的环保材料代替）
解析：（1）分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，土壤生态系统中的腐食动物能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，在该生态系统的成分属于分解者。生态系统是指生物群落与非生物环境相互作用形成的统一整体，该群落与非生物环境相互作用形成的生态系统通常被称为塑料圈，塑料圈能量的主要能源是微塑料中含有的能量。
（2）乙、丙群体内微塑料的含量几乎相同，推测二者在食物网中所处的营养级相同。营养级越高，通过富集作用积累的有害物质越多，中于甲中含有的微塑料最少，可能处于第一个营养级，乙、丙处于同一个营养级，丁至少处于第三个营养级，丁的营养级最高，故丁种群体内微塑料含量最高。
（3）该实验的自变量为土壤中是否含有微塑料，故对照组的实验材料是自然状态下的土壤，实验组的实验材料是添加了微塑料的土壤。微塑料会对土壤中多种生物造成毒害，会降低土壤中生物的多样性，使土壤中的营养结构更加简单，进而使抵抗外界干扰的能力降低。
（4）从污染源控制的角度来缓解微塑料污染的建议有：不使用或少使用含塑料微珠的洗漱用品（或使用性质类似的环保材料代替）。

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