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选择性必修二第3章
第3节 生态系统的物质循环
一、单选题
1．“碳中和”是指CO2的产生和吸收实现抵消，达到相对“零排放”。“碳封存”是实现碳中和的重要手段，碳封存就是把大气中的CO2存储在自然界的一些碳储库（如土壤碳库）中。下列措施不利于碳封存的是(　　)
A.大量开采燃烧化石燃料 B.积极推进植树造林
C.退耕还湖保护湿地面积 D.应用新技术进行生态修复
2.磷循环是生物圈物质循环的重要组成部分。磷经岩石风化、溶解、生物吸收利用、微生物分解，进入环境后少量返回生物群落，大部分沉积并进一步形成岩石。岩石风化后磷再次参与循环。下列叙述错误的是（　　）
A．在生物地球化学循环中，磷元素年周转量比碳元素少
B．人类施用磷肥等农业生产活动不会改变磷循环速率
C．磷参与生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程
D．磷主要以磷酸盐的形式在生物群落与无机环境之间循环
3．下图为某生态系统的结构模型，其中甲、乙、丙、丁为生态系统中的组成成分，a—e表示某些生理过程，乙中的纵坐标表示生物的能量值。下列叙述错误的是 （　　）
A．丁表示非生物的物质和能量
B．乙中存在一条A→B→C→D的食物链
C．bde过程可以没有线粒体参与
D．该生态系统中，使CO 进入生物群落的是甲
4．土壤微生物碳泵（MCP） 是指土壤中的微生物通过其代谢活动获得有机碳，并以微生物残体及有机代谢产物的形式进入并稳定续埋在土壤中的过程。MCP 是土壤有机碳的重要来源之一。下列推理错误的是（　　）
A．可利用大气中的CO2进行MCP，土壤中的光合细菌和化能合成细菌参与CO2的固定
B．可利用植物进行MCP，植物残枝落叶中的有机碳被同化后全部转化成微生物的有机碳储存起来
C．可以用同位素标记法检测土壤微生物群落中有机碳的来源和去向
D．相较于热带森林生态系统，冻原生态系统中微生物残体占土壤有机碳含量的比例更低
5．在传统的游牧和农业种植模式的基础上，河西绿洲发展了“草—牧—沼—肥—农产品”循环农业生产模式，如图所示，图中a表示生产者固定的太阳能，b、c分别表示奶牛和鸡摄入的能量，水果、花卉采用了间作套种。下列分析正确的是（　　）
A．因农作物已经获得沼肥，故不需要额外施用肥料
B．图中奶牛的同化量为b+e-g
C．水果、花卉采用间作套种可增加生态系统中流入生产者的总能量
D．将农作物剩余物作为饲料饲养牲畜能实现能量的循环利用
6．某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。其共同之处是将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步骤如表所示。下列哪种实验方案能达到目的(　　)
序号 实验处理
甲 乙
方案一 无菌条件 自然条件
方案二 先灭菌，再放于适宜条件下 自然条件
方案三 先灭菌，再放于适宜条件下 先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下
A.方案一 B．方案二
C．方案三 D．三个方案都不能达到
7．土壤生物在土壤形成和发育过程中起主导作用。如图表示自然林地土壤与农耕地土壤的有机物供给情况。下列叙述正确的是（　　）
A．自然林地的土壤小动物都属于生态系统组成成分中的消费者
B．农耕地的土壤中有机物蓄积少，只与农作物的产品输出有关
C．若要探究土壤微生物对落叶的分解作用，实验组土壤应保持自然状态
D．除草除虫可调整农耕地的能量流动关系，使能量更多流向对人类最有益的部分
8．落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？某生物兴趣小组采用对照实验的办法，探究了落叶腐烂与土壤微生物的关系。关于该对照实验的分析，下列叙述错误的是（　　）
A．将实验组的土壤放在60℃恒温箱中处理1h的目的是排除土壤微生物的作用
B．落叶的种类、数目、大小、取样地点等因素都有可能影响实验结果的可靠性
C．该实验结果表明土壤微生物通过分泌多种水解酶催化落叶中有机物分解
D．若在不同的温度环境中进行多组实验，还可探究温度对落叶腐烂的影响
9．有关生物富集现象，下列叙述错误的是(　　)
A．营养级越高，越容易积蓄难以降解的化合物
B．生物富集现象受生物食性及环境因素的影响
C．除了重金属，一些农药、放射性物质也会出现富集现象
D．生物富集现象出现的根本原因是这些被富集的物质不参与物质循环
10．丹顶鹤是我国一级保护动物，丹顶鹤作为杂食性动物，最喜欢在低矮的碱蓬地里捕食天津厚蟹来补充能量。盐城海滩生态系统中部分食物关系如图所示，下列叙述错误的是（　　）
A．该食物网中，丹顶鹤所处的营养级有三个
B．弹涂鱼与轮虫既有捕食关系又有种间竞争关系
C．天津厚蟹同化的氮元素全部流向丹顶鹤科植物的嫩茎
D．若图中海滩受重金属镉污染，则丹顶鹤体内镉浓度最高
二、多选题
11．如图为某农业生态系统模式图。下列关于该系统的叙述，正确的是(　　　)
A．微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量
B．多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率
C．沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用
D．食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者
12.分析如图所示的生态系统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非生物环境之间循环往返
C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D．碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
三、非选择题
13.推动碳达峰、碳中和已成为全球共识，生态系统中碳循环示意图如下。碳中和是指在一定时间内产生的CO2排放总量，与通过一定形式吸收的CO2相抵消，达到相对“零排放”。回答下列问题：
生态系统的碳循环是指组成生物的________________，不断进行着______________________
______________________________________________的循环过程，生物群落中碳的主要存在形式是____________________。
（2）图中可体现碳循环均具有____________________性。
（3）达到碳中和时，生物圈内所有生物呼吸释放的CO2量____________________(填“大于”“小于”或“等于”)生产者吸收的CO2量。实现碳中和的途径有植树造林、_______________________
_____________________________________________（答出2点）等。据图分析，为实现碳中和，大量植树造林等可抵消____________________(填图中序号)过程产生的CO2。
14.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、神经组织中而不容易排到体外。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含某种重金属的浓度结果如图。请回答相关问题：
(1)该生态系统中的生产者是_______________，甲处于_____________营养级。
(2)经测定，该生态系统生物体内重金属浓度超过环境浓度，该现象称为______________________，且营养级越高，生物体内重金属浓度的相对值越_______________，原因是___________________
________________________________________________。
(3)该重金属在其他生态系统的种群，如北极熊、企鹅等中是否能检测到，并说明原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15.气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。请分析回答下列问题。
时期 碳吸收量/(kg·a-1) 碳释放量/(kg·a-1)
A 1.20×1014 1.20×1014
B 1.20×1014 1.26×1014
(1)生态系统中碳的吸收主要是通过______________作用实现的,碳的释放主要是通过____________
作用实现的。
(2)表中_________时期的生态系统处于稳定状态,原因是__________________________________。
(3)由于过度的人工碳排放,破坏了生态系统的__________________,导致大气中_________增加并加剧全球气候变暖。
(4)请你从物质循环的角度思考,如何减轻温室效应。(至少答出两条)
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3.3生态系统的物质循环 参考答案
1．【答案】A 【解析】大量开采燃烧化石燃料,增加CO2的释放,不利于实现碳中和,A错误;B、积极推进植树造林、退耕还湖保护湿地面积,可增加CO2的吸收,广泛应用节能技术,可减少CO2的排放,有利于实现碳中和,BCD正确。
2．【答案】B 【解析】细胞中碳元素的含量高于磷元素，故在生物地球化学循环中，磷元素年周转量比碳元素少，A正确；人类施用磷肥等农业生产活动，使部分磷留在无机环境里，改变磷循环速率，B错误；植物吸收利用的磷可用于合成磷脂、ATP、DNA、RNA等物质，故磷参与生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程，C正确；磷主要以磷酸盐的形式在生物群落与无机环境之间循环，D正确。
3．【答案】B 【解析】分析题图可知甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者，丁是非生物的物质和能量，A正确；乙是消费者，而食物链的起点是生产者，B错误；d代表消费者的呼吸作用，b代表生产者的呼吸作用，e代表分解者的呼吸作用，呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸，因此bde过程可以没有线粒体参与，C正确；甲是生产者，a代表光合作用，该生态系统中，使CO2进入群落的是甲，D正确。
4．【答案】B 【解析】MCP是指土壤中的微生物通过其代谢活动获得有机碳，并以微生物残体及有机代谢产物的形式进入并稳定续埋在土壤中的过程，土壤中的光合细菌和化能合成细菌参与CO2的固定，该过程属于MCP过程，A正确；土壤中的微生物可利用植物残体中的有机物进行MCP，植物残枝落叶中的有机碳被同化并不是全部转化成微生物的有机碳储存起来，因为微生物还需要进行自身呼吸作用消耗同化的有机物，B错误；为了检测土壤微生物群落中有机碳的来源和去向，可以用同位素标记法进行追踪，C正确；相较于热带森林生态系统，冻原生态系统中微生物残体占土壤有机碳含量的比例更低，因为冻原生态系统中微生物活动微弱，D正确。
5．【答案】C 【解析】在该生态系统中有水果等农产品的输出，同时为了提高产量，需要额外施用肥料，A错误；图中奶牛从牧草和饲料中获得能量b，不能被吸收的能量以粪便的形式排出，能量为e+g，所以奶牛同化的能量为b-e-g，B错误；水果、花卉采用间作套种可以提供光合作用总量，产生的有机物增多，所以可增加生态系统中流入生产者的总能量，C正确；能量在流动过程中逐级递减，不能循环利用，D错误。
6．【答案】C 【解析】欲证明树叶的分解是由“某种细菌”所引起的，应先将树叶灭菌，排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶分成两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于适宜条件下培养，以便对比分析得出结论。
7．【答案】D 【解析】自然林地的土壤小动物不全都是消费者，还有分解者，A错误；农耕地的土壤中有机物蓄积少，不仅与农作物的产品输出有关，还通过除草等手段将妨碍作物生长的杂草等植物去掉，不允许在农耕地大量生长，还有人们对农耕地进行整地翻土，让土壤变得松软，土壤微生物更加活跃，促进有机物的分解，B错误；若要探究土壤微生物对落叶的分解作用，对照组土壤应保持自然状态，C错误；除草除虫可调整能量流动的关系，使能量更多流向对人类最有益的部分，D正确。
8．【答案】C 【解析】放在60℃恒温箱1h目的是灭菌，同时避免土壤的理化性质改变，A正确；落叶的种类、数目、大小、取样地点等因素都有可能影响实验结果的可靠性，应保持相同且适宜，B正确；该实验结果不能说明土壤微生物通过分泌多种水解酶催化落叶中有机物分解，C错误；
要探究温度对落叶腐烂的影响，可在不同的温度环境中进行多组实验，D正确。
9.【答案】D 【解析】被富集的物质一进入环境便参与生态系统的物质循环，但是进入体内的被富集的物质能够形成多种比较稳定的化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致被富集的物质不易被生物体排出，从而积蓄在体内，导致生物富集现象，D错误。
10．【答案】C 【解析】丹顶鹤直接以芦苇芽、禾本科植物的嫩茎为食，属于第二营养级，以天津厚蟹为食是第三营养级，以弹涂鱼为食可以是第三和第四营养级，A正确；据图可知，图中的弹涂鱼可捕食轮虫，且两者均可捕食底栖藻类，两者属于捕食和种间竞争关系，B正确；天津厚蟹同化的氮元素可以参与蛋白质的合成，流向丹顶鹤，C错误；如果图中海滩受重金属镉污染，由于生物富集作用，丹顶鹤是最高营养级，体内镉含量浓淡度最高，D正确。
11．【答案】ACD 【解析】由题图可知，流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量；多途径利用农作物，可提高能量的利用率，但不能提高能量的传递效率；营腐生生活的食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。
12.【答案】ABD 【解析】图中生产者固定的能量还有一部分能量未被利用，图中没有表示出来，且②中的能量已经包括了③以及④中的部分能量，所以能量①②③④的总和不等于生产者所固定的太阳能总量，C不符合题意。
13.【答案】
（1）碳元素或C元素；从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境；含碳有机物
（2）循环往复运动
（3）小于；减少化石原料燃烧、开发清洁能源；④
【解析】(1)碳循环指的是组成细胞的碳元素不断从无机环境进入到生物群落，再由生物群落返回到无机环境的循环过程。碳在生物群落中主要以含碳有机物的形式存在，在生物群落与无机环境之间的循环过程，主要是以CO2的形式进行。
(2)由示意图可知，碳元素可以从生物群落到无机环境，又可以从无机环境到生物群落，体现了碳循环具有循环往复运动的特点。
(3)达到“碳中和”时，生产者吸收的CO2总量应等于CO2排放总量，而CO2排放总量除包括消费者和分解者呼吸作用释放的CO2总量外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2，故图中生产者吸收的CO2总量大于消费者和分解者呼吸作用释放的CO2总量。过程③主要是光合作用，大力植树造林是实现碳中和的有效措施，还可通过开发清洁能源、减少化石燃料的燃烧等实现碳中和。通过加大植树造林主要是抵消④化石燃料燃烧过程的影响，实现碳中和。
14.【答案】
(1)丁　第三　(2)生物富集　高　重金属等有害物质可通过食物链逐渐聚集　(3)可能会检测到，因为有害物质可通过水、大气和生物迁移等途径扩散到世界各地，具有全球性
【解析】(1)生态系统中的物质和能量是沿着食物链和食物网流动的，在食物链中，营养级越高的生物，体内积累的有毒物质就越多，根据这一点可推测，该生态系统的食物链是丁→乙→甲→丙，则丁为第一营养级，即生产者，甲属于第三营养级。(2)生物富集是指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。重金属会沿食物链和食物网在生物体内逐渐聚集，营养级越高的生物体内重金属浓度的相对值越高。(3)生物富集具有全球性，因为有害物质可通过水、大气和生物迁移等多种途径扩散到世界各地，所以该重金属在其他生态系统的种群中也可能检测到。
15.【答案】
(1)光合　 呼吸　(2)A　 碳吸收量等于碳释放量 (3)碳平衡　二氧化碳含量　(4)绿色出行;植树造林;开发新能源。(任意两条,合理即可)
【解析】(1)生态系统中碳的吸收主要是通过光合作用实现的,碳的释放主要是通过呼吸作用实现的。(2)生态系统处于稳定状态时,吸收二氧化碳的量和释放二氧化碳的量应相等。由题表数据可知,A时期生态系统吸收二氧化碳的量和释放二氧化碳的量相等,因此处于稳定状态。(3)过度的人工碳排放,破坏了生态系统的碳平衡,导致大气中二氧化碳含量增加而加剧全球气候变暖。(4)温室效应加剧主要是因为二氧化碳浓度过高。根据碳循环过程,减轻温室效应的方法包括绿色出行,减少二氧化碳的排放;植树造林,增加对二氧化碳的吸收;开发新能源,减少二氧化碳的排放等。

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