生态系统的物质循环
[A组·基础达标练]
1．关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是( )
A．所指的物质是组成生物体的C、H、O、N、P、S等一些基本化学元素
B．所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈
C．所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动
D．由于生物营养级越高得到的能量越少，故物质在循环过程中是不断递减的
解析：生态系统物质循环所指的物质是组成生物体的C、H、O、N、P、S等一些基本化学元素，A正确；所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈，其中的物质循环具有全球性，B正确；所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动，C正确；物质循环过程中无机环境中的物质可以被生物群落反复利用，D错误。
答案：D
2．碳循环是生态系统中常见的物质循环类型之一。下列有关碳循环的叙述不正确的是( )
A．碳在无机环境中的存在形式是CO2和碳酸盐，在生物群落中的存在形式是含碳有机物
B．碳循环的“循环”过程只发生在生物群落和无机环境之间
C．生态系统的各种成分都参与碳循环过程
D．大气中的CO2要变成含碳有机物只能通过绿色植物的光合作用
解析：碳在无机环境中的存在形式是CO2和碳酸盐，在生物群落中的存在形式是含碳有机物，A正确；碳循环在生物群落和无机环境之间以CO2的形式进行循环，在生物群落内部只能沿食物链或食物网进行单向流动，B正确；生态系统中的各种成分都参与碳循环过程，C正确；大气中的CO2要变成含碳有机物可以通过绿色植物的光合作用和自养细菌的化能合成作用，D错误。
答案：D
3．下列对“温室效应”的有关认识不正确的是( )
A．化石燃料燃烧排放的二氧化硫是导致温室效应的主要物质
B．温室效应是导致地球温度升高的主要因素之一
C．冰川融化，造成海平面上升，给人类生存带来威胁
D．建设环境友好型社会，要减少化石燃料的使用，开发使用新型能源
解析：温室效应主要是大量的二氧化碳气体进入大气造成的。
答案：A
4．在碳循环中，生物群落中的碳元素返回大气的途径是( )
①动植物的呼吸作用 ②植物的光合作用 ③化石燃料的燃烧 ④微生物的分解作用
A．①② B．③④
C．①③ D．①④
解析：①植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气中，另一部分则构成生物的机体或在机体内储存；②绿色植物从空气中获得二氧化碳，经过光合作用转化为葡萄糖，再转化为植物体内的含碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体内的含碳化合物，从而使碳元素进入生物群落；③有些动、植物残体在被分解之前被掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代，在热能和压力作用下转变成矿物燃料——煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气，这不是从生物群落返回大气的途径；④动、植物死后，残体中的碳通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终释放到大气中。
答案：D
5．如图为生态系统中碳循环的模式图，下列相关叙述正确的是( )
A．1代表生产者，2代表消费者
B．细菌在生态系统中只可以作为3所示成分
C．3是食物链中的最高营养级
D．5可以代表化能合成作用
解析：分析图示可知，1为生产者，2为消费者，3为分解者，4为大气中的CO2库，5主要表示生产者的呼吸作用，A正确、D错误；绝大多数细菌都是分解者，但也有细菌是生产者，比如硝化细菌，B错误；分解者不属于食物链的一部分，C错误。
答案：A
6．兴趣小组设计实验来探究土壤微生物对落叶的分解作用，下列操作及分析正确的是( )
A．可采用加热烘干的方法除去实验组中的土壤微生物
B．将实验组和对照组的土壤放在隔绝空气的条件下进行
C．对照组中落叶的分解速度明显高于实验组的分解速度
D．实验组和对照组可以分别选择不同种类的落叶进行实验
解析：除去实验组中的土壤微生物时，加热烘干的方法会导致土壤理化性质的改变(不能采用，可将土壤用塑料袋包好，放在60 ℃的恒温箱中1小时灭菌)；应将实验组和对照组的土壤放在自然状态条件下进行；土壤微生物具有分解落叶的作用，采用普通土壤的为对照组，采用排除土壤中微生物的为实验组，可以预测对照组中落叶的分解速度明显高于实验组的分解速度；落叶的种类为无关变量，无关变量应保持相同且适宜，所以实验组和对照组应选择相同种类的落叶进行实验。
答案：C
7．下列关于生态系统能量流动和物质循环的关系的叙述，不正确的是( )
A．是密切联系的两个过程
B．在能量流动过程中，物质是能量的载体
C．从物质循环来说，生态系统是一个自给自足的系统
D．从能量流动来说，生态系统是一个自给自足的系统
解析：A正确，能量流动依赖物质循环，反过来也会促进物质循环。B正确，能量依赖物质存在。C正确，物质循环具有全球性，在物质循环过程中，无机环境中的物质可以被生物群落反复利用。D错误，生态系统的能量最终来自太阳能。
答案：D
8．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( )
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：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。
答案：C
9．若某生态系统中只具有三个营养级，且处于相对稳定状态。如图表示该生态系统的碳循环和能量流动的关系图，a1、b1、c1、d等表示不同的生理过程和相应的能量数值。请据图回答下列相关问题：
(1)生态系统的能量最终来自________，是通过____________过程流入生态系统的；流入生态系统的能量，通过________过程最终以________形式散失到无机环境。
(2)无机环境中的碳以________形式通过________过程输入生态系统；生态系统中的碳通过________过程以________形式进入无机环境。
(3)据图可知，在能量流动过程中，能量是按照太阳能→________________的形式转化的，是单向的，不能循环利用。而在碳循环中，碳元素是按照CO2→________________的形式转化的，可以循环利用。
(4)图中表示光合作用的过程是(填代号)________，表示呼吸作用的过程是(填代号)________，初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量可用代数式________表示。
解析：(1)生态系统的能量最终来自太阳能，是通过光合作用过程流入生态系统的；流入生态系统的能量，通过呼吸作用过程最终以热能形式散失到无机环境。(2)无机环境中的碳是以二氧化碳形式通过光合作用或化能合成作用过程输入生态系统的；生态系统中的碳是通过呼吸作用过程以二氧化碳形式进入无机环境。(3)由图可知，能量流动过程是太阳能→生物体内有机物中的化学能→呼吸作用散失的热能；碳元素循环过程是二氧化碳(无机环境)→有机物(生物群落)→二氧化碳(无机环境)。(4)图甲a1表示生产者的光合作用，a2表示初级消费者的同化作用，初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量可用代数式a2－b2表示。图中b1是生产者呼吸作用过程、b2是初级消费者呼吸作用过程、b3是次级消费者呼吸作用过程、d是分解者呼吸作用过程，故表示呼吸作用的过程是b1、b2、b3、d。
答案：(1)太阳能 光合作用 呼吸作用 热能
(2)二氧化碳 光合作用或化能合成作用 呼吸作用 二氧化碳 (3)化学能→热能 有机物→CO2
(4)a1 b1、b2、b3、d a2－b2
10．森林生态系统是陆地生态系统的主要类型，它不仅具有改善和维护区域生态环境的功能，而且在全球碳平衡中起着巨大的作用。森林生态系统碳循环过程如图所示，请回答：
(1)碳在生物群落与无机环境之间的循环是以________的形式进行的。碳循环不仅仅局限在某一生态系统，而是具有全球性，原因是___________________________________________。
(2)森林中自上而下分布有乔木、灌木和草本植物，决定这种现象的主要环境因素是________。森林植物的这种分布能增强图中的________过程，从而提高群落对环境资源的利用能力。
(3)伴随着图中________过程的进行，太阳能就输入到了生态系统的第________营养级中。图中分解者参与的过程是________过程。
(4)能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者相互依存，不可分割，请利用图中某一个过程中的物质变化和能量变化对此加以说明：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)碳在生物群落与无机环境之间的循环是以CO2的形式进行的。由于大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动，因此碳循环不仅仅局限在某一生态系统，而是具有全球性。(2)森林中自上而下分布有乔木、灌木和草本植物，决定这种分层现象的主要环境因素是光照。森林植物的这种分布能增强图中的①光合作用过程，从而提高群落对环境资源的利用能力。(3)伴随着图中①光合作用过程的进行，太阳能就输入到了生态系统的第一营养级(生产者)中。图中分解者参与的过程是③和④过程。(4)光合作用过程中，光能作为动力，使CO2转化成有机物的反应得以进行，在呼吸作用和微生物的分解作用过程中，有机物氧化分解的同时，进行着化学能的释放和转移。因此能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者相互依存，不可分割。
答案：(1)CO2 大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动 (2)光照 ① (3)① 一 ③和④ (4)①过程中，光能作为动力，使CO2转化成有机物的反应得以进行(或②③④过程中，有机物氧化分解的同时，进行着化学能的释放和转移)
[B组·能力提升练]
11．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，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述不正确的是( )
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．该实验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是土壤的湿度
C．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
D．预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度分解
解析：题中表格有两个自变量：土壤是否灭菌和湿度，因此可以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，B错误；作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理，防止落叶中的微生物影响实验结果，C正确；1和3组土壤灭菌，没有微生物分解落叶，2和4组没有灭菌，土壤中有微生物分解落叶，只是在湿润和较干燥的环境中分解程度不同，D正确。
答案：B
12．气候变化与生态系统的碳循环密切相关。如表所示为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。下列相关叙述中错误的是( )
A.生态系统中碳的吸收主要通过光合作用实现，碳的释放主要通过生物的呼吸作用实现
B．如果碳释放量远远大于碳吸收量，会引起温室效应
C．生态系统在B时期属于增长阶段，A时期属于稳定阶段
D．B时期大量植树造林可以使碳的吸收量和释放量趋于平衡
解析：B时期碳吸收量小于碳释放量，生态系统处于衰退状态。
答案：C
13．如图是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，箭头表示碳传递方向，字母表示碳传递途径。下列各项叙述不正确的是( )
A．碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物
B．某些微生物也可参与固定CO2的过程
C．a途径是通过光合作用实现的，b、d、g途径是通过呼吸作用实现的
D．如果图中的字母表示碳元素传递的数量，则夏季a、b、c、e之间的关系可表示为a＝b＋c＋e
解析：碳在生物群落内部是以有机物的形式流动的，所以碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物，A正确；某些微生物可通过化能合成作用参与CO2的固定过程，B正确；a表示植物的光合作用，b、d、g分别表示植物、动物、微生物的呼吸作用，C正确；若a表示生产者固定的碳量，b表示植物呼吸作用释放到大气中的碳量，c表示流到第二营养级的碳量，e表示被分解者利用的碳量，因夏季植物自身生长发育还利用部分碳量，所以a>b＋c＋e，D错误。
答案：D
14．某同学画出三幅表示生态系统部分碳循环的示意图，下列分析错误的是( )
A．碳循环中只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，所以三幅图中生产者都是A
B．图1中C能促进生态系统的物质循环和能量流动
C．图2中A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物
D．若使图1、图2、图3完整表示碳循环，需补充化石燃料燃烧产生CO2
解析：在碳循环过程中，生产者与大气中二氧化碳库之间的传递是双向的，而其他生物只能通过呼吸作用向大气中释放二氧化碳，由此可知，图1～图3中属于生产者的是A、A、E，A错误；图1中C为消费者，其作用是促进生态系统的物质循环和能量流动，B正确；图2中A为生产者，B和D为消费者，E是分解者，它们共同构成生物群落，在生物群落内部碳以有机物的形式流动，C正确；上述三图中均没有涉及化石燃料燃烧过程，D正确。
答案：A
15．下面是某同学探究温度对土壤微生物分解作用的影响的实验，请你根据提供的实验材料和用具，完善该实验报告的内容。
实验材料和用具：土壤、落叶、玻璃水槽、标签、塑料布、恒温箱、纱布等。
(1)研究课题：______________________________________________________________。
(2)实验步骤：
①取____________的落叶分成三等份，用纱布包好，分别埋入装有土壤的三个玻璃水槽并用塑料布封好玻璃水槽的口。
②将玻璃水槽贴上标签A、B和C，将A放在________环境中，B放在0 ℃环境中，C放在50 ℃环境中。一个月后，取出纱布包。
③观察比较A、B和C三个装置中纱布包中落叶的________程度。
(3)预期最可能的实验结果：_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验结论：_____________________________________________________________。
解析：(1)由题目可知，该题要研究的课题是温度对土壤微生物分解作用的影响。(2)①为保证实验的准确性，除自变量外，其他条件都应该一致，所取落叶应该大小、形状相同；②B、C的温度是0 ℃和50 ℃，一个是低温，一个是高温，则缺少一个常温实验，故A应当放在常温(或25 ℃)环境中；③实验的结果应该是观察落叶的腐烂程度。(3)常温是微生物正常的生存温度，0 ℃使微生物生命活动减弱，50 ℃严重影响其活性甚至杀死微生物，故常温时腐烂程度更严重。(4)综上可知实验结论为：温度影响土壤微生物的分解作用。
答案：(1)探究温度对土壤微生物分解作用的影响 (2)①形状、大小相同 ②常温(或25 ℃) ③腐烂 (3)常温(25 ℃)条件下比0 ℃和50 ℃条件下的落叶腐烂程度大 (4)温度影响土壤微生物的分解作用
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