【中学教材全解】高中生物（人教版必修3）同步练测：第5章 第3节 生态系统的物质循环（含答案详解）

第5章 第3节 生态系统的物质循环 同步练测(人教版必修3)
建议用时
实际用时
满分
实际得分
45分钟
100分

一、选择题(本题共8小题，每小题7分，共56分。)
1.下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。下列有关说法正确的是(　　)
A.大气中的气体X是指CO2
B.完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C.D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量的10%～20%
D.C处在第四营养级
2.下图表示生态系统中碳元素和硫元素的循环。下列有关叙述中，正确的是(　　)
A.两种元素在①⑤⑥过程中转化的形式都主要是含相关元素的气体物质
B.两种元素在③过程转化时都只能呈气态
C.图中⑨过程在两种元素的循环过程中均可发生，也是导致大气污染的重要因素
D.图中⑧过程主要发生在碳循环过程中
3.下图为生态系统中碳循环示意图，箭头表示循环方向。下列相关叙述正确的是（ ）
A．图中甲、乙、丙构成了该生态系统的生物群落
B．图中b、c、d过程均可表示不同生物的细胞呼吸
C．缺少类群丙则生态系统的物质循环不能正常进行
D．由于细胞呼吸的消耗，乙的同化量远大于丙的摄入量
4.下图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的
是（ ）
A.f表示大气中的CO2 库
B.该图中有3条食物链
C.图中的a一定是自养型生物，b、c、d、e一定是异养型生物
D.碳以有机物的形式由a传到b
5.“哥本哈根气候变化大会”再次引起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。下图表示碳循环的部分过程，下列有关叙述正确的是( )
A.不能通过增强③减少大气中CO2
B.生物群落内部进行碳循环的形式是CO2
C.参与②过程的生物只包括生产者、消费者
D.开发水能、核能等新能源，可减少人类对①过程的依赖
6.分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是( )
[来源:Z|xx|k.Com]
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无机环境之间循环往返
C.能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D.碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
7.某同学完成了“土壤微生物的分解作用”的对照实验，对照组( ）
A.土壤不做处理，自然状态
B.土壤进行处理
C.排除土壤微生物的作用
D.尽可能避免土壤理化性质的改变
8.下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，5可以代表化能合成作用
B.碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式
传递
C.在食物链中，含有碳元素最多的营养级可能是1
D.1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在生物群落和无机环境之间循环
二、非选择题(共44分)
9.(10分) 请根据下图所示碳循环示意图回答下列
问题。
(1)从微观上看，过程③主要是在细胞内的　 　
　　　　　　中进行的。
(2)岩石圈中的碳以　　　　　 　　　形式储存，所以不直接参与碳循环；水圈中碳的主要存在形式是　　　　　　　　。
(3)由图可知，碳循环带有　　　　 　　　　，属于　　　　　　　　型循环。
(4）碳从无机环境进入生物群落的途径：
①是　　　　　　　 　；
②表示　　　　　　　　　　　　　关系；
④表示　　　　　　　　　　　　　。
(5)参与④过程生物的新陈代谢类型是　　　　　
　　　和　　　　　　　　　　　　。
(6)碳循环与能量流动的关系是　　　　　　　　
　　　　　。
10.(12分)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。
时期
碳吸收量
(kg C·a-1)
碳释放量
(kg C·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________增加并引起全球气候变化。
(4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的________阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的________直接发酵转化为燃料乙醇。
11.（12分）为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用，某研究小组在一无人居住的落叶林区进行了3年实验。实验区是两个毗邻的山谷(编号为1、2)，两个山谷各有一条小溪。1965年冬，研究人员将2号山谷中的树木全部砍倒留在原地。通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%。两条小溪中的硝酸盐含量变化如下图所示。
请回答下列问题。
(1)氮元素以N2 、NO-3 和______ 的形式被生物吸收，进入细胞后主要用于合成____________两类生物大分子。(2)图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化，其原因是不同季节生物____________________________。[来源:Zxxk.Com]
(3)1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高，主要的两个原因如下：
①_______________________________________；
②_____________________________________。(4)氮元素从森林群落输出的两种途径是_______
_______________________________________。(5)该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是____________________________。
12.（10分）下图甲为生物圈中碳循环示意图，请据图回答问题。
[来源:学科网]
甲
(1)碳在无机环境中的主要存在形式是__ __，在生物群落中的主要存在形式是__ __。
(2)碳从无机环境中进入生物群落的途径①表示___________过程，②表示的是_________关系，过程③表示的生理活动主要是在细胞内_______中完成的，④表示的是______________作用。
(3)若图甲虚线框中的种群及相互间的关系如下图乙所示，假设E种群中的能量是5.8×109 kJ；B种群中的能量为1.3×109 kJ。若能量的传递效率为10%～20%，则A种群中的能量至少是____ kJ。
(4)碳循环等物质循环的进行伴随着__________，但由于生物体不能利用在代谢中产生的______________能，因而使能量流动具有________________的特点。
(5)如果大气层中的CO2增多，则会产生_____________效应。减缓此效应的关键措施有____________________________________________________________________________。

参考答案
1.A 解析：生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2形式进行的，故图中大气中的气体X是指CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)；完成①过程的能量主要由太阳能提供；捕食食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%～20%。
2.C 解析：图中①⑤⑥过程表示两种元素在生产者、消费者、分解者之间流动，这种流动主要是以有机物的形式进行的；碳元素在③过程转化时主要呈气态，但硫元素主要以土壤或水体中的SO形式被生产者吸收利用；化学燃料燃烧释放的CO2和SO2是导致大气污染的重要原因；对照教材中的两种物质循环图解可知，火山爆发主要与硫循环过程有关。
3.D 解析：甲、丁分别表示生产者、分解者，乙、丙表示消费者。图中甲、乙、丙、丁的全部生物构成生物群落；c、d分别表示乙、丙同化的能量，b表示生产者的呼吸量；缺少丁类生物，物质循环将不能正常进行；乙同化的能量中有大部分通过呼吸作用散失，只有少部分用于乙生长、发育、繁殖。
4.B 解析：因为研究对象为碳循环，所以要考虑生物成分、非生物的物质和能量，只有生产者才能吸收CO2，生产者、消费者和分解者都要产生CO2，所以a为生产者，b为分解者，f为大气中的CO2库，图中只有1条食物链。
5.D 解析：图示①②③分别表示化石燃料的燃烧向大气中排放CO2、生物（包括生产者、消费者和分解者）呼吸产生CO2和植物光合作用吸收CO2。CO2是植物光合作用的原料，因此可通过增加植被或增强光合作用吸收CO2的能力来减少大气中CO2的含量。在生物群落内部，碳以有机物的形式进行流动。开发新能源，减少化石(学)燃料的燃烧，可减少对①过程的依赖。
6.C 解析：物质循环和能量流动的联系：物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。生产者固定的太阳能总量包括三部分：生产者自身呼吸作用散失的能量，生产者流向初级消费者的能量，生产者流向分解者的能量。碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的，在生物群落内部以有机物的形式传递。
7.A 解析：采用对照实验的方法，设计实验组和对照组，对照组的土壤应不做处理，使其处于自然状态，实验组为了排除土壤微生物的作用应对土壤进行处理。
8.C　解析：生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、分解者、消费者。首先需要确定这四种成分，1有箭头指向2、3、4，可以确定1是生产者，因为生态系统中能量流动的起点是生产者。由于生产者联系了无机环境和生物群落，所以确定4为无机环境。然后根据生产者和消费者都有箭头指向分解者，确定3为分解者。5代表生产者的呼吸作用产生CO2。碳元素在1和4之间是以CO2形式传递的，在1、2、3之间是以有机碳的形式传递的。1是生产者，所含的有机物最多。2是消费者，并不参与碳元素在生物群落和无机环境之间的循环。[1]生产者和[3]分解者联系生物群落和无机环境，它们促进碳元素在生物群落和无机环境之间的循环。
9.(1)线粒体　（2)无机盐（碳酸盐）　HCO3-　(3)全球性　气态　（4)绿色植物的光合作用　绿色植物与动物之间的营养　分解者的分解作用　(5)异养需氧型　异养厌氧型　(6)碳循环过程中伴随着能量流动
解析：本题是围绕碳循环展开的综合题，涉及多个知识点，只要结合教材相关知识点逐题分析即可。
10.(1)光合 呼吸 (2)A 碳的释放量等于碳的吸收量 (3)碳平衡 CO2浓度 (4)光反应 有机物[来源:学科网ZXXK]
解析:本题主要考查生态系统中的碳循环以及与温室效应相关的知识，意在考查考生对生态系统中物质循环过程的掌握情况及灵活运用所学知识解释环境问题的能力。
(1)生态系统主要通过生产者的光合作用吸收大气中CO2，再通过呼吸作用释放CO2 。
(2)分析图表可知，该生态系统A时期的碳吸收量与碳释放量相等，而B时期的碳吸收量小于碳释放量，即B时期该生态系统的环境中CO2含量不断增多，而A时期该生态系统的碳能维持相对稳定。
(3)当碳过度排放到环境中时，会破坏生态系统的碳平衡，从而导致大气中CO2增多，形成温室效应。
(4)类囊体吸收光能发生在光合作用的光反应阶段；光合作用产生的有机物经发酵可转化为乙醇。
11.(1）NH4+ 蛋白质、核酸
（2）对硝酸盐的利用量不同[来源:学。科。网]
（3）①丧失了植被对硝酸盐的吸收 ②动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进入小溪
（4）通过细菌的作用将硝酸盐最终变成N2返回大气、雨水的冲刷
（5）涵养水源、同化无机环境中的氮元素
解析:生物主要包括动物、植物、微生物，动物只能利用含氮有机物。因为植物细胞中的有机物(糖类、脂类、蛋白质和核酸)中，蛋白质和核酸一定含N元素，所以N元素被生物吸收后，在细胞中主要用于蛋白质和核酸的合成(有的脂类中也含氮)。不同季节环境温度有变化，1号山谷中的植物受环境温度的影响，生长发育的速度不同，利用的硝酸盐的量就不同。1965年5月前，2号山谷中树木全部被砍倒留在原地，5月后，随温度的逐渐升高，分解者生命活动旺盛，动植物遗体分解快，又由于树木被砍光不能利用硝酸盐，所以产生的硝酸盐大量进入小溪。同时雨水冲刷也输出部分氮元素。2号山谷砍伐树木后造成了水土的流失和小溪中硝酸盐含量增多，说明森林群落能涵养水源和同化无机环境中的氮元素。
12.(1)CO2 有机物 (2)光合作用 捕食 线粒体 分解者的分解(或分解者的呼吸)
(3)4.5×107 (4)能量流动 热 逐级递减(或单向流动、逐级递减) (5)温室 保护植被，大力植树造林；提高森林覆盖率，严格控制化石燃料的燃烧，并提高能量利用率；开发除化石燃料以外的诸如水能、核能、太阳能等新能源，减少CO2的排放量(答案合理或写出上述内容中的一项即可)
解析：本题考查的是生物圈中的物质循环和能量流动，生物圈中碳元素的流动形式及能量的单向流动、逐级递减的特点。在食物链中，能量传递的量的计算是本题的易错点。碳元素在无机环境和生物群落之间以CO2的形式循环，通过光合作用转变为含碳有机物进入生物群落，通过生物的呼吸作用和分解者的分解作用又以CO2的形式进入大气圈。在生物群落内部主要通过食物链以含碳有机物的形式流动。由题图可知，若E传递给B的能量为1.3×109kJ，则E传递给D和C的能量为4.5×109kJ，又因为E到A的两条食物链里，A都是第三营养级，所以A至少得到的能量是4.5×109kJ×10％×10％=4.5×107kJ。物质的循环伴随着能量的流动，能量流动的特点是单向流动、逐级递减。