Question

9．某自然保護區地震后，據不完全統計，植被毀損達到30%以上．圖1為該地區在人為干預下恢復過程的能量流動圖[單位為10³ kJ/（m²•y）]，圖2表示恢復過程中某種群的種群密度對種群的出生率和死亡率的影響．請回答：（每空1分共9分）

（1）如圖1所示，輸入該生態系統的能量主要是生產者光合作用固定的太陽能，第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率為15.6%（保留一位小數）．
（2）圖1中A表示細胞呼吸，圖中未利用部分的能量在生物體內的存在形式是有機物中化學能．
（3）如圖1所示，除生產者外其他營養級需要補償能量輸入的原因是植被破壞嚴重，流入該生態系統的能量減少．
計算可知，肉食性動物需補償輸入的能量值至少為5×10³ kJ/（m²•y）．
（4）由圖2可知，種群密度在C點時，種群數量的增長速率最大；在E點時，表示該種群已達到環境容納量（K值）．
（5）若圖甲中營養級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一種生物甲、乙、丙，它們構成的食物關系如圖3．其中，甲能量中比例為x的部分直接提供給丙，要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量為$\frac{25A}{（1+4X）}$kJ（用含所給字母的表達式表示）．

Answer 1

分析 據圖分析：圖1中，生態系統的總能量：生產者固定的全部太陽能．流入一個營養級的能量是指被這個營養級的生物所同化的全部能量．
能量的去路：①生產者的能量主要來自太陽能；②其余各營養級的能量來自上一營養級所同化的能量．
能量去路：①自身呼吸消耗、轉化為其他形式的能量和熱能；②流向下一營養級；③殘體、糞便等被分解者分解；④未被利用．即一個營養級所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一營養級同化的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量．
圖2中，種群增長率為出生率和死亡率的差值，先增加后減少，說明種群增長是S型曲線．
分析圖3，食物鏈兩條：甲→丙、甲→乙→丙，由高營養級求低營養級能量，至少能量按照20%計算．

解答 解：（1）圖1中，生產者光合作用固定的太陽能和有機物輸入的能量是輸入該生態系統的總能量．其中以
生產者光合作用固定的太陽能為主，第一營養級的同化量為23+70+14+3=110×10³kJ/m²•y，第二營養級的同化量為14×10³kJ/m²•y，輸入第三營養級肉食動物的能量=14+2-4-9-0.5=2.5×10³kJ/m²•y，故第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率為2.5÷（14+2）=15.6%．
（2）圖1中A表示細胞呼吸（或呼吸作用）以熱能形式散失的能量．圖中未利用部分的能量在生物體內的存在形式是有機物中化學能．
（3）圖1中，地震后植被破壞嚴重，流入該生態系統的能量減少，所以除生產者外其它營養級需要補償能量輸入．輸入肉食動物的能量=14+2-4-9-0.5=2.5，而肉食動物輸出的能量=2.1+5.1+0.05+0.25=7.5，所以肉食性動物需補償輸入的能量值至少為7.5-2.5=5（×10³kJ（m2•y））．
（4）由圖2可知，種群密度在C點時，出生率與死亡率的差值最大，即種群數量的增長速率最大；在E點時，出生率等于死亡率，種群數量不再增加，表示該種群數量已達到環境容納量（K值）．
（5）假設至少需要消耗甲的能量為a，則丙從甲→丙途徑獲得的能量為a×X×20%，丙從甲→乙→丙途徑獲得的能量為a×（1-X）×20%×20%，根據題干中的條件可知：a×X×20%+a×（1-X）×20%×20%=A，因此a=$\frac{25A}{（1+4X）}$．
故答案為：
（1）生產者光合作用固定的太陽能　15.6%
（2）細胞呼吸   有機物中化學能
（3）植被破壞嚴重，流入該生態系統的能量減少    5
（4）C  E
（5）$\frac{25A}{（1+4X）}$

點評 本題結合生態恢復過程中的能量流動圖和種群出生率、死亡率曲線圖，綜合考查生態系統的能量流動、種群密度、食物網中有關能量的計算等相關內容，意在考查考生的識記能力、分析題圖的能力和理解計算能力．