Question

12．某研究小組從當地一湖泊的某一深度取得一桶水樣，分裝于一對黑白瓶中，每瓶10L，剩余的水樣測得初始溶解氧的含量為10mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶．將它們分別掛回原水層一天后，測的黑瓶氧含量為5.2mg/L，白瓶氧含量為19.6mg/L．白瓶中的水樣可看做一個小型生態系統，該生態系統在一天內的能量流動圖解如下圖所示：

（1）若僅用圖中帶編號的字母表示，流入該生態系統的總能量可表示為R₁+R₂+R₃+R₄+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄（或者R₁+Z₁+F₁+R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃），這一天內第二營養級和第三營養級之間的能量傳遞效率可表示為$\frac{{R}_{3}{+Z}_{3}+{F}_{3}}{{R}_{3}{+Z}_{3}{+F}_{3}{+R}_{2}{+F}_{2}{+Z}_{2}}$．
（2）若底物為葡萄糖，則有氧呼吸的總反應式為：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量．若將能量的變化都折算成葡萄糖（C₆H₁₂O₆）重量的變化，請計算出這一天內該小型生態系統中下列數據（提示：葡萄糖相對分子量為180，氧氣相對分子量為32）：
①（Z₁+Z₂+Z₃+Z₄）：（R₁+R₂+R₃+R₄）=2：1
②Z₁+Z₂+Z₃+Z₄=90mg．

Answer 1

分析 黑白瓶法常用于水中生物光合速率的測定．白瓶就是透光瓶，里面可進行光合作用和呼吸作用．黑瓶就是不透光瓶，只能進行呼吸作用．在相同條件下培養一定時間，黑瓶中所測得的數據可以得知正常的呼吸耗氧量，白瓶中含氧量的變化可以確定表觀光合作用量，然后就可以計算出總光合作用量．
輸入生態系統總能量是生產者固定的太陽能，傳遞沿食物鏈、食物網，散失通過呼吸作用以熱能形式散失的．每個營養級固定的能量有四個去向：流向下一營養級（最高營養級除外）、分解者分解利用、呼吸作用、未被利用，所以能量流動的特點是逐級遞減．能量的傳遞效率在10%～20%之間．
分析圖示，生產者同化的能量為R₁+Z₁+F₁+R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃，小型浮游動物同化的能量為R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃，較大浮游動物同化的能量為R₃+Z₃+F₃．

解答 解：（1）輸入生態系統總能量是生產者固定的太陽能，流入該生態系統的總能量可表示為R₁+R₂+R₃+R₄+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄（或者R₁+Z₁+F₁+R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃）．這一天內第二營養級同化的能量為R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃，第三營養級同化的能量為R₃+Z₃+F₃第，故第二營養級和第三營養級之間的能量傳遞效率可表示為$\frac{{R}_{3}{+Z}_{3}+{F}_{3}}{{R}_{3}{+Z}_{3}{+F}_{3}{+R}_{2}{+F}_{2}{+Z}_{2}}$．
（2）若底物為葡萄糖，則有氧呼吸的總反應式為：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量．
①（Z₁+Z₂+Z₃+Z₄）表示生產者表觀光合作用量，為（19.6-10）×10=96mg，（R₁+R₂+R₃+R₄）為生產者呼吸消耗量，為（10-5.2）×10=48mg．因此（Z₁+Z₂+Z₃+Z₄）：（R₁+R₂+R₃+R₄）=2：1．
②（Z₁+Z₂+Z₃+Z₄）表示生產者表觀光合作用量，為（19.6-10）×10=96mg，此為氧氣的變化量，根據1C₆H₁₂O₆～6O₂，葡萄糖的變化量為180×96÷（6×32）=90mg，即Z₁+Z₂+Z₃+Z₄=90mg．
故答案為：
（1）R₁+R₂+R₃+R₄+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄（或者R₁+Z₁+F₁+R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃）     $\frac{{R}_{3}{+Z}_{3}+{F}_{3}}{{R}_{3}{+Z}_{3}{+F}_{3}{+R}_{2}{+F}_{2}{+Z}_{2}}$  
（2）C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量
①2：1       ②90mg

點評 本題結合某生態系統中能量傳遞示意圖，考查生態系統的功能，重點考查生態系統的能量流動，要求考生識記生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失途徑，能根據圖中數據進行相關計算，屬于考綱識記和理解層次的考查．