Question

9．某自然保护区地震后，据不完全统计，植被毁损达到30%以上．图1为该地区在人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为10³ kJ/（m²•y）]，图2表示恢复过程中某种群的种群密度对种群的出生率和死亡率的影响．请回答：（每空1分共9分）

（1）如图1所示，输入该生态系统的能量主要是生产者光合作用固定的太阳能，第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15.6%（保留一位小数）．
（2）图1中A表示细胞呼吸，图中未利用部分的能量在生物体内的存在形式是有机物中化学能．
（3）如图1所示，除生产者外其他营养级需要补偿能量输入的原因是植被破坏严重，流入该生态系统的能量减少．
计算可知，肉食性动物需补偿输入的能量值至少为5×10³ kJ/（m²•y）．
（4）由图2可知，种群密度在C点时，种群数量的增长速率最大；在E点时，表示该种群已达到环境容纳量（K值）．
（5）若图甲中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，它们构成的食物关系如图3．其中，甲能量中比例为x的部分直接提供给丙，要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量为$\frac{25A}{（1+4X）}$kJ（用含所给字母的表达式表示）．

Answer 1

分析 据图分析：图1中，生态系统的总能量：生产者固定的全部太阳能．流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量．
能量的去路：①生产者的能量主要来自太阳能；②其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量．
能量去路：①自身呼吸消耗、转化为其他形式的能量和热能；②流向下一营养级；③残体、粪便等被分解者分解；④未被利用．即一个营养级所同化的能量=呼吸消耗的能量+被下一营养级同化的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量．
图2中，种群增长率为出生率和死亡率的差值，先增加后减少，说明种群增长是S型曲线．
分析图3，食物链两条：甲→丙、甲→乙→丙，由高营养级求低营养级能量，至少能量按照20%计算．

解答 解：（1）图1中，生产者光合作用固定的太阳能和有机物输入的能量是输入该生态系统的总能量．其中以
生产者光合作用固定的太阳能为主，第一营养级的同化量为23+70+14+3=110×10³kJ/m²•y，第二营养级的同化量为14×10³kJ/m²•y，输入第三营养级肉食动物的能量=14+2-4-9-0.5=2.5×10³kJ/m²•y，故第二营养级到第三营养级的能量传递效率为2.5÷（14+2）=15.6%．
（2）图1中A表示细胞呼吸（或呼吸作用）以热能形式散失的能量．图中未利用部分的能量在生物体内的存在形式是有机物中化学能．
（3）图1中，地震后植被破坏严重，流入该生态系统的能量减少，所以除生产者外其它营养级需要补偿能量输入．输入肉食动物的能量=14+2-4-9-0.5=2.5，而肉食动物输出的能量=2.1+5.1+0.05+0.25=7.5，所以肉食性动物需补偿输入的能量值至少为7.5-2.5=5（×10³kJ（m2•y））．
（4）由图2可知，种群密度在C点时，出生率与死亡率的差值最大，即种群数量的增长速率最大；在E点时，出生率等于死亡率，种群数量不再增加，表示该种群数量已达到环境容纳量（K值）．
（5）假设至少需要消耗甲的能量为a，则丙从甲→丙途径获得的能量为a×X×20%，丙从甲→乙→丙途径获得的能量为a×（1-X）×20%×20%，根据题干中的条件可知：a×X×20%+a×（1-X）×20%×20%=A，因此a=$\frac{25A}{（1+4X）}$．
故答案为：
（1）生产者光合作用固定的太阳能　15.6%
（2）细胞呼吸   有机物中化学能
（3）植被破坏严重，流入该生态系统的能量减少    5
（4）C  E
（5）$\frac{25A}{（1+4X）}$

点评 本题结合生态恢复过程中的能量流动图和种群出生率、死亡率曲线图，综合考查生态系统的能量流动、种群密度、食物网中有关能量的计算等相关内容，意在考查考生的识记能力、分析题图的能力和理解计算能力．