Question

12．某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于一对黑白瓶中，每瓶10L，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶．将它们分别挂回原水层一天后，测的黑瓶氧含量为5.2mg/L，白瓶氧含量为19.6mg/L．白瓶中的水样可看做一个小型生态系统，该生态系统在一天内的能量流动图解如下图所示：

（1）若仅用图中带编号的字母表示，流入该生态系统的总能量可表示为R₁+R₂+R₃+R₄+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄（或者R₁+Z₁+F₁+R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃），这一天内第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率可表示为$\frac{{R}_{3}{+Z}_{3}+{F}_{3}}{{R}_{3}{+Z}_{3}{+F}_{3}{+R}_{2}{+F}_{2}{+Z}_{2}}$．
（2）若底物为葡萄糖，则有氧呼吸的总反应式为：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量．若将能量的变化都折算成葡萄糖（C₆H₁₂O₆）重量的变化，请计算出这一天内该小型生态系统中下列数据（提示：葡萄糖相对分子量为180，氧气相对分子量为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测定．白瓶就是透光瓶，里面可进行光合作用和呼吸作用．黑瓶就是不透光瓶，只能进行呼吸作用．在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据可以得知正常的呼吸耗氧量，白瓶中含氧量的变化可以确定表观光合作用量，然后就可以计算出总光合作用量．
输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能，传递沿食物链、食物网，散失通过呼吸作用以热能形式散失的．每个营养级固定的能量有四个去向：流向下一营养级（最高营养级除外）、分解者分解利用、呼吸作用、未被利用，所以能量流动的特点是逐级递减．能量的传递效率在10%～20%之间．
分析图示，生产者同化的能量为R₁+Z₁+F₁+R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃，小型浮游动物同化的能量为R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃，较大浮游动物同化的能量为R₃+Z₃+F₃．

解答 解：（1）输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能，流入该生态系统的总能量可表示为R₁+R₂+R₃+R₄+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄（或者R₁+Z₁+F₁+R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃）．这一天内第二营养级同化的能量为R₂+Z₂+F₂+R₃+Z₃+F₃，第三营养级同化的能量为R₃+Z₃+F₃第，故第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率可表示为$\frac{{R}_{3}{+Z}_{3}+{F}_{3}}{{R}_{3}{+Z}_{3}{+F}_{3}{+R}_{2}{+F}_{2}{+Z}_{2}}$．
（2）若底物为葡萄糖，则有氧呼吸的总反应式为：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量．
①（Z₁+Z₂+Z₃+Z₄）表示生产者表观光合作用量，为（19.6-10）×10=96mg，（R₁+R₂+R₃+R₄）为生产者呼吸消耗量，为（10-5.2）×10=48mg．因此（Z₁+Z₂+Z₃+Z₄）：（R₁+R₂+R₃+R₄）=2：1．
②（Z₁+Z₂+Z₃+Z₄）表示生产者表观光合作用量，为（19.6-10）×10=96mg，此为氧气的变化量，根据1C₆H₁₂O₆～6O₂，葡萄糖的变化量为180×96÷（6×32）=90mg，即Z₁+Z₂+Z₃+Z₄=90mg．
故答案为：
（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

点评 本题结合某生态系统中能量传递示意图，考查生态系统的功能，重点考查生态系统的能量流动，要求考生识记生态系统中能量的输入、传递、转化和散失途径，能根据图中数据进行相关计算，属于考纲识记和理解层次的考查．