Question

4．研究人员对我国某海区生态系统的能量流动情况进行调查，得到下表所示的结果：

营养级	未利用量（t•km-2•a-1）	流向分解者的量（t•km-2•a-1）	呼吸量（t•km-2•a-1）	同化量（t•km-2•a-1）
Ⅵ	0.109	0.044	0.099	0.252
Ⅴ	0.167	0.438	1.139	1.996
Ⅳ	1.401	5.284	14.027	22.708
Ⅲ	5.298	51.067	127.094	206.167
Ⅱ	2.429	998.723	1885.231	3092.550
Ⅰ	3227.684	3393.045	4003.303	13716.582

（1）比较表格中各营养级同化量的数值，可以验证生态系统能量流动逐级递减的特点．
（2）该海区输入的总能量是t•km^-2•a，其与总吸呼量的比值约为 2，这说明该生态系统成熟比较低，系统的稳定性较弱；如果停止捕捞等干扰，随着群落演替的进行，该比值将逐渐趋近于1．
（3）研究人员将该海区某种大型底栖藻类切割成大小相同的小段，用两种不同的方法对其光合作用生产力进行了研究．
①方法1：O₂ 法．将含有藻段的水样分别置于不透光的黑瓶和透光的白瓶中，测定初始溶氧量W0 后将两瓶置于水底，0.5h 后再次测定溶氧量W黑和W白．这段时间藻段光合作用制造的氧气量为W白-W黑．
②方法2：¹⁴C 法．将含有藻段的水样分别置于不透光的黑瓶和透光的白瓶中，瓶中加入一定量NaH¹⁴CO₃，在水底放置0.5h 后，向水样中加入80% 的热乙醇以终止光合作用．反复冲洗藻段除去附和的NaH¹⁴CO₃，然后分别测定黑瓶和白瓶中藻段的放射性强度C_黑和C_白，根据“C_白-C_黑”即可换算出这段时间藻段光合作用固定的 CO₂量．C黑代表的是藻段吸收但未固定的¹⁴CO₂造成的放射性强度．
③O₂法测得的藻段制造的O₂摩尔量大于同一时间14C 法测得的藻段固定的CO₂摩尔量，不考虑测量误差，造成这种现象的原因可能是b、d（从下列选项中选择代号填写）
a．水样中含有的微生物的呼吸作用干扰了 O₂法的测定结果
b．藻段实验过程中生成的有机物除了糖类之外还可能有脂肪
c．藻段在光下的呼吸作用速率大于在暗中的呼吸作用速率
d．部分含¹⁴ C 有机物已参与呼吸作用导致¹⁴C 法测得CO₂固定值偏小．

Answer 1

分析 能量流动指生态系统中能量输入、传递、转化和丧失的过程．
能量流动是生态系统的重要功能，在生态系统中，生物与环境，生物与生物间的密切联系，可以通过能量流动来实现．能量流动两大特点：单向流动，逐级递减．

解答 解：（1）食物链中能量从一个营养级流向下一营养级，是指同化量而言的．从表中来看从第Ⅰ营养级到第Ⅵ营养级同化量在减少，所以可以验证生态系统能量流动逐级递减的特点．
（2）输入生态系统的总能量是生产者固定太阳能的总量，生产者一定是第一营养级，所以需要从表中找到第Ⅰ营养级的同化量（13716.582）即可．由于各个营养级的总呼吸量就是从生态系统流出的能量，所以根据题中信息可得总输入量/总输出量=2，也就是说输入大于输出，所以该生态系统所具有的总能量在不断增加，该生态系统的成熟度较低，系统的稳定性较弱．如果停止捕捞等干扰，随着群落演替的进行，最终会达到顶级群落，此时能量的输入和输出基本相同，即总输入量/总输出量=1．
（3）①黑瓶中可得出，呼吸消耗的氧气量为W0-W黑；白瓶中可得出，藻段向外释放的氧气量（净光合作用）为W白-W0；所以光合作用实际制造的氧气量为两者相加：W白-W黑．
②¹⁴C法来测定时，光合作用0.5h 后，加入热乙醇的作用是为了迅速将藻段细胞杀死，终止光合作用，防止在后续测定放射性强度时，细胞仍然在吸收¹⁴CO₂．黑暗条件下应该是不进行光合作用的，不应该测定放射性，但实验中藻段也有可能从溶液中获得少量的¹⁴CO₂，而这些¹⁴CO₂并非是光合吸收的．所以用C 白-C 黑可以排除藻段因非光合因素吸收的¹⁴CO₂对放射性检测的影响．
③由于脂肪比糖类中氧含量低，所以如果在合成的有机物中有脂肪，释放的氧气量会更多，所以b 符合题意；如果已合成的含¹⁴C的有机物参与有氧呼吸，会再次以¹⁴CO₂形式释放出去，进而导致测得的固定的¹⁴CO2 偏低，所以d也符合题意．如果微生物呼吸作用干扰了O₂测定，会使测定的光合放氧量偏低，不合题意；如果藻段在光下的呼吸速率大于在黑暗条件下的呼吸速率会使W白偏小，也会使W黑偏大，进而会使测出的光合放氧量偏低，不合题意．
故答案为：
（1）同化量 逐级递减
（2）13716.582 低 弱 演替
（3）①W白-W黑
②终止光合作用 藻段吸收但未固定的¹⁴CO₂
③b、d

点评 本题结合生态系统的能量流动情况表格，考查了光合作用、生态系统的功能和稳定性以及群落演替等有关知识，要求考生能够识记能量流动过程中的总能量、流动特点等，能够根据实验中的数据确定光合作用总量，再结合所学知识解题．