Question

14．为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用，美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进行了3年实验．实验区是两个毗邻的山谷（编号1、2），两个山谷各有一条小溪．1965年冬，研究人员将2号山谷中的树木全部砍倒留在原地．通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%．两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所示．
请回答问题．
（1）大气中的N₂进入该森林群落的两种途径有生物固氮、闪电固氮．在森林群落中，能从环境中直接吸收含氮无机物的两大类生物是植物和微生物．
（2）氮元素以NO^-₃的形式被生物吸收，进入细胞后主要用于合成蛋白质、核酸两类生物大分子．
（3）图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化，其原因是不同季节生物对硝酸盐的利用量不同．
（4）1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高，主要的两个原因是①将树木全部砍倒，丧失了植被对硝酸盐的吸收；②动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进入小溪．
（5）硝酸盐含量过高的水不宜饮用．在人体消化道中，硝酸盐可转变成亚硝酸盐．N能使DNA中C-G碱基对中的“C”脱氨成为“U”．上述发生突变的碱基对经两次复制后，在该位点上产生的碱基对新类型是TA、UA．
（6）氮元素从森林群落输出的两种途径是通过细菌的作用将硝酸盐最终变成N₂返回大气、雨水的冲刷．
（7）该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是涵养水源、同化无机环境中的氮元素．

Answer 1

分析 借助对照实验，其变量为植被多少，分析结果2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%．2号小溪中的硝酸盐含量明显增加．

解答 解：（1）固氮有三种途径：生物固氮、闪电固氮和工业固氮，生物固氮、闪电固氮是大气中N₂进入森林群落的两种途径．生物分动物、植物、微生物，动物只能利用含氮有机物，植物、微生物能从环境中直接吸收含氮无机物．
（2）植物细胞的有机物（糖类、脂类、蛋白质和核酸）中，蛋白质和核酸一定含N元素，所以N元素被生物吸收后，在细胞中主要用于蛋白质和核酸的合成．
（3）不同季节环境温度有变化，1号山谷中的植物受环境温度的影响，生长发育的快慢不同，利用的硝酸盐的量就不同．
（4）1965年5月前，2号山谷中树木全部砍倒留在原地，5月后，随温度的逐渐升高，分解者生命活动旺盛，动植物遗体分解快，又由于树木砍光不能利用硝酸盐，所以产生的硝酸盐大量进入小溪．
（5）N可使DNA发生基因突变，其作用机理如下：

由上图我们可推出产生的碱基对新类型是UA和TA．
（6）氮元素不但能被固定生成含氮的化合物，在氮循环中，反硝化细菌还能将含氮的化合物分解成N₂返回大气．同时雨水冲刷也输出部分氮元素．（7）将2号山谷中的树木全部砍倒，小溪中的硝酸盐含量增加，说明植物可以同化无机环境中的N元素；发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%，说明植被还有涵养水源的作用．
故答案为：
（1）生物固氮、闪电固氮      植物和微生物
（2）N     蛋白质、核酸
（3）对硝酸盐的利用量不同
（4）①将树木全部砍倒，丧失了植被对硝酸盐的吸收；②动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进入小溪
（5）TA     UA
（6）通过细菌的作用将硝酸盐最终变成N₂返回大气、雨水的冲刷
（7）涵养水源、同化无机环境中的氮元素

点评 本题考查生态系统相关要点知识．借助一个美国的一个实验小组造成砍掉树木的地方与没砍掉的地方出水量的变化、山谷里边出水量中硝酸盐的含量的变化为背景资料；以折线图的形式呈现信息．题中提出了学生没有接触过实际问题很有现实意义．