Question

14．為研究森林群落在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的作用，美國一研究小組在某無人居住的落葉林區(qū)進(jìn)行了3年實驗．實驗區(qū)是兩個毗鄰的山谷（編號1、2），兩個山谷各有一條小溪．1965年冬，研究人員將2號山谷中的樹木全部砍倒留在原地．通過連續(xù)測定兩條小溪下游的出水量和硝酸鹽含量，發(fā)現(xiàn)2號山谷小溪出水量比樹木砍倒前升高近40%．兩條小溪中的硝酸鹽含量變化如圖所示．
請回答問題．
（1）大氣中的N₂進(jìn)入該森林群落的兩種途徑有生物固氮、閃電固氮．在森林群落中，能從環(huán)境中直接吸收含氮無機(jī)物的兩大類生物是植物和微生物．
（2）氮元素以NO^-₃的形式被生物吸收，進(jìn)入細(xì)胞后主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸兩類生物大分子．
（3）圖中顯示，1號山谷溪水中的硝酸鹽含量出現(xiàn)季節(jié)性規(guī)律變化，其原因是不同季節(jié)生物對硝酸鹽的利用量不同．
（4）1966年5月后，2號山谷溪水中的硝酸鹽含量急劇升高，主要的兩個原因是①將樹木全部砍倒，喪失了植被對硝酸鹽的吸收；②動植物遺體分解后，產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)入小溪．
（5）硝酸鹽含量過高的水不宜飲用．在人體消化道中，硝酸鹽可轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽．N能使DNA中C-G堿基對中的“C”脫氨成為“U”．上述發(fā)生突變的堿基對經(jīng)兩次復(fù)制后，在該位點(diǎn)上產(chǎn)生的堿基對新類型是TA、UA．
（6）氮元素從森林群落輸出的兩種途徑是通過細(xì)菌的作用將硝酸鹽最終變成N₂返回大氣、雨水的沖刷．
（7）該實驗結(jié)果說明森林群落中植被的兩個主要作用是涵養(yǎng)水源、同化無機(jī)環(huán)境中的氮元素．

Answer 1

分析 借助對照實驗，其變量為植被多少，分析結(jié)果2號山谷小溪出水量比樹木砍倒前升高近40%．2號小溪中的硝酸鹽含量明顯增加．

解答 解：（1）固氮有三種途徑：生物固氮、閃電固氮和工業(yè)固氮，生物固氮、閃電固氮是大氣中N₂進(jìn)入森林群落的兩種途徑．生物分動物、植物、微生物，動物只能利用含氮有機(jī)物，植物、微生物能從環(huán)境中直接吸收含氮無機(jī)物．
（2）植物細(xì)胞的有機(jī)物（糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸）中，蛋白質(zhì)和核酸一定含N元素，所以N元素被生物吸收后，在細(xì)胞中主要用于蛋白質(zhì)和核酸的合成．
（3）不同季節(jié)環(huán)境溫度有變化，1號山谷中的植物受環(huán)境溫度的影響，生長發(fā)育的快慢不同，利用的硝酸鹽的量就不同．
（4）1965年5月前，2號山谷中樹木全部砍倒留在原地，5月后，隨溫度的逐漸升高，分解者生命活動旺盛，動植物遺體分解快，又由于樹木砍光不能利用硝酸鹽，所以產(chǎn)生的硝酸鹽大量進(jìn)入小溪．
（5）N可使DNA發(fā)生基因突變，其作用機(jī)理如下：

由上圖我們可推出產(chǎn)生的堿基對新類型是UA和TA．
（6）氮元素不但能被固定生成含氮的化合物，在氮循環(huán)中，反硝化細(xì)菌還能將含氮的化合物分解成N₂返回大氣．同時雨水沖刷也輸出部分氮元素．（7）將2號山谷中的樹木全部砍倒，小溪中的硝酸鹽含量增加，說明植物可以同化無機(jī)環(huán)境中的N元素；發(fā)現(xiàn)2號山谷小溪出水量比樹木砍倒前升高近40%，說明植被還有涵養(yǎng)水源的作用．
故答案為：
（1）生物固氮、閃電固氮      植物和微生物
（2）N     蛋白質(zhì)、核酸
（3）對硝酸鹽的利用量不同
（4）①將樹木全部砍倒，喪失了植被對硝酸鹽的吸收；②動植物遺體分解后，產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)入小溪
（5）TA     UA
（6）通過細(xì)菌的作用將硝酸鹽最終變成N₂返回大氣、雨水的沖刷
（7）涵養(yǎng)水源、同化無機(jī)環(huán)境中的氮元素

點(diǎn)評 本題考查生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)要點(diǎn)知識．借助一個美國的一個實驗小組造成砍掉樹木的地方與沒砍掉的地方出水量的變化、山谷里邊出水量中硝酸鹽的含量的變化為背景資料；以折線圖的形式呈現(xiàn)信息．題中提出了學(xué)生沒有接觸過實際問題很有現(xiàn)實意義．