5 生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律中.常常求助于數(shù)學(xué)模型的研究.理論生態(tài)學(xué)中涉及到大量的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的問(wèn)題.在高中生物學(xué)中有種群的動(dòng)態(tài)模型研究.如:“J 與“S 型曲線(xiàn),另外.種間競(jìng)爭(zhēng)及捕食的數(shù)學(xué)模型等等. 例5:在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了兩類(lèi)細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)食物的實(shí)驗(yàn).在兩類(lèi)細(xì)菌的混合培養(yǎng)液中測(cè)定了第Ⅰ類(lèi)細(xì)菌后一代(即Zt+1)所占總數(shù)的百分?jǐn)?shù)與前一代(即Zt)所占百分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系.在下圖中.實(shí)線(xiàn)表示觀測(cè)到的Zt+1和Zt之間的關(guān)系.虛線(xiàn)表示Zt+1＝Zt時(shí)的情況.從長(zhǎng)遠(yuǎn)看.第Ⅰ類(lèi)和第Ⅱ類(lèi)細(xì)菌將會(huì)發(fā)生什么情況?( ) A.第Ⅰ類(lèi)細(xì)菌與第Ⅱ類(lèi)細(xì)菌共存 B.兩類(lèi)細(xì)菌共同增長(zhǎng) C.第Ⅰ類(lèi)細(xì)菌把第Ⅱ類(lèi)細(xì)菌從混合培養(yǎng)液中排除掉 D.第Ⅱ類(lèi)細(xì)菌把第Ⅰ類(lèi)細(xì)菌從混合培養(yǎng)液中排除掉 解析:兩類(lèi)細(xì)菌在實(shí)驗(yàn)條件下.同一環(huán)境中不存在其他生物因素的作用時(shí).競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果是一種生物生存下來(lái).另一種被淘汰現(xiàn)象.從上述圖形的對(duì)角線(xiàn)上可以看出在虛線(xiàn)上任取一點(diǎn)作橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)得到的是相同的數(shù)據(jù).這說(shuō)明了同種細(xì)菌后一代與前一代在混合培養(yǎng)液中的比例沒(méi)有變化.說(shuō)明它們之間是共存的.不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系.而實(shí)線(xiàn)位于虛線(xiàn)下方.用同樣的方法不難得出.第Ⅰ類(lèi)細(xì)菌的后一代含量比前一代含量減少了.在競(jìng)爭(zhēng)中是劣勢(shì)的種群.本題答案為D. 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

下表是生態(tài)學(xué)家對(duì)某棄耕多年的荒地進(jìn)行調(diào)查后，繪制的其中一條食物鏈的3個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)(植物、田鼠、蛇)的能量分析表。(單位：J／hm2.a)：

營(yíng)養(yǎng)級(jí)
同化能量
未被利用能量
分解者分解量
呼吸釋放量
凈生產(chǎn)量
A
2.48×1 011
2×1 011
1.2×1 011
3.6×1 010
2.12×1 011
B
2.4×1 07
6×1 05
4×1 05
2.3×1 07
1×1 06
C
7.46×1 08
2.4×1 07
6×1 06
7.16×1 08
3×1 07
（1）流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是        J／hm2.a，這部分能量是由表中       （填字母）所固定的全部太陽(yáng)能。

（2）請(qǐng)就表格中研究的對(duì)象用箭頭和文字表示出該生態(tài)系統(tǒng)中的C元素流動(dòng)模型。
（3）第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為         。
（4）該荒地的群落演替類(lèi)型為               。
（5）由于某些原因?qū)е律叩臄?shù)量大量減少，造成鼠災(zāi)泛濫。生態(tài)學(xué)家繼續(xù)研究了該生態(tài)系統(tǒng)中田鼠種群數(shù)量的變化規(guī)律，構(gòu)建了如下的數(shù)學(xué)模型，請(qǐng)完成下表：
   構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的一般方法
   構(gòu)建田鼠種群增長(zhǎng)模型的主要步驟
I．觀察對(duì)象，搜集現(xiàn)實(shí)信息
I．田鼠繁殖能力很強(qiáng)，在最初的一個(gè)月內(nèi)，種群數(shù)量每天增加1.47％
Ⅱ．提出合理的假設(shè)
Ⅱ．                                 
Ⅲ．根據(jù)              ，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)
Ⅲ．Nt=No·λt(其中，Nt代表t天后田鼠的數(shù)量，t表示天數(shù)，入表示倍數(shù)，No表示最初的田鼠的數(shù)量。)
Ⅳ．通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，    對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正
Ⅳ．觀察統(tǒng)計(jì)田鼠數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正
 

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要用科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)是一條行之有效的措施。某生態(tài)示范村的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式圖如下：

（1）沼氣池是新農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。在沼氣發(fā)酵過(guò)程中，進(jìn)行著非常復(fù)雜的微生物代謝活動(dòng)。其中優(yōu)勢(shì)種類(lèi)的代謝類(lèi)型為          ；若用15N標(biāo)記秸稈中的含氮有機(jī)物，則這些有機(jī)物經(jīng)      （生態(tài)系統(tǒng)成分）的作用，沼渣施入土壤后再經(jīng)過(guò)微生物     的作用形成15NO3-，最后15NO3-以           方式進(jìn)入植物細(xì)胞，形成植物蛋白。

（2）此生態(tài)系統(tǒng)中種植的是轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻，培育此種水稻的原理是可遺傳變異中的    ；科學(xué)家進(jìn)行基因操作過(guò)程中，用同一種           切割質(zhì)粒和目的基因。

（3）在不施氮肥的情況下，種植的大豆比水稻長(zhǎng)勢(shì)旺盛，其原因是               。

（4）若雞的飼料中水稻與大豆的質(zhì)量比為2：1，若雞增重2千克至少需要水稻      千克，大豆            千克。

（5）某中學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲調(diào)查魚(yú)塘中魚(yú)的密度，可采用                      。

（6）某農(nóng)民不慎施用了假化肥導(dǎo)致農(nóng)作物迅速死亡，農(nóng)田中的農(nóng)作物數(shù)量變化如圖。請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出該農(nóng)田中初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)在數(shù)量上的變化趨勢(shì)，并注明各曲線(xiàn)的名稱(chēng)。

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珠江三角洲，素有魚(yú)米之鄉(xiāng)之稱(chēng)，“稻米流脂蠶繭白，蕉稠蔗忙塘魚(yú)肥�！苯陙�(lái)開(kāi)展新型池塘生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)模式，如圖甲。圖乙中a～d表示藻類(lèi)和鰱魚(yú)能量流動(dòng)過(guò)程中，不同去向能量的相對(duì)值。
據(jù)圖回答問(wèn)題：
(1)圖甲中屬于生產(chǎn)者的是__________，人和豬的關(guān)系是_________；人占有________個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
(2)水生植物的分布體現(xiàn)出了群落空間結(jié)構(gòu)中的________現(xiàn)象。
(3)在人工影響下，池塘的物種逐漸豐富，其群落演替類(lèi)型是______。
(4)如果魚(yú)類(lèi)大量死亡，分解者的數(shù)量變化情況是___________。
(5)從生態(tài)學(xué)原理上看，利用糞尿種植蘑菇這一實(shí)例體現(xiàn)了________原理。
(6)若圖乙中c1＝a2＋b2＋c2＋d2，則從藻類(lèi)到鰱魚(yú)的能量傳遞效率為_(kāi)___________(用字母表示)。

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調(diào)查統(tǒng)計(jì)的方法被廣泛應(yīng)用于生物科學(xué)研究之中。請(qǐng)回答：

(1)為了解一些遺傳病的發(fā)病率和遺傳方式等，某校高二年級(jí)的同學(xué)調(diào)查了該校學(xué)生的紅綠色盲和KS綜合征(一種線(xiàn)粒體病)。請(qǐng)分析回答：

①不選擇唇裂、青少年型糖尿病等多基因遺傳病作為研究對(duì)象的理由是              

                                     。

②預(yù)計(jì)KS綜合征系譜圖在女性患者的親子代上的表現(xiàn)不同于色覺(jué)遺傳的主要特征是    

                           。

(2)為了模擬用樣方法測(cè)定種群密度，兩位同學(xué)分別在一張50cm×50cm的白紙上制作方格表，將200粒綠豆種子隨機(jī)撒在白紙上，選擇5個(gè)方格進(jìn)行計(jì)數(shù)，再計(jì)算出種群密度。兩位同學(xué)的調(diào)查結(jié)果有差異，你認(rèn)為原因可能有哪些?(至少答2項(xiàng))                   

                                        。

(3)為了探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化，某同學(xué)按下表完成了有關(guān)實(shí)驗(yàn)。

①請(qǐng)寫(xiě)出該同學(xué)研究的課題名稱(chēng)：                                          。

②用顯微鏡定期測(cè)酵母菌數(shù)目，結(jié)果僅A管中第3天開(kāi)始個(gè)體數(shù)目迅速增加，第5天開(kāi)始A管中個(gè)體數(shù)目達(dá)到最大，實(shí)驗(yàn)至第6天結(jié)束。請(qǐng)將A、B、C三組預(yù)期結(jié)果的走勢(shì)圖繪制在右側(cè)坐標(biāo)系中。

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有一位生態(tài)學(xué)家，對(duì)5個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落的組成情況進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如下表：表中種1、種2……代表不同的物種；A、B……代表不同的生物群落；表中的數(shù)據(jù)表示每個(gè)物種的種群密度（單位：個(gè)體數(shù)100/m2）

生物群落

種1

種2

種3

種4

種5

種6

種7

種8

種9

種10

A

0

900

40

0

0

30

20

0

0

0

B

0

220

240

200

210

100

10

20

0

0

C

700

200

50

50

0

0

0

0

0

0

D

560

400

40

0

0

0

0

0

0

0

E

5

5

1

2

3

4

30

50

800

100

請(qǐng)對(duì)上述數(shù)據(jù)仔細(xì)分析后回答下列問(wèn)題：

（1）上述5個(gè)生物群落中，當(dāng)同時(shí)受到大規(guī)模蟲(chóng)害襲擊時(shí)，你認(rèn)為受影響最小的是____________。

（2）在生物群落E中，若物種1是由物種2進(jìn)化來(lái)的，在進(jìn)化過(guò)程中_________成為必要的條件。

（3）根據(jù)你對(duì)上述調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，你認(rèn)為建立一個(gè)人工生態(tài)林應(yīng)注意的問(wèn)題是______________________________，其目的是______________________________。

（4）在生態(tài)系統(tǒng)中，種群的增長(zhǎng)通常呈“S”型曲線(xiàn)。在培養(yǎng)微生物時(shí)，微生物的生長(zhǎng)曲線(xiàn)因?yàn)橛兴ネ銎诙怀省癝”型，怎樣處理才能讓微生物的生長(zhǎng)曲線(xiàn)也呈“S”型？______________________________。

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