Question

【題目】某湖泊是我國(guó)著名的風(fēng)景旅游區(qū)，也是一個(gè)淺水型城市富營(yíng)養(yǎng)化湖泊。科研人員利用沉水植物對(duì)該湖泊進(jìn)行生態(tài)修復(fù)工程。

（1）該湖泊可以通過____________抵御和消除一定限度的外來干擾，保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能的相對(duì)穩(wěn)定。

（2）下圖1是湖泊生態(tài)系統(tǒng)中部分生物間的食物關(guān)系，若甲和丙糞便中的能量為M，呼吸作用消耗的能量為R，用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)的能量為N，則圖中第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量可表示為_________

（3）科研人員用菹草、苦草兩種沉水植物在湖泊不同處理區(qū)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并測(cè)量水體中的總氮

（TN）、總磷（TP）、葉綠素a含量等指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3所示：

圖2說明__________________________________________________。水樣中的葉綠素a含量可以代表浮游藻類的多少，由圖3可知，沉水植物可以_________ “水華”的爆發(fā)。

（4）細(xì)菌的豐富度變化可以作為評(píng)判生態(tài)修復(fù)效果的重要指標(biāo)�？蒲腥藛T提取不同處理區(qū)水體細(xì)菌的16s-rDNA（約1.5Kb左右，能體現(xiàn)不同菌屬之間的差異）進(jìn)行PCR，電泳結(jié)果如下圖4所示：

湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，大部分細(xì)菌屬于生態(tài)系統(tǒng)中的________成分。據(jù)圖4結(jié)果分析可知，種植菹草和苦草可以較好實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)，證據(jù)是___________________________________。

（5）某生物被引入該湖泊后，其種群基因型頻率變化如下:

基因型	引入前，原地	引入后5年，本地	引入后8年，本地
AA	51%	60%	78%
aa	11%	10%	6%

通過對(duì)該物種引入前后種群基因頻率的比較，該物種在引入前后是否發(fā)生進(jìn)化？___判斷的依據(jù)是_____________________。

Answer 1

【答案】自我調(diào)節(jié)（或（負(fù)）反饋調(diào)節(jié)） N+R 種植菹草和苦草均能有效降低水體的總氮和總磷，但菹草更能有效降低總氮，苦草更能有效降低總磷 抑制 分解者 菹草和苦草處理后水體細(xì)菌的豐富度（種類）均大于無草處理后水體細(xì)菌的豐富度 是 種群的基因頻率發(fā)生了變化

【解析】

分析圖示1：由兩條食物鏈組成的食物網(wǎng)，植物→丙→��；植物→甲→乙→丁。

分析圖示2：用兩種沉水植物處理后，水體中的總氮（TN）、總磷（TP）含量均下降，說明種植菹草和苦草均能有效降低水體的總氮和總磷；用菹草處理的水體中總氮（TN）含量下降值比苦草處理的大，說明菹草更能有效降低總氮；而用苦草處理的水體中總磷（TP）含量下降比菹草處理的大，說明苦草更能有效降低總磷。

分析圖示3：用兩種沉水植物處理后，水樣中的葉綠素a含量均明顯下降，而水樣中葉綠素a含量與單細(xì)胞藻類和藍(lán)藻有關(guān)，說明水樣中單細(xì)胞藻類和藍(lán)藻數(shù)量明顯下降，沉水植物可以抑制水華的爆發(fā)。

分析圖示4:16s-rDNA能體現(xiàn)不同菌屬之間的差異，而菹草和苦草處理區(qū)水體細(xì)菌的16s-rDNA電泳條帶都比無草的對(duì)照組多；說明菹草和苦草處理后水體細(xì)菌的豐富度均大于無草處理后水體細(xì)菌的豐富度，種植菹草和苦草可以較好的實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。

種群基因頻率發(fā)生改變，即種群發(fā)生了進(jìn)化。

（1）湖泊是生態(tài)系統(tǒng)，具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，在受到外界干擾時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)通過自我調(diào)節(jié)來抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)和功能保持相對(duì)穩(wěn)定。

（2）某營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入的能量=同化量+糞便量；該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的去向主要有：呼吸作用消耗的能量和用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等的能量，故第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量為：甲和丙呼吸作用消耗R+甲和丙自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等的能量N。

（3）用兩種沉水植物處理后，水體中的總氮（TN）、總磷（TP）含量均下降，說明種植菹草和苦草均能有效降低水體的總氮和總磷；用菹草處理的水體中總氮（TN）含量下降值比苦草處理的大，說明菹草更能有效降低總氮；而用苦草處理的水體中總磷（TP）含量下降比菹草處理的大，說明苦草更能有效降低總磷。浮游藻類中含有葉綠素，水樣中葉綠素a含量可以代表浮游藻類的過少，圖中用兩種沉水植物處理后，水樣中的葉綠素a含量均明顯下降，說明水樣中浮游藻類數(shù)量明顯下降，由此抑制了“水華”的爆發(fā)。

（4）湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，大部分細(xì)菌營(yíng)腐生生活，細(xì)菌屬于生態(tài)系統(tǒng)中的分解者成分。分析圖示4:16s-rDNA能體現(xiàn)不同菌屬之間的差異，而菹草和苦草處理區(qū)水體細(xì)菌的16s-rDNA電泳條帶都比無草的對(duì)照組多；說明菹草和苦草處理后水體細(xì)菌的豐富度均大于無草處理后水體細(xì)菌的豐富度，種植菹草和苦草可以較好的實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。

（5）通過表格可計(jì)算，引入前，原地種群中A%=51%+1/2（1-51%-11%）=70%，a%=30%；引入后5年，本地種群中A%=60%+1/2（1-60%-10%）=75%，a%=25%；引入后8年，本地A%=78%+1/2（1-78%-6%）=86%，a%=14%，該物種在引入前后種群基因頻率發(fā)了改變，故發(fā)生了進(jìn)化。