摘要: 5 生态系统的数学模型 生态学的一般规律中.常常求助于数学模型的研究.理论生态学中涉及到大量的数学模型构建的问题.在高中生物学中有种群的动态模型研究.如:“J 与“S 型曲线,另外.种间竞争及捕食的数学模型等等. 例5:在实验室中进行了两类细菌竞争食物的实验.在两类细菌的混合培养液中测定了第Ⅰ类细菌后一代(即Zt+1)所占总数的百分数与前一代(即Zt)所占百分数之间的关系.在下图中.实线表示观测到的Zt+1和Zt之间的关系.虚线表示Zt+1=Zt时的情况.从长远看.第Ⅰ类和第Ⅱ类细菌将会发生什么情况?( ) A.第Ⅰ类细菌与第Ⅱ类细菌共存 B.两类细菌共同增长 C.第Ⅰ类细菌把第Ⅱ类细菌从混合培养液中排除掉 D.第Ⅱ类细菌把第Ⅰ类细菌从混合培养液中排除掉 解析:两类细菌在实验条件下.同一环境中不存在其他生物因素的作用时.竞争的结果是一种生物生存下来.另一种被淘汰现象.从上述图形的对角线上可以看出在虚线上任取一点作横坐标与纵坐标得到的是相同的数据.这说明了同种细菌后一代与前一代在混合培养液中的比例没有变化.说明它们之间是共存的.不是竞争关系.而实线位于虚线下方.用同样的方法不难得出.第Ⅰ类细菌的后一代含量比前一代含量减少了.在竞争中是劣势的种群.本题答案为D.

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下表是生态学家对某弃耕多年的荒地进行调查后,绘制的其中一条食物链的3个营养级(植物、田鼠、蛇)的能量分析表。(单位:J/hm2.a):

营养级
同化能量
未被利用能量
分解者分解量
呼吸释放量
净生产量
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)流经该生态系统的总能量是        J/hm2.a,这部分能量是由表中       (填字母)所固定的全部太阳能。

(2)请就表格中研究的对象用箭头和文字表示出该生态系统中的C元素流动模型。
(3)第二营养级到第三营养级的能量传递效率为         
(4)该荒地的群落演替类型为               
(5)由于某些原因导致蛇的数量大量减少,造成鼠灾泛滥。生态学家继续研究了该生态系统中田鼠种群数量的变化规律,构建了如下的数学模型,请完成下表:
   构建数学模型的一般方法
   构建田鼠种群增长模型的主要步骤
I.观察对象,搜集现实信息
I.田鼠繁殖能力很强,在最初的一个月内,种群数量每天增加1.47%
Ⅱ.提出合理的假设
Ⅱ.                                 
Ⅲ.根据              ,用适当的数学形式对事物的性质进行表达
Ⅲ.Nt=No·λt(其中,Nt代表t天后田鼠的数量,t表示天数,入表示倍数,No表示最初的田鼠的数量。)
Ⅳ.通过进一步实验或观察等,    对模型进行检验或修正
Ⅳ.观察统计田鼠数量,对自己所建立的模型进行检验或修正
 

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要用科学发展观统领社会主义新农村建设。发展生态农业是一条行之有效的措施。某生态示范村的生态系统结构模式图如下:

(1)沼气池是新农业生态系统的核心环节。在沼气发酵过程中,进行着非常复杂的微生物代谢活动。其中优势种类的代谢类型为          ;若用15N标记秸秆中的含氮有机物,则这些有机物经      (生态系统成分)的作用,沼渣施入土壤后再经过微生物     的作用形成15NO3-,最后15NO3-           方式进入植物细胞,形成植物蛋白。

(2)此生态系统中种植的是转基因抗虫水稻,培育此种水稻的原理是可遗传变异中的    ;科学家进行基因操作过程中,用同一种           切割质粒和目的基因。

(3)在不施氮肥的情况下,种植的大豆比水稻长势旺盛,其原因是              

(4)若鸡的饲料中水稻与大豆的质量比为2:1,若鸡增重2千克至少需要水稻      千克,大豆            千克。

(5)某中学研究性学习小组欲调查鱼塘中鱼的密度,可采用                     

(6)某农民不慎施用了假化肥导致农作物迅速死亡,农田中的农作物数量变化如图。请在图中画出该农田中初级消费者和次级消费在数量上的变化趋势,并注明各曲线的名称。

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调查统计的方法被广泛应用于生物科学研究之中。请回答:

(1)为了解一些遗传病的发病率和遗传方式等,某校高二年级的同学调查了该校学生的红绿色盲和KS综合征(一种线粒体病)。请分析回答:

①不选择唇裂、青少年型糖尿病等多基因遗传病作为研究对象的理由是              

                                    

②预计KS综合征系谱图在女性患者的亲子代上的表现不同于色觉遗传的主要特征是    

                          

(2)为了模拟用样方法测定种群密度,两位同学分别在一张50cm×50cm的白纸上制作方格表,将200粒绿豆种子随机撒在白纸上,选择5个方格进行计数,再计算出种群密度。两位同学的调查结果有差异,你认为原因可能有哪些?(至少答2项)                   

                                       

(3)为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化,某同学按下表完成了有关实验。

①请写出该同学研究的课题名称:                                          

②用显微镜定期测酵母菌数目,结果仅A管中第3天开始个体数目迅速增加,第5天开始A管中个体数目达到最大,实验至第6天结束。请将A、B、C三组预期结果的走势图绘制在右侧坐标系中。

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