Question

12．生物学的研究已经从定性走向定量，用数据定量表示生物学的特性并统计分析是生物学研究的方向．请结合高中生物的相关知识回答下列数据计算题（保留小数点后两位有效数字）：
（1）在能量金字塔中，如果生产者在光合作用过程中产生180mol的氧气，其全部用于初级消费者分解血糖，则其释放并贮存在ATP中的能量最多有2.79×10⁵J（焦）可被四级消费者捕获．
（2）低磷酸脂酶症是一种遗传病．一对夫妇均正常，妻子的父母均正常，丈夫的父亲完全正常，母亲是携带者，妻子的妹妹患有低磷酸脂酶症．这对夫妇所生的两个正常孩子都是纯合子的概率是$\frac{36}{121}$．
（3）经调查，第一年某种昆虫种群数量为N₀，如果在理想的条件下，每年的增长率λ=1.5保持不变，则第三年该种群数量为2.25N₀．
（4）为调查黄鹂的种群密度，用捕鸟网网获80只鸟，其中黄鹂15只，做标记后放回自然界，第二年又网获了80只鸟，其中有标记的黄鹂有4只，没有标记的有12只，则此地区黄鹂种群个体数大约是60只．
（5）大象是植食性动物，有一种蜣螂专以象粪为食．设一大象在某段时间所同化的能量为10⁷kJ，则这部分能量中可流入蜣螂体内的为0kJ．

Answer 1

分析 生态系统的能量流动的特点是：单向流动，逐级递减．能量流动渠道是食物链和食物网．流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能的总量．光合作用固定的能量最终都被呼吸作用消耗．
妻子的父母均正常，但其妹妹患有该病，即“无中生有为隐性，隐性看女病，女病男正非伴性”，说明该病是常染色体隐性遗传病（用A、a表示），则妻子父母的基因型均为Aa，妻子的基因型及概率为$\frac{1}{3}$AA、$\frac{2}{3}$Aa；丈夫的父亲完全正常（AA），母亲是携带者（Aa），则丈夫的基因型及概率为$\frac{1}{2}$AA、$\frac{1}{2}$Aa．
在理想环境下，种群数量持续增加，种群数量呈现J型增长，种群的起始数量为N₀，第二年的数量是第一年的λ倍，t年后种群的数量可以表示为：N_t=N₀λ^t．
标志重捕法是在被调查种群的生存环境中捕获一部分个体将这些个体进行标志后再放回原来的环境，经过一定期限后进行重捕，根据重捕中标志的个体占总捕数的比例，来估计该种群的数量．
某营养级的消费者的摄入能=该营养级的同化能+粪便能．某营养级的同化能的主要去路有：呼吸作用消耗、流向下一营养级、未被利用和流向分解者．粪便能属于未被消化吸收的上一营养级的能量．

解答 解：（1）依据有氧呼吸反应式，可知180mol的氧气能分解30mol的葡萄糖，又由于每摩尔葡萄糖彻底氧化分解产生的能量有1161kJ转移到ATP中，故初级消费者产生的ATP中的能量最多有“1161×1000×30×20%×20%×20%=2.79×10⁵J”被四级消费者捕获．
（2）据以上分析可知，妻子的基因型及概率为$\frac{1}{3}$AA、$\frac{2}{3}$Aa，丈夫的基因型及概率为$\frac{1}{2}$AA、$\frac{1}{2}$Aa．他们所生后代可能是$\frac{1}{2}$AA、$\frac{5}{12}$Aa、$\frac{1}{12}$aa，因此正常孩子的基因型为$\frac{6}{11}$AA、$\frac{5}{11}$Aa．因此，这对夫妇所生的两个正常孩子都是纯合子的概率为$\frac{6}{11}$×$\frac{6}{11}$=$\frac{36}{121}$．
（3）根据题意，在理想的条件下，种群数量持续增加，种群数量呈现J型增长．第一年某种昆虫种群数量为N₀，第二年的数量是第一年的1.5倍，则第三年该种群数量N_t=N₀（1.5）²=2.25N₀．
（4）根据题干分析，黄鹂的活动能力强，活动范围广，采用的是标记重捕法；根据标志重捕法计算公式：种群中个体数（N）：标记总数=重捕总数：重捕中被标志的个体数，即N：15=（12+4）：4，计算得出N=60只．
（5）已知大象在某段时间所同化的能量为10⁷KJ，其粪便中的能量是没有被同化的，属于上一营养级固定的能量；而蜣螂是以大象的粪便为食物的，所以蜣螂获得的能量不是来自于大象，而是大象的上一营养级，即大象同化的能量中可以流入蜣螂体内的约0KJ．
故答案为：
（1）2.79×10⁵J
（2）$\frac{36}{121}$
（3）2.25N₀
（4）60
（5）0

点评 本题主要考查生态系统的能量流动的计算、基因分离定律的应用、种群数量变化、标志重捕法的计算方法、生态系统中的摄入能与同化能的关系，意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力．