氮元素与森林群落在生态系统物质循环中的作用

为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用，美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进行了3年实验．实验区是两个毗邻的山谷（编号1、2），两个山谷各有一条小溪．1965年冬，研究人员将2号山谷中的树木全部砍倒留在原地．通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%．两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所示．

请回答问题：

（1）大气中的N2进入该森林群落的两种途径有______．在森林群落中，能从环境中直接吸收含氮无机物的两大类生物是______．

（2）氮元素以N2、NO3-和______的形式被生物吸收，进入细胞后主要用于合成______两类生物大分子．

（3）图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化，其原因是不同季节生物______．

（4）1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高，主要的两个原因是______．

（5）硝酸盐含量过高的水不宜饮用．在人体消化道中，硝酸盐可转变成亚硝酸盐．NO2-能使DNA中C-G碱基对中的“C”脱氨成为“U”．上述发生突变的碱基对经两次复制后，在该位点上产生的碱基对新类型是______、______．

（6）氮元素从森林群落输出的两种途径是______．

（7）该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是______．

解析

（1）①大气中的氮气进入到生物群落的途径．②在生命群落当中，环境当中直接吸收含氮无机物的两大类生物是植物、微生物．如果将吸收含氮无机物的生物，写成植物和硝化细菌，显然就缩小微生物的范围，会造成丢分．

（2）氮元素以氮气、硝酸根离子、铵根离子形式吸收．由于题中说是被“生物”吸收而非被“植物”吸收，作为动物吸收，是以氨基酸的形式．如人是不能吸收铵根离子的，而是以氨基酸的形式吸收的进入血液．因此此处表述最好写被植物吸收，因为生命生态系统也有动物的．

（3）不同的季节对硝酸盐的利用量不同．

（4）砍掉树木以后水里面的硝酸盐的含量急剧下降，主要应该通过砍掉树木跟另外一个没砍掉到树木的对照，总结原因：硝酸盐的含量急剧下降得两个原因，一个是产生，一个是吸收．即①分解增多了．砍掉树木以后，这个树木里边含的蛋白质分解成硝酸根离子；②流失进水，导致水中硝酸盐增长．树木生长在里面，硝酸盐可以被植物吸收合成蛋白质．现在树木砍掉了，原有硝酸盐现在不吸收了，就随流水流走了．

（5）综合考查基因突变．注意一个碱基发生改变后，进行两次复制，复制以后产生新的碱基类型，两次复制就有两次碱基互补配对．

（6）氮元素生物群落输出的两种途径．要明确生物群落输出不是在这个生态系统里，要脱离这个生态系统的．输出途径：①生成氮气--通过反硝化细菌变成氮气后，脱离生物链就不能被生物所吸收；②雨水冲刷--雨水冲刷就到无机环境当中．一般会因想不到雨水冲刷而导致失分．

（7）植物被砍倒，小溪中的硝酸盐含量增加说明植物可以同化无机环境中的N元素；将2号山谷中的树木全部砍倒，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%，说明植被还有涵养水源的作用．

答案

（1）生物固氮、闪电固氮．植物和微生物． （2）含氮有机物；蛋白质和核酸 （3）对硝酸盐的利用量不同 （4）丧失了植物充分硝酸盐的吸收、动、植物遗体分解后产生的硝酸盐进入小溪． （5）A–T，U–A． （6）通过细菌作用将硝酸盐最终充成氮气返回大气、雨水的冲刷． （7）涵养水源、同化氮元素