學習以下材料,回答(1)~(5)題。
蚜蟲的適應策略
蚜蟲是陸地生態(tài)系統(tǒng)中常見的昆蟲。春季蚜蟲從受精卵開始發(fā)育,遷飛到取食宿主上度過夏季,其間行孤雌生殖,經(jīng)卵胎生產生大量幼蚜;秋季蚜蟲遷飛回產卵宿主,行有性生殖,以受精卵越冬。蚜蟲周圍生活著很多生物,體內還有布氏菌等多種微生物,這些生物之間的關系如圖。
蚜蟲以植物為食。植物通過篩管將以糖類為主的光合產物不斷運至根、莖等器官。組成篩管的篩管細胞之間通過篩板上的篩孔互通。篩管受損會引起篩管汁液中Ca2+濃度升高,導致篩管中P蛋白從結晶態(tài)變?yōu)榉墙Y晶態(tài)而堵塞篩孔,以阻止營養(yǎng)物質外泄。蚜蟲取食時,將口器刺入植物組織,尋找到篩管,持續(xù)吸食篩管汁液,但刺吸的損傷并不引起篩孔堵塞。體外實驗表明,篩管P蛋白在Ca2+濃度低時呈現(xiàn)結晶態(tài),Ca2+濃度提高后P蛋白溶解,加入蚜蟲唾液后P蛋白重新結晶。
蚜蟲僅以篩管汁液為食,其體內的布氏菌從蚜蟲獲取全部營養(yǎng)元素。篩管汁液的主要營養(yǎng)成分是糖類,所含氮元素極少。這些氮元素絕大部分以氨基酸形式存在,但無法完全滿足蚜蟲的需求。蚜蟲不能合成的氨基酸來源如表。
氨基酸 |
組氨酸 |
異亮氨酸 |
亮氨酸 |
賴氨酸 |
甲硫 |
氨酸 |
苯丙氨酸 |
蘇氨酸 |
色氨酸 |
纈氨酸 |
植物提供 |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
\ |
- |
布氏菌合成 |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
\ |
+ |
注:“-”代表低于蚜蟲需求的量,“+”代表高于蚜蟲需求的量,“\”代表難以檢出。
蚜蟲大量吸食篩管汁液,同時排出大量蜜露。蜜露以糖為主要成分,為螞蟻等多種生物提供了營養(yǎng)物質。
蚜蟲利用這些策略應對各種環(huán)境壓力,在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著獨特的角色。
(1)蚜蟲生活環(huán)境中的全部生物共同構成了
群落
群落
。從生態(tài)系統(tǒng)功能角度分析,圖中實線單箭頭代表了
能量流動
能量流動
的方向。
(2)蚜蟲為布氏菌提供其不能合成的氨基酸,而在蚜蟲不能合成的氨基酸中,布氏菌來源的氨基酸與從植物中獲取的氨基酸
相互補充
相互補充
。
(3)蚜蟲能夠持續(xù)吸食植物篩管汁液,而不引起篩孔堵塞,可能是因為蚜蟲唾液中有
抑制Ca2+對P蛋白作用
抑制Ca2+對P蛋白作用
的物質。
(4)從文中可知,蚜蟲獲取足量的氮元素并維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的對策是
通過吸食大量的篩管汁液獲取氮元素,同時以蜜露形式排出多余的糖分
通過吸食大量的篩管汁液獲取氮元素,同時以蜜露形式排出多余的糖分
。
(5)從物質與能量以及進化與適應的角度,分析蚜蟲在冬季所采取的生殖方式對于種群延續(xù)和進化的意義。
蚜蟲通過有性生殖,以受精卵形式越冬,降低對物質和能量的需求,度過惡劣環(huán)境,保持種群延續(xù);借助基因重組,增加遺傳多樣性,為選擇提供原材料
蚜蟲通過有性生殖,以受精卵形式越冬,降低對物質和能量的需求,度過惡劣環(huán)境,保持種群延續(xù);借助基因重組,增加遺傳多樣性,為選擇提供原材料
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