逍遥学能 2014-05-18 10:36
“能量流动”图解能直观地呈现能量流动的过程和特点，便于训练学生的思维能力。经过对多年高考试题的分析，笔者认为此类图解题大致可以分为枝状图、锥体图两个类型，下面作归类分析。
一、枝状图类
例1 下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量数，单位为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万千焦，但其中118761百万千焦的能量未被利用。
请回答：
（1）请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框A的括号内，这部分能量是 所固定的太阳能。
（2）能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为 ，从第二营养级到第三营养级的转化效率为 。
（3）次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是 。
（4）由图可知，下个营养级不能得到上个营养级的全部能量，原因有：
①各营养级生物体内的大量能量被 ；
②其次是上个营养级的部分能量 ；
③还有少数能量被利用 。
答案：（1）A—111 生产者 （2）13．5% 20% （3）60% （4）①呼吸作用消耗 ②未被下个营养级利用 ③分解者
解析:（1）流经该生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能，118872－118761=111(百万千焦)或为3．0+15．0+41．5+51．5=111百万千焦。
（2）能量的转化效率也就是能量的利用率，等于后一营养级所同化的能量与前一营养级总和之比，A→B为15．0/111×100%=13．5% ，B→C为3．0/15．0×100%=20% 。
（3）次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是：1．8/3．0×100%=60% 。
（4）能量在传递过程中逐级递减的原因：主要原因是各营养级生物都会因呼吸作用而消耗体内的大量能量，并且各个营养级的生物总有一部分生物未被下一个营养级的生物所利用，还有少量的能量随着残枝、败叶或遗体等直接传递给分解者。
【技巧点拨】
（1）流入生态系统的总能量是该生态系统中生产者固定的太阳能总量，而并非照射到生产着身上的能量。生态系统中能量的转变过程为：太阳能→生物体中的化学能→一部分以热能的形式散失，另一部分用于生物体的各项生命活动。
（2）能量是以有机物为载体沿食物链流动的。食物被某营养级捕食并不代表其中能量被该营养级全部获得。某营养级生物的食物摄入量=本营养级同化量（即输入量）+粪便量。
（3）能量传递效率=某营养级从上—营养级同化的能量÷上一营养级的同化总能量。计算传递效率要特别注意理解同化量之比的实质。在人工生态系统中，分子上的能量数值不包括人工输入（即有机物输入）的能量，而分母上的能量值应为其从上一营养级同化的能量值和有机物输入的值之和。
二、锥体图类
例2 下图表示某生态系统的能量锥体图，Ｐ为生产者，Ｑ1为初级消费者，Ｑ2为次级消费者。Ｂ图是将Ａ图中的各营养级所含有的生物进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量（假设它不被下一营养级利用），e、e1、e2表示呼吸消耗量。据图回答。
（1）如设种群Ｑ1、Ｑ2的个体数为Ｎ1、Ｎ2，平均每个个体所占的能量为Ｗ1、Ｗ2，那么，Ｎ1、与Ｎ2、Ｗ2之间的关系是 。
（2）每年流入这个生态系统的总能量是 （用Ｂ图中的英文字母表示）。
（3）Ｂ图中的b1和d1表示 。
（4）若Ｐ和Ｑ1同化作用固定能量的总量分别为480J/（cm2．a）和72 J/（cm2．a），生物体内贮存的能量分别为200J/（cm2．a）和24J/（cm2．a）。那么，能量从Ｐ传递到Ｑ1的效率为 。
答案：（1）Ｗ1．Ｎ1＞Ｗ2．Ｎ2 （2）P的b＋c＋d＋e （3）未被Ｑ2利用的能量；流向分解者的能量（4）15％
解析：（1）某一营养级的个体数量（N）与个体平均重量（M）的乘积称为生物量，生物的重量与能量具有着对应关系，而流经各营养级的能量逐级递减的，故营养级越高，生物量越低。
（2）每年流入生态系统的总能量即生产者在当年所固定的全部的太阳能，不包括上一年留下来的能量a。
（3）对种群Ｑ1而言，c1表示流入下一个营养的能量，可见b1和d1表示的是流向分解者的能量。
（4）能量的传递效率=某营养级的同化量/上一营养级的同化量×100%，能量从Ｐ传递到Ｑ1的效率为：72/480=15%。
【技巧点拨】
（1）除第一营养级（生产者）外，自然生态系统流入各营养级的能量等于本营养级从上一营养级同化的能量。注意生产者的能量来自太阳能，分解者的能量来自生产者和消费者。 （2）流入每一营养级的能量去向可以构建两种图解模型：①定量不定时模型：流入某一营养级的一定量的能量，在足够长的时间内的去路有三条：自身呼吸散热消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用。注意最高营养级能量去路只有2个方面，少了传递给下一营养级这一去路。②定量定时模型：流入某一营养级的一定量的能量，在一定时间内的去路可有四条：自身呼吸散热消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用；未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”或“贮存输出”。如果是以年为单位研究，第4部分的能量将保留给下一年或输出被人类利用。同样最高营养级能量去路少了传递给下一营养级这一去路。
作者简介：周伟，生物奥赛主教练。主要从事生物教学与奥赛培训研究，近年来在《生物学教学》、《中学生物教学》、《吉首大学学报》、《新高考》、《考试报》、《素质教育报》、《中学生理化报》、《中学生学习报》、《当代中学生报》等报刊上发表文逾100篇。