例談食物網(wǎng)中生物數(shù)量變化的分析方法

祝遠超

食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在高中生物學(xué)中占有十分重要的地位，而食物網(wǎng)中生物數(shù)量變化的分析既是教學(xué)的重點，也是難點。此類試題在高考生物試卷中屢見不鮮。那么，如何解答此類試題呢？

一、食物網(wǎng)的概念

生產(chǎn)者所固定的能量和物質(zhì)，通過一系列取食和被食的關(guān)系而在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物按其取食和被食的關(guān)系而排列的鏈狀順序稱為食物鏈。生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈彼此交錯連接，形成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這就是食物網(wǎng)。食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的渠道。

二、食物網(wǎng)中生物數(shù)量變化的分析方法

1.復(fù)雜食物網(wǎng)中生物數(shù)量變化的分析方法

例1 圖1是南極食物網(wǎng)圖解，若由于某種原因大魚全部死亡，則對短期內(nèi)鱗蝦數(shù)量變化的分析正確的是（ ）。

A.當(dāng)大魚全部死亡后，大量浮游動物得到生存，并捕食大量的浮游植物，使浮游植物減少，從而導(dǎo)致鱗蝦的數(shù)量減少

B.當(dāng)大魚全部死亡后，中間這條食物鏈中斷，導(dǎo)致虎鯨數(shù)量減少，須鯨數(shù)量增多，從而導(dǎo)致鱗蝦的數(shù)量減少

C.當(dāng)大魚全部死亡后，浮游動物會增多，使須鯨捕獲浮游動物的機會增多，從而減少對鱗蝦的捕食量，導(dǎo)致鱗蝦的數(shù)量增多

D.當(dāng)大魚全部死亡后，中間這條食物鏈中斷，虎鯨將捕食更多的海豹和須鯨，使須鯨數(shù)量減少，從而使鱗蝦的數(shù)量增多。

解析從表面上看，上述4個選項均“言之有理”，都是從食物來源和天敵危害兩方面考慮的，只是分析的路線和方向不同。那么，究竟哪種分析是正確的呢？

首先要弄清此類試題的解題依據(jù)。食物鏈中某營養(yǎng)級生物的數(shù)量是增加還是減少，關(guān)鍵是看流入該營養(yǎng)級的能量是增加還是減少。若流入某營養(yǎng)級的能量增加，則該營養(yǎng)級的生物數(shù)量也增加，反之減少。然后，還要弄清此類試題的解題方法。其一，能量沿食物鏈流動時逐級遞減，中間環(huán)節(jié)越多，損耗的能量也越多，故應(yīng)根據(jù)中間環(huán)節(jié)少的路線進行分析。其二，輸入到某一個營養(yǎng)級的能量只有10%-20%的能量能夠流到下一個營養(yǎng)級，以“草→羊→狼”為例，羊每增加10kg需消耗草50 kg～100 kg，可使狼增加1 kg～2 kg。很明顯，高營養(yǎng)級生物數(shù)量的變化對低營養(yǎng)級生物數(shù)量的影響比低營養(yǎng)級生物數(shù)量的變化對高營養(yǎng)級生物數(shù)量的影響大，故分析時應(yīng)由高營養(yǎng)級向低營養(yǎng)級進行。其三，生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的基石，一般情況下其數(shù)量相對穩(wěn)定，故分析時一般不需考慮生產(chǎn)者數(shù)量的變化。

綜上所述，分析復(fù)雜食物網(wǎng)中生物數(shù)量的變化時應(yīng)遵循以下原則：

（1）據(jù)中間環(huán)節(jié)少的路線分析；

（2）由高營養(yǎng)級向低營養(yǎng)級分析；

（3）一般不需考慮生產(chǎn)者數(shù)量的變化。

此外，當(dāng)最高營養(yǎng)級生物有多種食物來源時，若其中一種食物減少，則其數(shù)量不會發(fā)生明顯變化，但它會加大對其他食物的攝食量。

據(jù)以上原則分析可知，例l答案為D。

思維警示 ①食物網(wǎng)中生物數(shù)量變化的分析與食物鏈中并不完全相同：若食物鏈中某種生物的食物大量減少，則短期內(nèi)該生物的數(shù)量也會明顯減少，但由上知，食物網(wǎng)中未必如此；②分析食物網(wǎng)中生物數(shù)量的變化時，要注意時間問題，即是在短期內(nèi)的變化，還是在較長時間內(nèi)的變化，如例1中鱗蝦數(shù)量的變化情況：短期內(nèi)將增多；較長時間內(nèi)則先增多后減少（最后趨于穩(wěn)定）。

針對性訓(xùn)練1：圖2中若蚱蜢突然大量減少，則短期內(nèi)蚯蚓的數(shù)量將發(fā)生什么變化？

解析當(dāng)蚱蜢的數(shù)量突然減少時，以它為食的蜥蜴數(shù)量也將減少，蛇的數(shù)量隨之減少，鷹就會捕食更多的兔和相思鳥，相思鳥的數(shù)量減少將導(dǎo)致蚯蚓的數(shù)量增加。

針對性訓(xùn)練2圖3是溫帶草原生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的一部分圖解，由于某種原因鼠大量死亡，則短期內(nèi)蛇和蟾蜍的數(shù)量變化情況依次為____。

解析 鼠大量死亡，貓頭鷹會加大對蛇的攝食量、蛇會加大對蟾蜍的攝食量，從而導(dǎo)致蛇和蟾蜍的數(shù)量都減少。

2.食物網(wǎng)中同時占有兩個營養(yǎng)級的生物數(shù)量變化的分析方法

例2 圖4中若無小魚，則短期內(nèi)大魚的數(shù)量將如何變化？

解析 圖4中小魚與大魚之間既有捕食關(guān)系，又有競爭關(guān)系。若小魚全部死亡，大魚的數(shù)量到底是增加還是減少呢？

大魚的數(shù)量是增還是減，關(guān)鍵還是看流入大魚的能量是增還是減。若食物網(wǎng)中的小魚沒有了，將導(dǎo)致大魚由第三和第四兩個營養(yǎng)級變成了單純的第三營養(yǎng)級（營養(yǎng)級有所降低），減少了能量的損耗，大魚能獲得更多的能量，故其數(shù)量將增加。

點撥此類試題的解答還是要依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律進行。因能量沿食物鏈流動時逐級遞減，故該類連鎖變化的規(guī)律如下：

若生物。的數(shù)量變化導(dǎo)致生物6的營養(yǎng)級降低，則生物6的數(shù)量將增加；若生物。的數(shù)量變化導(dǎo)致生物6的營養(yǎng)級升高，則生物6的數(shù)量將減少。

針對性訓(xùn)練3圖5中若螳螂全部遷走，則短期內(nèi)黃雀的數(shù)量將如何變化？

解析螳螂全部遷走導(dǎo)致黃雀的營養(yǎng)級有所降低，其獲得的能量將增加，故其數(shù)量將增加。

總之，分析食物網(wǎng)中生物數(shù)量的變化時應(yīng)牢牢抓住生態(tài)系統(tǒng)能量流動的規(guī)律，此即該類試題的靈魂所在。因此，分析時要遵循中間環(huán)節(jié)少、由高營養(yǎng)級到低營養(yǎng)級且一般不需考慮生產(chǎn)者數(shù)量的變化等原則。此外，答題時還要注意時間的長短問題。

（收稿日期：2016-10-13）