有關生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖類試題的解題技巧

【摘 要】本文根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖的特點，將之歸納為三種圖，“一來二去”圖、“一來三去”圖和“一來四去”圖，并就以此三種圖為載體的試題類型進行分析，講解有關能量流動圖的常見題型的解題技巧。

【關鍵詞】高中生物 能量流動圖 變式訓練 解題技巧

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）09B-0158-03

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動作為生態(tài)系統(tǒng)重要功能之一，是高考的頻考點。能量流動的過程和特點作為本節(jié)的重點和難點，教材主要通過三個能量流動圖來進行闡述。因此，對本節(jié)內(nèi)容的考查也常以這三個能量流動圖作為載體進行考查?，F(xiàn)就此問題進行探討。

一、三個能量流動圖的知識梳理

為了便于理解，筆者把教材中“能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖”做如圖 1 的處理。該種圖的特點是主干中的能量都有一個來源和兩條去路，筆者把這種圖簡稱為“一來二去”圖。

圖 1 中，由于次級消費者的糞便是未能消化吸收的食物（初級消費者）殘渣，沒有被其利用，所以其糞便中的能量屬于初級消費者的能量，這部分能量和初級消費者遺體殘骸中的能量都是被分解者利用的。這樣，初級消費者的同化量就可以歸納為三條去路：

初級消費者同化量=呼吸作用散失量①+次級消費者同化量②+遺體殘骸等被分解者利用的能量③

除了最高營養(yǎng)級外，這個公式對其他營養(yǎng)級均適用，從而得到生態(tài)系統(tǒng)能量流動圖（圖2 ），這就是筆者所稱的“一來三去”圖。

對于賽達伯格湖能量流動圖（圖 3），與圖 2 相比，差別在于每一營養(yǎng)級能量都多出一條去路——未利用部分，筆者把這種圖簡稱為“一來四去”圖。原因是圖 3 是林德曼在某段時間內(nèi)在對該湖的能量流動進行定量分析的前提下構建起來的，在這段時間內(nèi)，每一營養(yǎng)級總有一部分個體的能量既未被自身呼吸作用消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，而是積累在生物體內(nèi)或以化學燃料的形式儲存起來，從而出現(xiàn)暫時未利用這部分能量的情況。當然，如果時間足夠長，這部分能量最終還是會被另外三條去路利用掉。

二、易錯點梳理

1.能量傳遞效率是指相鄰兩個營養(yǎng)級的同化量數(shù)值之比，即下一營養(yǎng)級同化量與本營養(yǎng)級同化量的百分比，針對的對象是相鄰兩個營養(yǎng)級的所有個體，不是兩個種群，也不是兩個個體。

2.某一營養(yǎng)級產(chǎn)生的糞便中的能量，屬于上一營養(yǎng)級同化的能量，而不屬于本營養(yǎng)級。

3.每一營養(yǎng)級能量的來源和去路上，都遵循物理學上的能量守恒定律。

三、活學活用，學以致用

（一）夯實基礎穩(wěn)起步

〖例1〗（2014 年合肥高三質(zhì)檢二第 6 題）如圖為能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營養(yǎng)級的示意圖[單位為 J/（cm2·a）]，據(jù)圖分析，有關說法正確的是（ ）

A.該生態(tài)系統(tǒng)第一營養(yǎng)級同化的能量至少為 400

B.第二營養(yǎng)級用于生長、發(fā)育和繁殖的能量是 100

C.能量由第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率是 20%

D.該生態(tài)系統(tǒng)第三營養(yǎng)級同化的能量是 15

〖簡析〗本題考查的是“一來二去”圖，容易得出 a 表示第二營養(yǎng)級的攝入量，能量值為 100；b 表示第二營養(yǎng)級同化量，能量值為 80；c 表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，能量值為 30；d 表示呼吸作用散失的能量，能量值為 50；e 表示遺體殘骸及糞便中被分解者利用的能量，能量值為 35（其中糞便的能量值為 20）。由于第二營養(yǎng)級同化量的能量值為 80，按照公式：能量傳遞效率=（第二營養(yǎng)級同化量/第一營養(yǎng)級同化量）×100%=10%～20% 計算，至少需要第一營養(yǎng)級同化的能量為 80÷20%=400。圖中只給出第三營養(yǎng)級（次級消費者）攝入的能量為 15，未給出其糞便中的能量，無法推算出其同化量。答案為 A。

〖例2〗（2018 屆三維設計課時跟蹤檢測（三十五）第 10題）如圖為草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解模型，a、b、c 分別表示流入各營養(yǎng)級生物的能量，d、e、f 分別表示各營養(yǎng)級生物用于生長、發(fā)育和繁殖的能量，g、h、i 分別表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，j、k、l 分別表示流入分解者的能量，下列說法正確的是（ ）

A.圖中 a=d，b=e，c=f

B.k 中能量包括兔子尸體及狼糞便中的能量

C.食物鏈中能量最少的是分解者所處的營養(yǎng)級

D.第一營養(yǎng)級與第二營養(yǎng)級間的能量傳遞效率是 e/d

〖簡析〗本題主要考查的是“一來三去”圖，但又綜合了“一來二去”圖的部分內(nèi)容：同化量=用于生長、發(fā)育和繁殖的能量+呼吸作用散失的能量。容易得出 a=g+b+j=g+d；b=h+c+k=h+e；c=i+l=i+f。解題時還需注意兩點，一是“一來三去”圖中分解者利用的能量除了包括本營養(yǎng)級遺體殘骸的能量，還包括下一營養(yǎng)級糞便中的能量（最高營養(yǎng)級除外）；二是能量傳遞效率是兩個相鄰營養(yǎng)級的同化量數(shù)值之比。答案為B。

（二）強化鞏固走得歡

〖例3〗某同學繪制了如圖所示的能量流動圖解（其中 W1 為生產(chǎn)者固定的太陽能），下列敘述中不正確的是（ ）

A.生產(chǎn)者固定的總能量可表示為（A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2）

B.由第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為 D1/W1

C.流入初級消費者的能量為（A2+B2+C2）

D.圖解表明能量流動的特點是單向流動、逐級遞減

〖簡析〗本題考查的是“一來四去”圖。生產(chǎn)者固定的總能量為 W1=A1+B1+C1+D1，其中 D1 表示流入初級消費者的能量；初級消費者同化量為 D1=A2+B2+C2+D2，其中 D2 表示流入次級消費者的能量。答案為 C。

〖例4〗（2013 年西工大附中適應性訓練三第 6 題）如圖甲表示某生態(tài)系統(tǒng)的能量錐體圖，P 為生產(chǎn)者，Q1 為初級消費者，Q2 為次級消費者?，F(xiàn)對圖中的各營養(yǎng)級所含有的能量進行分類剖析，其中分析不正確的是（ ）

A.b+c+d+e 為本年度流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量

B.c1 表示初級消費者流入次級消費者的能量

C.b 和 d 之一可代表生產(chǎn)者傳遞給分解者的能量

D.初級消費者產(chǎn)生的糞便中所含的能量是包含在其所同化的能量中

〖簡析〗本題主要考查“一來四去”圖的變式，只是“上一年留下來的能量”作為干擾因素出現(xiàn)，使每一營養(yǎng)級能量分為五部分，咋一看圖容易感覺不知所措。其實只要理解流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能，本題就迎刃而解了。本年流入這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量是 b+c+d+e，有四條去路，c、c1 作為相應下一營養(yǎng)級的四部分能量之和，表示相應營養(yǎng)級的同化量；已知 e、e1、e2 表示呼吸消耗量，則 b、d 系列表示相應營養(yǎng)級被分解者利用的能量和未被利用的能量。某營養(yǎng)級產(chǎn)生糞便中的能量屬于上一營養(yǎng)級同化的能量。答案為 D。

（三）能力提升跑得快

〖例5〗地震損毀的某自然保護區(qū)在人為干預下恢復過程中的能量流動關系如下圖（單位：103 kJ·m-2·a-1）。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是（ ）

A.在這場地震中營養(yǎng)級較高的生物受到的影響較大

B.肉食動物需補償輸入的能量值為 5×103 kJ·m-2·a-1

C.能量在第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級之間的傳遞效率為 15.6%

D.流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能

〖簡析〗本題在“一來四去”的基礎上能量多了一個來源——補償輸入，這在計算流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量和各營養(yǎng)級同化量時都應加上該能量值。在確定該能量值時緊扣能量守恒定律，即各營養(yǎng)級能量來源和去路是相等的。不難算出肉食動物從植食動物處同化的能量為（14+2）-（4+9+0.5）=2.5個單位，肉食動物需補償輸入的能量為（2.1+5.1+0.05+0.25）-2.5=5 個單位。判斷受地震影響大小的依據(jù)由需補償輸入的能量值大小定。答案為 D。

四、解題感悟

在解答這類題型時，首先確定是哪種形式的能量流動圖，再依據(jù)題、圖信息判斷能量的具體來源和去路，然后緊扣能量守恒定律，配合能量傳遞效率概念，把握易錯點，相信這樣會對高效破題提供很大幫助。

【基金項目】本文屬廣西教育科學“十二五”規(guī)劃課題“新課改背景下高中生物微課設計與制作及應用研究”（2015A014）。

【作者簡介】韋紅群（1985— ），女，廣西宜州人，碩士，中學一級教師，賀州高級中學教師。