一道課后拓展題的思考

黑龍江 毛文艷

一道課后拓展題的思考

黑龍江 毛文艷

人教版高中《生物·必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第5章第2節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》課后拓展題1如下：圖1是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖。圖1（a）中農(nóng)作物為人類提供的食物量、為家禽和家畜提供的飼料量都與圖1（b）相同。

（1）分析這兩幅圖，完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解。

圖1

普通高中課程標準實驗教科書《生物·必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》教師教學(xué)用書給出該問的答案（圖2）：

圖2

一、疑問

根據(jù)必修3教材第94頁圖5-7生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖，對每個營養(yǎng)級來說能量是“一進三出”，但是答案中為什么沒有體現(xiàn)出呼吸作用散失的能量和流向分解者的能量呢？我們知道，能量是沿著食物鏈（網(wǎng)）流動的，為什么圖中的沼氣池和食用菌也能參與生態(tài)系統(tǒng)的能量流動呢？我們又知道能量流動是單向的，為什么答案中有的成分能量流動卻是可逆的？

二、釋疑

筆者發(fā)現(xiàn)這道課后拓展題是2000年廣東卷的第41題，原題是這樣的：

【例】圖3是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖。圖3（a）中農(nóng)作物為人類提供的食物量、為家禽和家畜提供的飼料量，都與圖3（b）相同。

圖3

請根據(jù)圖3（a）、圖3（b）所示生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在圖4中用箭頭完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)能量流動和利用的圖解（各種生物的呼吸作用耗能和圖中未標出的分解者耗能可不標出）。

比較后我們發(fā)現(xiàn)教材課后拓展題和廣東高考題給出的答案是一樣的，但教材課后拓展題少了“和利用”“各種生物的呼吸作用耗能和圖中未標出的分解者耗能可不標出”這兩個限定條件，所以才會有教師用書中這樣的答案。如果把第二個限定條件加上，學(xué)生就可順利得出圖2中（a）的答案，但是得不出圖2中（b）的答案。就出題者來講，是要考查學(xué)生運用能量流動知識解決實際問題的能力，體會傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（生態(tài)農(nóng)業(yè)）在能量利用方面的差別，這也為《選修3·現(xiàn)代生物科技專題》專題5“生態(tài)工程”做了鋪墊，但就實際學(xué)情來看，學(xué)生對這個（b）答案理解起來有難度，這就需要說說以下問題：

1.傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人工建立的生態(tài)系統(tǒng)，其主要特點是人的作用非常突出。人工種植的農(nóng)作物、飼養(yǎng)的各種家畜、家禽是這類生態(tài)系統(tǒng)的主要成員。人們建立這一生態(tài)系統(tǒng)的目的，就是在遵循生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律的前提下，設(shè)法調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關(guān)系，使農(nóng)作物固定的能量盡量多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠郑M量減少能量的無謂消耗和浪費。

2.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（生態(tài)農(nóng)業(yè)）

人教版高中《生物·必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第99頁科學(xué)·技術(shù)·社會指出生態(tài)農(nóng)業(yè)是指運用生態(tài)學(xué)原理，在環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的思想指導(dǎo)下，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)建立起來的多層次、多功能的綜合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。生態(tài)農(nóng)業(yè)是相對于石油農(nóng)業(yè)提出的概念，是一個原則性的模式而不是嚴格的標準。

如北京大興區(qū)留民營村一樣，這道課后拓展題體現(xiàn)的就是食物鏈型的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，這是一種按照農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)規(guī)律而設(shè)計的一種良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)中一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)出是另一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的投入，使得系統(tǒng)中的廢棄物多次循環(huán)利用，從而提高能量的利用率，獲得較大的經(jīng)濟效益，并有效地防止農(nóng)業(yè)廢棄物對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染。

（b）圖生態(tài)農(nóng)業(yè)模式最突出的特點就是流向分解者的能量，不再單純以熱能的形式散失，而是將部分能量轉(zhuǎn)變到其生產(chǎn)的沼氣中，供人類生產(chǎn)和生活利用；還有一部分能量轉(zhuǎn)變成食用菌中的化學(xué)能，供人類利用從而提高了生態(tài)系統(tǒng)中能量的利用率。

3.能量流動和能量利用

人教版高中《生物·必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第93頁能量流動的定義：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，并且這個過程是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進行的。第96頁關(guān)于能量的利用是這樣闡述的：研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。例如，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，如果把作物秸稈當燃料燒掉，人類就不能充分利用秸稈中的能量；如果將秸稈做飼料喂牲畜，讓牲畜糞便進入沼氣池，將發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作燃料，將沼氣池中的沼渣做肥料，就能實現(xiàn)對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。

對于生態(tài)農(nóng)業(yè)而言，能量的利用除了對生態(tài)系統(tǒng)中的能量分層次多級利用外，還應(yīng)該包括照明、取暖、做飯等生活用能，這樣生態(tài)農(nóng)業(yè)模式中除了生產(chǎn)者和消費者外還會出現(xiàn)沼氣池和食用菌等成分。

三、結(jié)論

就這道課后拓展題來講，如果要得到和教師用書一樣的答案，必須補充上述兩個限定條件，也就是與高考原題一樣：請根據(jù)（a）、（b）所示生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在下面用箭頭完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)能量流動和利用的圖解（各種生物的呼吸作用耗能和圖中未標出的分解者耗能可不標出）。否則就學(xué)生所學(xué)知識來講，很難理解這個答案。

圖5

那么我們來細化這道題答案的各部分（圖5）：其中箭頭a、b、c、d表示能量的流動，并且是沿著農(nóng)作物→家禽、家畜→人和農(nóng)作物→人這兩條食物鏈流動的；沼氣池和食用菌算能量利用部分，這與食物鏈營養(yǎng)級的劃分也不矛盾（這兩者根本不是生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級的成分）；箭頭e、f、g、h、j、k、m、n表示能量的利用，所以才會出現(xiàn)k、f這樣可逆的過程，并不違背能量單向流動的特點。

以上僅代表筆者一孔之見，不足之處還請廣大同仁批評指正！

（作者單位：黑龍江省大慶市第一中學(xué)）