與能量流動相關的知識難點例析

王才芬

(山東省青島市城陽第二高級中學 266107)

1 能量流動的去向

人教版高中生物學教材《穩態與環境》中有3幅描述能量流動過程的圖。其中顯示：食物鏈中各營養級的能量首先有兩個去向：一部分通過自身呼吸作用以熱能形式散失；一部分儲存在有機物中用于自身的生長、發育、繁殖等生命活動。而儲存在有機物中的能量又有兩個去向：一部分流入下一營養級；一部分流入分解者。另有一幅天然湖泊——賽達伯格湖的能量流動定量分析圖，圖中顯示各營養級的能量流動去向有四個：呼吸作用、下一營養級、分解者和未利用。結合這幾幅圖和相關文獻資料，可將能量流動的去向歸納為：一個營養級同化的能量=自身呼吸消耗的能量+被下一營養級同化的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量(圖1)，其中，未利用的能量包括動植物的現存量和其遺體殘骸等以化石燃料(煤、石油)形式儲存起來的能量。而最高營養級的能量流動去向只有三個：呼吸作用、分解者、未利用。

圖1 能量流動的去向

2 能量的攝入、流入、同化間的關系

對綠色植物而言，攝入的能量是指照射到綠色植物上被利用的太陽能；同化的能量是指綠色植物通過光合作用固定的太陽能總量，其量化形式可用植物光合作用合成的有機物干重，或有機物蘊含的能量數值來表示；光能被轉化成有機物中的化學能，也即意味著能量流入了植物。

對動物(消費者)而言，攝入量是指動物攝入消化道的食物中所含的能量(注意不能把攝入量說成是動物攝入體內的能量，因為消化道與呼吸道等一樣都與外界相通，相對于機體來說屬于外界環境)；流入的能量是指該營養級的生物所攝食的食物經過消化被吸收部分所含的能量，即同化的能量，這部分能量在數值上等于該營養級生物用于呼吸消耗、分泌脫落物和遺體遺骸等直接傳遞給分解者、未利用和流入下一營養級(最高營養級除外)四部分能量之和。沒有被消化吸收的食物殘渣等以糞便的形式排出體外，其所含的能量仍屬于上一營養級(被捕食者)。所以，攝入量=同化量(流入量)+糞便量。

3 能量流動中的數值計算

3.1 最值計算規律 最(多、少)值計算是能量流動中的數值計算最常見的問題，計算公式可歸納為圖2。對于常見的問題按公式計算即可，對于特殊問題需結合實際靈活處理，找準突破口。

圖2 能量流動中的數值計算公式

3.2 在食物鏈中能量計算的基本步驟 ①首先確定整個營養關系的每一個環節，明確已知與未知的關系；②其次通過已知中“至多、至少”等條件準確判斷能量傳遞效率；③三是設置未知，通過營養關系及比例，用已知表示未知。要看明白是低營養級的能量向高營養級流動時平均分配，還是高營養級的能量來源各途徑平均提供。若是前者需從低營養級開始逐步向高營養級推算；若是后者則需從高營養級開始向低營養級逆向推算。④最后要驗證結果是否符合逐級遞減規律。

4 生命中的能量

整個生命系統中的能量及其關系，包括宏觀的非生物界到生物界的轉化，生態系統中通過食物鏈的傳遞，生物個體對能量的利用以及細胞的能量代謝。生命系統中的能量關系可以概括為圖3。

圖3 生命系統中的能量