與能量流動相關(guān)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(wěn)態(tài)與環(huán)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(yǎng)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(fā)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(yǎng)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(yǎng)級的能量流動去向有四個：呼吸作用、下一營養(yǎng)級、分解者和未利用。結(jié)合這幾幅圖和相關(guān)文獻資料，可將能量流動的去向歸納為：一個營養(yǎng)級同化的能量=自身呼吸消耗的能量+被下一營養(yǎng)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(xiàn)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(yǎng)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(guān)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(shù)值來表示；光能被轉(zhuǎn)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(nèi)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(huán)境)；流入的能量是指該營養(yǎng)級的生物所攝食的食物經(jīng)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(shù)值上等于該營養(yǎng)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(yǎng)級(最高營養(yǎng)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(yǎng)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(shù)值計算

3.1 最值計算規(guī)律 最(多、少)值計算是能量流動中的數(shù)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(jié)合實際靈活處理，找準突破口。

圖2 能量流動中的數(shù)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(yǎng)關(guān)系的每一個環(huán)節(jié)，明確已知與未知的關(guān)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(shè)置未知，通過營養(yǎng)關(guān)系及比例，用已知表示未知。要看明白是低營養(yǎng)級的能量向高營養(yǎng)級流動時平均分配，還是高營養(yǎng)級的能量來源各途徑平均提供。若是前者需從低營養(yǎng)級開始逐步向高營養(yǎng)級推算；若是后者則需從高營養(yǎng)級開始向低營養(yǎng)級逆向推算。④最后要驗證結(jié)果是否符合逐級遞減規(guī)律。

4 生命中的能量

整個生命系統(tǒng)中的能量及其關(guān)系，包括宏觀的非生物界到生物界的轉(zhuǎn)化，生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)中的能量關(guān)系可以概括為圖3。

圖3 生命系統(tǒng)中的能量