有關生態系統的能量流動圖類試題的解題技巧

【摘 要】本文根據生態系統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

生態系統的能量流動作為生態系統重要功能之一，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，對本節內容的考查也常以這三個能量流動圖作為載體進行考查。現就此問題進行探討。

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“能量流經第二營養級示意圖”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

除了最高營養級外，這個公式對其他營養級均適用，從而得到生態系統能量流動圖（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，每一營養級總有一部分個體的能量既未被自身呼吸作用消耗，也未被下一營養級和分解者利用，而是積累在生物體內或以化學燃料的形式儲存起來，從而出現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級的同化量數值之比，即下一營養級同化量與本營養級同化量的百分比，針對的對象是相鄰兩個營養級的所有個體，不是兩個種群，也不是兩個個體。

2.某一營養級產生的糞便中的能量，屬于上一營養級同化的能量，而不屬于本營養級。

3.每一營養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）夯實基礎穩起步

〖例1〗（2014 年合肥高三質檢二第 6 題）如圖為能量流經某生態系統第二營養級的示意圖[單位為 J/（cm2·a）]，據圖分析，有關說法正確的是（ ）

A.該生態系統第一營養級同化的能量至少為 400

B.第二營養級用于生長、發育和繁殖的能量是 100

C.能量由第二營養級到第三營養級的傳遞效率是 20%

D.該生態系統第三營養級同化的能量是 15

〖簡析〗本題考查的是“一來二去”圖，容易得出 a 表示第二營養級的攝入量，能量值為 100；b 表示第二營養級同化量，能量值為 80；c 表示用于生長、發育和繁殖的能量，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）。由于第二營養級同化量的能量值為 80，按照公式：能量傳遞效率=（第二營養級同化量/第一營養級同化量）×100%=10%～20% 計算，至少需要第一營養級同化的能量為 80÷20%=400。圖中只給出第三營養級（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）如圖為草原生態系統的能量流動圖解模型，a、b、c 分別表示流入各營養級生物的能量，d、e、f 分別表示各營養級生物用于生長、發育和繁殖的能量，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級

D.第一營養級與第二營養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”圖的部分內容：同化量=用于生長、發育和繁殖的能量+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級遺體殘骸的能量，還包括下一營養級糞便中的能量（最高營養級除外）；二是能量傳遞效率是兩個相鄰營養級的同化量數值之比。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 為生產者固定的太陽能），下列敘述中不正確的是（ ）

A.生產者固定的總能量可表示為（A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2）

B.由第一營養級到第二營養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）如圖甲表示某生態系統的能量錐體圖，P 為生產者，Q1 為初級消費者，Q2 為次級消費者。現對圖中的各營養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系統的總能量

B.c1 表示初級消費者流入次級消費者的能量

C.b 和 d 之一可代表生產者傳遞給分解者的能量

D.初級消費者產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，使每一營養級能量分為五部分，咋一看圖容易感覺不知所措。其實只要理解流入生態系統的總能量是生產者固定的太陽能，本題就迎刃而解了。本年流入這個生態系統的總能量是 b+c+d+e，有四條去路，c、c1 作為相應下一營養級的四部分能量之和，表示相應營養級的同化量；已知 e、e1、e2 表示呼吸消耗量，則 b、d 系列表示相應營養級被分解者利用的能量和未被利用的能量。某營養級產生糞便中的能量屬于上一營養級同化的能量。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）。據圖分析，下列說法不正確的是（ ）

A.在這場地震中營養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.能量在第二營養級到第三營養級之間的傳遞效率為 15.6%

D.流經該生態系統的總能量是生產者固定的太陽能

〖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，這在計算流經該生態系統的總能量和各營養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。