生態系統能量流動考點中幾個易錯問題透析

　　海南省近幾年高考生物學科考試說明──對《生態系統》的考試內容及要求：(1)生態系統的結構(Ⅰ)(2)生態系統中的物質循環和能量流動的基本規律及其應用(Ⅱ)(3)生態系統中的信息傳遞(Ⅱ)(4)生態系統的穩定性(Ⅱ)，其中生態系統能量流動是高中生態學知識中一個重要的考點，在歷年高考中都有不同題型出現，是高考中的命題熱點。本文就該知識點專題復習中學生容易出錯的幾個問題進行例題分析，以加深學生對該考點知識的理解。

　　一、能量流動的過程──繪制能量流動圖

　　例1(2007年廣東卷)近年來在防治稻田蟲害方面進行了多種嘗試，如①構建稻一萍一魚生態系統，在該系統中，雖有危害水稻的病菌、害蟲和雜草，但魚的活動可起到除蟲、松土和增氧的作用，紅萍葉片內的藍藻固氮可促進紅萍和水稻生長;

　　(4)畫出稻一萍一魚生態系統的能量流動圖(不考慮與人的聯系)

　　圖1

　　[分析]關鍵：起點──生產者固定太陽能

　　渠道──食物鏈(網)

　　終點──以呼吸熱的形式散失

　　二、生態系統能量流動的分析方法

　　(1)定時不定量分析：流入某一營養級的一定量能量在足夠長的時間內的去路可有三條：①自身呼吸消耗，占絕大部分;②流入下一營養級;③被分解者分解利用。但這一定量的能量不管如何傳遞，最終都以熱能的形式從生物群落中散失(符合能量守恒定律)，生產者源源不斷地固定太陽能，以保證生態系統能正常存在。

　　(2)定量定時分析：流入某一營養級的一定量能量在一定的時間內的去路可有四條：①自身呼吸消耗，占絕大部分;②流入下一營養級;③被分解者分解利用;④未利用，即未被自身呼吸消耗，也沒有被下一營養級和分解者利用的。如果以年為單位，④中的能量將被保留到下一年。

　　例2　1942年，生態學家林德曼對一個天然湖泊──賽達伯格湖的能量流動進行了定量分析，得出了圖1所示的數據[能量單位是(焦/每平方厘米·年)]，據圖分析下列說法不正確的是(　　)。

　　圖2

　　A.流經生態系統的總能量是464.4J/cm2﹒a

　　B.圖中“未利用”的能量是指未被自身呼吸消耗，也未被后一營養級和分解者利用的能量

　　C.此生態系統中能量從第一營養級傳遞到第二營養級傳遞效率是13.52%

　　D.圖中的2.1是指植食性動物遺體殘骸中蘊含的能量

　　[分析]　本題考查學生對生態系統能量流動的識圖分析能力。生產者固定的太陽能是流經該生態系統的總能量，未利用的能量是指所存在的生物體體內儲存的能量及殘骸、遺體、糞便中未被分解者利用的能量，由于每一營養級都有能量被呼吸消耗，并且上一營養級都有未被下一營養級利用的個體。所以，能量流動是逐級遞減的，由于食物鏈的方向是單一的，故能量流動的方向也是單一的。圖中的“2.1”是指植食性動物的遺體、殘骸中被分解者利用的能量和被下一營養級攝入但沒有同化的能量。本題答案D。

　　三、生態系統能量的傳遞效率

　　由于能量在營養級中的生物體中絕大多數以呼吸形式散失，所以生態系統中的能量傳遞效率在相鄰兩個營養級之間是10%～20%，且為單向、逐級遞減。在練習中，發現學生對于教材中的能量傳遞效率存在以下混亂之處，現加以分析。

　　1、生態系統中的能量傳遞效率是特指兩個相鄰的營養級之間的傳遞效率，不是生物個體之間的

　　例3　圖3所示是某溫帶草原生態系統食物網簡圖，流入兔體內的能量至少占綠色植物總能量的(　　)。

　　A.10%　　 B.20%

　　C.10%～20%　　 D.無法確定

　　圖3

　　[分析]　第二營養級的生物個體包括兔、鼠、食草籽鳥、食草昆蟲四種動物，它們共同擁有的能量占綠色植物的10%，流入兔體內的能量不會達到綠色植物總能量的10%。本題答案D。

　　2、相鄰營養級間的能量傳遞不包括流向分解者部分

　　例4 大象是植食性動物，有一種蜣螂則專以象糞為食，設一頭大象在某段時間內所同化的能量為107 KJ，則這部分能量中可流入蜣螂體內的約為(　　　)

　　A.　幾乎為0KJ　　　 B.　106KJ

　　C.　2×106KJ　　　　 D.　3×106KJ

　　[分析]　大象同化的能量=大象攝取的能量-大象糞便的能量，所以，蜣螂以大象糞便為食，蜣螂沒有獲得大象同化的能量。本題答案A。

　　3、有關能量流動的“極值”的計算

　　例5(2008?海南高考)甲、乙兩個水池中各有由5個物種構成的食物網，如圖所示，且這兩個水池的生態系統在沒有人為干擾的情況下均達到相對穩定平衡狀態。請據圖回答：

　　圖4

　　(2)假如鯽魚的1/4食物來自綠藻，1/2來自輪蟲，且該系統能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%。如果鯽魚種群增加的能量為200kJ，那么其中來自綠藻和輪蟲的能量分別為 kJ和 kJ。

　　[分析](2)如果鯽魚種群增加的能量為200KJ，來自綠藻提供的就是50KJ，從生產者到消費者的傳遞效率為10%，那么需要綠藻500KJ;其中輪蟲提供的就是100KJ，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%，那么就需要輪蟲500KJ。

　　例6(2011年山東卷，節選)某草原生態系統的食物網如圖所示。

　　(2)如果圖中草能提供10000KJ的能量，營養級間的能量傳遞效率為10% ～ 20%，那么鷹占據的營養級能得到的最低和最高能量值分為是___10___KJ和___400_KJ。

　　圖5

　　[分析]在解決有關能量傳遞的計算問題時，首先要確定食物鏈。
　　設食物鏈為A→B→C→D，分情況討論：
 

 
　　在某一食物網中，一個消費者往往同時占有多個營養級，當該消費者增加了某一值時，若要計算最少消耗生產者多少時，應選最短的食物鏈和最大傳遞效率20%進行計算;若要計算最多消耗生產者多少時，應選最長的食物鏈和最小傳遞效率10%進行計算。

　　四、提高能量利用率不等同于提高能量傳遞效率

　　例7　在社會主義新農村建設中，某地通過新建沼氣池和植樹造林，構建了新型農業生態系統(如圖6所示)。下列有關敘述正確的是(　　)。

　　圖6

　　①在農作物→家禽、家畜→人這條食物鏈中，家禽、家畜含有的能量越多，人獲得的能量越多

　　②在農作物→家禽、家畜→人這條食物鏈中，家禽、家畜含有的能量越多，人獲得的能量越少

　　③該生態系統的建立，提高了各營養級間的能量傳遞效率

　　④該生態系統的建立，提高了能量利用效率

　　A.①③　　 B.②④

　　C.①④　　 D.①②③④

　　[分析]生態農業利用生物種群間的相互依存、相互制約關系，實現物質的多級循環利用和能量的多級充分利用，產生的廢物少，污染小，提高了能量的利用率，但是生態系統的能量傳遞效率(10%～20%)不會因此改變，所以，上一個營養級能量多(或個體多)，下一個營養級獲得的總能量也相應增加。本題答案C。

　　五、利用“拼圖法”巧解能量流動中的難點：

　　輸入第一營養的能量(W1)，被分為兩部分：一部分在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1)，一部分則用于生產者的生長、發育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一部分能量中，包括現存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一營養級的D1。在一個生態系統中，所有生物的總能量都來自于W1，所有生物總能量之和小于W1(呼吸作用消耗的緣故)。從第一營養級向第二營養級能量的傳遞效率等于D1/W1，約為10%～20%。

　　在生物高考復習中，由于新課程的信息量增大，復習難度加大，因此高中生所要用的復習方法必須建立在既能熟練掌握已有知識又能再度提高認知水平與能力的雙重目標的基礎上，才能適應新形勢下的高考要求和解題的思維方式，在教學中注重調動學生進行自主探索、啟發、引導學生去感悟有關科學在實際問題中的應用，才能實現知識向能力的轉化。