王才芬

(山東省青島市城陽(yáng)第二高級(jí)中學(xué) 266107)

1 能量流動(dòng)的去向

人教版高中生物學(xué)教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中有3幅描述能量流動(dòng)過(guò)程的圖。其中顯示：食物鏈中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量首先有兩個(gè)去向：一部分通過(guò)自身呼吸作用以熱能形式散失；一部分儲(chǔ)存在有機(jī)物中用于自身的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)。而儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量又有兩個(gè)去向：一部分流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)；一部分流入分解者。另有一幅天然湖泊——賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)定量分析圖，圖中顯示各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)去向有四個(gè)：呼吸作用、下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)、分解者和未利用。結(jié)合這幾幅圖和相關(guān)文獻(xiàn)資料，可將能量流動(dòng)的去向歸納為：一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量=自身呼吸消耗的能量+被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(dòng)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(chǔ)存起來(lái)的能量。而最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)去向只有三個(gè)：呼吸作用、分解者、未利用。

圖1 能量流動(dòng)的去向

2 能量的攝入、流入、同化間的關(guān)系

對(duì)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(yáng)能；同化的能量是指綠色植物通過(guò)光合作用固定的太陽(yáng)能總量，其量化形式可用植物光合作用合成的有機(jī)物干重，或有機(jī)物蘊(yùn)含的能量數(shù)值來(lái)表示；光能被轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的化學(xué)能，也即意味著能量流入了植物。

對(duì)動(dòng)物(消費(fèi)者)而言，攝入量是指動(dòng)物攝入消化道的食物中所含的能量(注意不能把攝入量說(shuō)成是動(dòng)物攝入體內(nèi)的能量，因?yàn)橄琅c呼吸道等一樣都與外界相通，相對(duì)于機(jī)體來(lái)說(shuō)屬于外界環(huán)境)；流入的能量是指該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物所攝食的食物經(jīng)過(guò)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(yíng)養(yǎng)級(jí)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(yíng)養(yǎng)級(jí)(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外)四部分能量之和。沒(méi)有被消化吸收的食物殘?jiān)纫约S便的形式排出體外，其所含的能量仍屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(被捕食者)。所以，攝入量=同化量(流入量)+糞便量。

3 能量流動(dòng)中的數(shù)值計(jì)算

3.1 最值計(jì)算規(guī)律 最(多、少)值計(jì)算是能量流動(dòng)中的數(shù)值計(jì)算最常見(jiàn)的問(wèn)題，計(jì)算公式可歸納為圖2。對(duì)于常見(jiàn)的問(wèn)題按公式計(jì)算即可，對(duì)于特殊問(wèn)題需結(jié)合實(shí)際靈活處理，找準(zhǔn)突破口。

圖2 能量流動(dòng)中的數(shù)值計(jì)算公式

3.2 在食物鏈中能量計(jì)算的基本步驟 ①首先確定整個(gè)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系的每一個(gè)環(huán)節(jié)，明確已知與未知的關(guān)系；②其次通過(guò)已知中“至多、至少”等條件準(zhǔn)確判斷能量傳遞效率；③三是設(shè)置未知，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系及比例，用已知表示未知。要看明白是低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)流動(dòng)時(shí)平均分配，還是高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量來(lái)源各途徑平均提供。若是前者需從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)開(kāi)始逐步向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)推算；若是后者則需從高營(yíng)養(yǎng)級(jí)開(kāi)始向低營(yíng)養(yǎng)級(jí)逆向推算。④最后要驗(yàn)證結(jié)果是否符合逐級(jí)遞減規(guī)律。

4 生命中的能量

整個(gè)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(guò)食物鏈的傳遞，生物個(gè)體對(duì)能量的利用以及細(xì)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