生态系统中有关能量流动常见题型解题技巧

【摘 要】本文基于生态系统的能量流动规律，归纳生态系统中能量流动有关计算的四种题型，并总结分析出不同题目的解题技巧。

【关键词】高中生物 能量流动 解题技巧

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2018）03B-0161-02

生态系统的能量流动在高中生物中占有重要的地位。有关能量流动的计算，高考考查较为频繁，且题型多变，因此在解题过程中需要掌握一定的解题技巧。只有这样，才能提高解题效率和能力。下面就几种题型进行探讨。

一、食物链（网）型

1.高中生物人教版必修 3 提到，能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动。

〖例 1〗若食物链甲→乙→丙，讨论下列问题：

①已知丙营养级获得的能量为 M，则至少需要甲营养级的能量为多少？最多需要甲营养级的能量为多少？

②已知甲营养级的能量为 N，则丙营养级获得的能量最多为多少？最少的能量为多少？

〖解析〗在分析此类题目时候，首先要清楚，如果没有特殊说明的情况下，能量传递的效率就以 10% 或 20% 来计算。解题时注意题目中是否含有“最多”“最少”“至少”等关键词，以便判断是使用 10% 还是 20% 來解题。在①中，已知丙营养级的能量，求需要甲营养级多少。可以这样思考，如果需要消耗甲最少，那么传递效率应该最大才会消耗少，所以按 20% 来计算；如果消耗甲最多的话，说明传递效率低，应该用 10% 来计算。因此算出至少需要甲营养级的能量=M÷（20%）2，最多需要甲营养级的能量=M÷（10%）2。同理求出②中丙要从甲获得的最多的能量，应该按照 20% 来算，即为 N×（20%）2；获得的能量最少，则按 10% 来算，即 N×（10%）2。

2.在食物网分析中，已经确定了是“最多”还是“最少”时，还需要考虑的是：如果食物链越长，最高营养级获得的能量越少；生物间的捕食关系越复杂，生态系统消耗的能量就越多，传递到最高营养级获得的能量也就越少。总结规律如下：

①已知生产者能量，求消费者能量，用乘法来算。消费者想要获得能量最多，应该选最短的食物链，乘以 20% 即可；所获得能量最少，选最长的食物链，乘以 20%。

②已知消费者能量，求生产者能量，用除法来算。消耗生产者最多的能量，应该选最长的食物链，除以 10% 即可；消耗生产者最少的能量，应该选最短食物链，除以 10%。

3.如果在食物网中，某一生物从上一营养级获得的能量并不只是由一种生物提供，而且从各生物获得能量比例不等。遇到此类题型的时候，解题思路为：把食物网拆开分成食物链，单独计算每条食物链中需要求的能量，然后再合并起来。

〖例 2〗（2014·邢台月考） 在如图所示的食物网中，若使 C 体重增加 x，已知其食用 B 所占的比例为 a，则至少需要的生产者 A 为 y，求 x 与 y 的关系。

〖解析〗从题目所给的食物网可知，该食物网由两条食物链构成，可以将此食物网拆分为 A1→B→C 和 A2→C。若 C 食用 B 所占的比例为 a，那么食用 A2 所占的比例为（1-a），单独把两条食物链所需要的 A 算出。因为有“至少”关键词，所以其效率为 20%。计算过程如下：

从而得出 A（y）=A1+A2，即 y=25xa+5x（1-a）=20xa+5x。

二、列表型

列表型的这类题目，常考的就是根据表格数据，写出食物链（网）。这类题目难度系数并不大，需要掌握的是能量流动的特点。

〖例 3〗（江宁 期考）根据如表 1 数据，写出食物链。

〖解析〗在一个生态系统中，总是有一部分会被捕食，一部分逃脱，被捕食的那部分，也不可能被完全消化吸收，再加上自身呼吸消耗等原因，能量流动的特点为单向流动、逐级递减，也就是说，越高营养级，获得的能量就越少。那么，作为第一营养级的生产者，获得的能量应该是最多的，由表 1 可知，B 所含的能量最多，应该为第一营养级即生产者，C 获得的能量最少，为最高营养级，表 1 所体现出来的食物链可以表示为：B→D→A→C。此类型的题目在高考中也出现过。

〖例 4〗（2014·新课标 Ⅱ）某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊 5 个种群（如表 2）。调查得知，该生态系统有 4 个营养级，营养级之间的能量传效率为 10%～20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。请画出该生态系统中的食物网。

〖解析〗在表 2 中，戊所含有的能量是最多的，应该为生产者，与表 1 不同的是，表 2 中乙和丙的能量值差距不大，并且从题目可知，该生态系统只有 4 个营养级。5 个种群，却只有 4 个营养级，必定有 2 个种群是处在同一个营养级上，那么哪两个才是同一个营养级的呢？当然是能量相差不大的乙和丙。因此，该生态系统的食物网可以用下面图 1 表示：

三、能量流经某一营养级型

在高中生物人教版必修 3 第 94 页的图 5-6，就给出了能量流经第二营养级的示意图。可以用简单的文字对图形加以叙述：初级消费者摄入的能量，一部分经消化吸收作为同化量，同化量也称为流入量，另一部分是食物残渣等未经同化，随粪便排出。因此，摄入量=同化量+粪便中能量。初级消费者同化的这一部分能量，很大一部分在呼吸作用中以热能形式散失掉了，一部分用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动。他们之间的关系为：同化量=呼吸作用散失+用于生长发育、繁殖。因为在生态系统中存在捕食关系，所以用于生长发育、繁殖的这一部分能量一方面会随着捕食关系流入下一营养级，暂时未流入下一营养级的能量，最终被分解者分解。所以同化量又可以表示为：同化量=呼吸作用散失+流入下一营养级+分解者分解。见人教版必修 3 第 94 页图 5-7。

〖例 5〗补充下列能量流动过程图解（图 2）

〖解析〗學生碰到此种类型的题目时候，脑海中一定要有各种能量之间的关系，然后再把各种关系套入过程图解中，便能很快写出各字母所代表的含义。即 A 为同化量，B 是呼吸作用散失，C 为流入下一营养级。

四、能量变化型

要了解一个生态系统中能量的变化和传递效率，就需要对这个生态系统进行分析。

高中生物人教版必修 3 中，美国生态学家林德曼就对赛达伯格湖进行定量分析，构建能量流动图如图 3 所示。

图中明确表示出各营养级之间能量的变化，从图中可知，生产者固定的太阳能为 464.6，也就是生产者的同化量。根据前述第三种情况，下列等式就应该成立：同化量（464.6）=呼吸作用散失（96.3）+流入下一营养级（62.8）+分解者分解（12.5），可是等式的右边三项加起来的值为 171.6，并不等于左边的 464.6。两者之间的差值为 293，恰好是由生产者指出去的第四个箭头，即未利用途径。这就是所谓的定量定时分析，在规定的时间内，有一部分能量并没有被自身呼吸消耗，既没有流入下一营养级，又没有被分解者分解。从而出现了暂时的未利用。当然，如果是进行定量不定时分析，也就是时间足够长的情况下，最终能量的去路就只有三条途径。不管是定量定时，还是定量不定时，解题的原则就只有一个：输入的能量=输出的能量。通俗来讲，就是指入的箭头数值=指出去箭头数值之和。并且，箭头指向下一营养级箭头上数值即表示同化量，营养级之间能量传递效率的计算公式为：

（下一营养级同化量÷上一营养级同化量）×100%

〖例 6〗（2013·仁寿县模拟）如图是某人工生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量变化值[单位为 103 kJ/（m2·y）]。

在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率为

〖解析〗要求第二营养级到第三营养级的传递效率，就必须知道两个营养级的同化量。第二营养级只有两个箭头指入，生产者的流入和补偿输入，就是生产者的同化量为 16。根据指入的箭头数值=指出去箭头数值之和，指出去四个箭头：4 以热能的形式散失、9 为利用、0.5 流入分解者、未知流入下一营养级。便可得出流入下一营养级的是：16-4-9-0.5=2.5，第二营养级流入第三营养级的能量为 2.5。第三营养级的补偿输入为 5，但是这一部分能量并不是从第二营养级流入的，因此计算第二营养级到第三营养级的传递效率就用 2.5÷16 即可。

综上所述，虽然关于能量流动的题型有很多，但终究是万变不离其宗，只要掌握了规律方法，注重总结归纳，当碰到这类型题目时便能迎刃而解。

【基金项目】本文属广西教育科学“十二五”规划课题“新课改背景下高中生物微课设计与制作及应用研究”（2015A014）。

【作者简介】杨黎黎（1990— ），女，大学本科，中学二级教师，贺州高级中学教师。

（责编 卢建龙）