生態(tài)系統(tǒng)能量流動考點中幾個易錯問題透析

生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)》的考試內(nèi)容及要求：(1)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(Ⅰ)(2)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基本規(guī)律及其應(yīng)用(Ⅱ)(3)生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞(Ⅱ)(4)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性(Ⅱ)，其中生態(tài)系統(tǒng)能量流動是高中生態(tài)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(xiàn)，是高考中的命題熱點。本文就該知識點專題復(fù)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(gòu)建稻一萍一魚生態(tài)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)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(nèi)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(tài)系統(tǒng)的能量流動圖(不考慮與人的聯(lián)系)圖1[分析]關(guān)鍵：起點──生產(chǎn)者固定太陽能渠道──食物鏈(網(wǎng))終點──以呼吸熱的形式散失二、生態(tài)系統(tǒng)能量流動的分析方法(1)定時不定量分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量能量在足夠長的時間內(nèi)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(yǎng)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(chǎn)者源源不斷地固定太陽能，以保證生態(tài)系統(tǒng)能正常存在。(2)定量定時分析：流入某一營養(yǎng)級的一定量能量在一定的時間內(nèi)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(yǎng)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(yǎng)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21942年，生態(tài)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(shù)據(jù)[能量單位是(焦/每平方厘米·年)]，據(jù)圖分析下列說法不正確的是()。圖2A.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是464.4J/cm2﹒aB.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(yǎng)級和分解者利用的能量C.此生態(tài)系統(tǒng)中能量從第一營養(yǎng)級傳遞到第二營養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)能量流動的識圖分析能力。生產(chǎn)者固定的太陽能是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，未利用的能量是指所存在的生物體體內(nèi)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(yǎng)級都有能量被呼吸消耗，并且上一營養(yǎng)級都有未被下一營養(yǎng)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(yǎng)級攝入但沒有同化的能量。本題答案D。三、生態(tài)系統(tǒng)能量的傳遞效率由于能量在營養(yǎng)級中的生物體中絕大多數(shù)以呼吸形式散失，所以生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞效率在相鄰兩個營養(yǎng)級之間是10%～20%，且為單向、逐級遞減。在練習中，發(fā)現(xiàn)學生對于教材中的能量傳遞效率存在以下混亂之處，現(xiàn)加以分析。1、生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞效率是特指兩個相鄰的營養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)簡圖，流入兔體內(nèi)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(yǎng)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(nèi)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(yǎng)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(shè)一頭大象在某段時間內(nèi)所同化的能量為107KJ，則這部分能量中可流入蜣螂體內(nèi)的約為()A.幾乎為0KJB.106KJC.2×106KJD.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(guān)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(gòu)成的食物網(wǎng)，如圖所示，且這兩個水池的生態(tài)系統(tǒng)在沒有人為干擾的情況下均達到相對穩(wěn)定平衡狀態(tài)。請據(jù)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(tǒng)能量從生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)選)某草原生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)如圖所示。(2)如果圖中草能提供10000KJ的能量，營養(yǎng)級間的能量傳遞效率為10%～20%，那么鷹占據(jù)的營養(yǎng)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(guān)能量傳遞的計算問題時，首先要確定食物鏈。設(shè)食物鏈為A→B→C→D，分情況討論：現(xiàn)實問題思路求解Ｄ營養(yǎng)級

凈增重Ｍ至少需要Ａ營養(yǎng)級多少Ｎ×（２０％）３＝Ｍ最多需要Ａ營養(yǎng)級多少Ｎ×（１０％）３＝ＭＡ營養(yǎng)級

凈增重ＮＤ營養(yǎng)級最多增重多少Ｎ×（２０％）３＝ＭＤ營養(yǎng)級至少增重多少Ｎ×（１０％）３＝Ｍ在某一食物網(wǎng)中，一個消費者往往同時占有多個營養(yǎng)級，當該消費者增加了某一值時，若要計算最少消耗生產(chǎn)者多少時，應(yīng)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(chǎn)者多少時，應(yīng)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(nóng)村建設(shè)中，某地通過新建沼氣池和植樹造林，構(gòu)建了新型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)(如圖6所示)。下列有關(guān)敘述正確的是()。圖6①在農(nóng)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(nóng)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(tài)系統(tǒng)的建立，提高了各營養(yǎng)級間的能量傳遞效率④該生態(tài)系統(tǒng)的建立，提高了能量利用效率A.①③B.②④C.①④D.①②③④[分析]生態(tài)農(nóng)業(yè)利用生物種群間的相互依存、相互制約關(guān)系，實現(xiàn)物質(zhì)的多級循環(huán)利用和能量的多級充分利用，產(chǎn)生的廢物少，污染小，提高了能量的利用率，但是生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率(10%～20%)不會因此改變，所以，上一個營養(yǎng)級能量多(或個體多)，下一個營養(yǎng)級獲得的總能量也相應(yīng)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(yǎng)的能量(W1)，被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)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(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一部分能量中，包括現(xiàn)存的植物體B1、流向分解者的C1、流向下一營養(yǎng)級的D1。在一個生態(tài)系統(tǒng)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(yǎng)級向第二營養(yǎng)級能量的傳遞效率等于D1/W1，約為10%～20