海南省近幾年高考生物學(xué)科考試說(shuō)明──對(duì)《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(dòng)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(dòng)是高中生態(tài)學(xué)知識(shí)中一個(gè)重要的考點(diǎn)，在歷年高考中都有不同題型出現(xiàn)，是高考中的命題熱點(diǎn)。本文就該知識(shí)點(diǎn)專題復(fù)習(xí)中學(xué)生容易出錯(cuò)的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行例題分析，以加深學(xué)生對(duì)該考點(diǎn)知識(shí)的理解。

　　一、能量流動(dòng)的過(guò)程──繪制能量流動(dòng)圖

　　例1(2007年廣東卷)近年來(lái)在防治稻田蟲害方面進(jìn)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(dòng)可起到除蟲、松土和增氧的作用，紅萍葉片內(nèi)的藍(lán)藻固氮可促進(jìn)紅萍和水稻生長(zhǎng);

　　(4)畫出稻一萍一魚生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖(不考慮與人的聯(lián)系)

　　圖1

　　[分析]關(guān)鍵：起點(diǎn)──生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能

　　渠道──食物鏈(網(wǎng))

　　終點(diǎn)──以呼吸熱的形式散失

　　二、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的分析方法

　　(1)定時(shí)不定量分析：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一定量能量在足夠長(zhǎng)的時(shí)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(yíng)養(yǎng)級(jí);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(yáng)能，以保證生態(tài)系統(tǒng)能正常存在。

　　(2)定量定時(shí)分析：流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的一定量能量在一定的時(shí)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(yíng)養(yǎng)級(jí);③被分解者分解利用;④未利用，即未被自身呼吸消耗，也沒(méi)有被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(tài)學(xué)家林德曼對(duì)一個(gè)天然湖泊──賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)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(shuō)法不正確的是(　　)。

　　圖2

　　A.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量

　　C.此生態(tài)系統(tǒng)中能量從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞效率是13.52%

　　D.圖中的2.1是指植食性動(dòng)物遺體殘骸中蘊(yùn)含的能量

　　[分析]　本題考查學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的識(shí)圖分析能力。生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)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(chǔ)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(yíng)養(yǎng)級(jí)都有能量被呼吸消耗，并且上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)都有未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用的個(gè)體。所以，能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的，由于食物鏈的方向是單一的，故能量流動(dòng)的方向也是單一的。圖中的“2.1”是指植食性動(dòng)物的遺體、殘骸中被分解者利用的能量和被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入但沒(méi)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(yíng)養(yǎng)級(jí)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(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間是10%～20%，且為單向、逐級(jí)遞減。在練習(xí)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)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(gè)相鄰的營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率，不是生物個(gè)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(jiǎn)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(wú)法確定

　　圖3

　　[分析]　第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體包括兔、鼠、食草籽鳥(niǎo)、食草昆蟲四種動(dòng)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(huì)達(dá)到綠色植物總能量的10%。本題答案D。

　　2、相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(dòng)物，有一種蜣螂則專以象糞為食，設(shè)一頭大象在某段時(shí)間內(nèi)所同化的能量為107 KJ，則這部分能量中可流入蜣螂體內(nèi)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(méi)有獲得大象同化的能量。本題答案A。

　　3、有關(guān)能量流動(dòng)的“極值”的計(jì)算

　　例5(2008?海南高考)甲、乙兩個(gè)水池中各有由5個(gè)物種構(gòu)成的食物網(wǎng)，如圖所示，且這兩個(gè)水池的生態(tài)系統(tǒng)在沒(méi)有人為干擾的情況下均達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。請(qǐng)據(jù)圖回答：

　　圖4

　　(2)假如鯽魚的1/4食物來(lái)自綠藻，1/2來(lái)自輪蟲，且該系統(tǒng)能量從生產(chǎn)者到消費(fèi)者的傳遞效率為10%，從消費(fèi)者到消費(fèi)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(lái)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(lái)自綠藻提供的就是50KJ，從生產(chǎn)者到消費(fèi)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(fèi)者到消費(fèi)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(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率為10% ～ 20%，那么鷹占據(jù)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(jì)算問(wèn)題時(shí)，首先要確定食物鏈。
　　設(shè)食物鏈為A→B→C→D，分情況討論：
 

 
　　在某一食物網(wǎng)中，一個(gè)消費(fèi)者往往同時(shí)占有多個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，當(dāng)該消費(fèi)者增加了某一值時(shí)，若要計(jì)算最少消耗生產(chǎn)者多少時(shí)，應(yīng)選最短的食物鏈和最大傳遞效率20%進(jìn)行計(jì)算;若要計(jì)算最多消耗生產(chǎn)者多少時(shí)，應(yīng)選最長(zhǎng)的食物鏈和最小傳遞效率10%進(jìn)行計(jì)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(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，某地通過(guò)新建沼氣池和植樹(shù)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6

　　①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

　?、谠谵r(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(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率

　?、茉撋鷳B(tài)系統(tǒng)的建立，提高了能量利用效率

　　A.①③　　 B.②④

　　C.①④　　 D.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(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)循環(huán)利用和能量的多級(jí)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(huì)因此改變，所以，上一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量多(或個(gè)體多)，下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(dòng)中的難點(diǎn)：

　　輸入第一營(yíng)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(zhǎng)、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(yíng)養(yǎng)級(jí)的D1。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，所有生物的總能量都來(lái)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(yíng)養(yǎng)級(jí)向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的傳遞效率等于D1/W1，約為10%～20%。

　　在生物高考復(fù)習(xí)中，由于新課程的信息量增大，復(fù)習(xí)難度加大，因此高中生所要用的復(fù)習(xí)方法必須建立在既能熟練掌握已有知識(shí)又能再度提高認(rèn)知水平與能力的雙重目標(biāo)的基礎(chǔ)上，才能適應(yīng)新形勢(shì)下的高考要求和解題的思維方式，在教學(xué)中注重調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行自主探索、啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生去感悟有關(guān)科學(xué)在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。