有關(guān)能量流動的疑難剖析

1、有關(guān)能量流動的疑難剖析在對中學(xué)生物教學(xué)論壇、生物教學(xué)QQ群中調(diào)查發(fā)現(xiàn)，99%的教師對能量流動的理解存在錯誤和爭議。翻閱各種教學(xué)輔導(dǎo)資料，也會發(fā)現(xiàn)對能量流動的相關(guān)講解和試題也存在錯誤?，F(xiàn)對能量流動的錯誤及爭議的形成原因及相應(yīng)的正確理解進展剖析。1 對能量流動存在錯誤理解圖1是生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖，圖中箭頭1是指從消費者流入初級消費的能量。對箭頭1所代表的能量誤認為是同化量，正確的應(yīng)該是攝入量。為什么會普遍出現(xiàn)錯誤的理解呢？生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖在各個教材中均有，并且圖示模型完全一樣，人教版舊版必修二P89上指出：“被植食性動物攝入體內(nèi)的能量，有一小部分存在于動物排出的糞便中，其余大部分那么被動

2、物體所同化。這樣，能量就從第一營養(yǎng)級流入了第二營養(yǎng)級。這個描繪均認為圖中箭頭1是代表同化量。原來教材的描繪在人們頭腦中形成了根深蒂固的觀點，很多教師認為箭頭1是代表同化量。如今使用的人教版教材對此描繪進展了相應(yīng)改動。圖2是人教版教材?穩(wěn)態(tài)與環(huán)境?有關(guān)能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖。既然圖示是“能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的過程，那么能量流動就有來源、起點、動向等。能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的起點應(yīng)該是圖中“初級消費者攝入這個方框，而不是“初級消費者同化這個方框。所以從圖示內(nèi)容來看，流經(jīng)第二營養(yǎng)級的能量是攝入量而不是同化量。人教版教材的相應(yīng)的文字表達如下：“構(gòu)成植物體的有機物中的能量，一部分隨著殘枝敗葉等被分解者分解而

3、釋放出來；另一部分那么被初級消費者攝入體內(nèi)，這樣，能量就從第一營養(yǎng)級流入第二營養(yǎng)級。能量流入第二營養(yǎng)級后，將發(fā)生圖5-6所示的變化。仔細閱讀圖示及文字內(nèi)容，可以得出，流入第二營養(yǎng)級的能量就是初級消費者攝入體內(nèi)的能量，而不是初級消費者同化量，也就是說流入量就是攝入量。而流入第二營養(yǎng)級的能量去向有三： 自身呼吸消耗，轉(zhuǎn)化為其他形式的能量和熱能； 流向下一營養(yǎng)級； 遺體、殘骸、糞便等被分解者分解。再從重慶2021年高考第5題來分析，流入下一營養(yǎng)級的能量也應(yīng)該是攝入量。圖3是某森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向示意圖，h、i、j、k表示不同用途的有機物j是未利用部分，方框大小表示使用量。以下表達正確的選項是

4、A. 進入該生態(tài)系統(tǒng)的CO2量與各h產(chǎn)生的CO2總量相等B. 消費者中i的量大于被初級消費者同化的有機物量C. 流向分解者的k可被消費者直接吸收利用D. 流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量可循環(huán)利用解析：該題的答案是B。此題給出了某森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向模型，從模型來看，每個營養(yǎng)的物質(zhì)和能量有4個去向：即h、i、j、k。h表示呼吸消耗量，i表示攝入量，j是未利用部分，k表示分解者分解部分。試題給出的這個模型實際上是教材生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖的一個變式，只是教材生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖是定量不定時分析的結(jié)果，而試題的模型實際上是定量定時分析的結(jié)果，所以，在模型中是未利用部分?？茖W(xué)的東西來不得半點的虛假

5、，教材內(nèi)容的改變是使知識更加科學(xué)合理，而教師對改變了的東西卻視而不見，或見到后而不承受，仍然以原來不準確或者不科學(xué)的東西傳授給學(xué)生，這是不應(yīng)該的。雖然新舊教材的變化過程中，很多教輔資料題目和講解是按老教材的內(nèi)容編寫的，但教師不能以教輔資料為準，要以教材為根據(jù)。2 對能量傳遞效率存在合理爭論能量傳遞效率是相鄰兩個營養(yǎng)級間同化量之比值，還是攝入量之比值存在著不同的觀點。2.1 不同教材及教參中的觀點人教版教材及教參認為能量傳遞效率是相鄰兩個營養(yǎng)級間攝入量之比值。能量傳遞效率是通過分析賽達伯格湖的能量流動圖解得出的，圖4是現(xiàn)行人教版教材及教參對賽達伯格湖的能量流動的相關(guān)分析。圖4數(shù)字為能量數(shù)值，單位

6、是J/cm20鸻。圖中“未固定是指未被固定的太陽能，“未利用是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的能量。為研究方便起見，這里將肉食性動物作為一個營養(yǎng)級。將圖4中的數(shù)據(jù)整理如表1。2.2 高校教材的不同觀點筆者在查閱了各種生態(tài)學(xué)高校教材時發(fā)現(xiàn)，對林德曼所研究賽達伯格湖的能量流動圖解中的植食性動物62.8 J/cm20鸻，往往都用了“吃入或者“吃掉一詞進展描繪，也就是流入下一個營養(yǎng)級的能量是代表的是攝入量，而非同化量。林德曼效率相當于同化效率、消費效率和消費效率的乘積。Le=××即林德曼效率=n+1營養(yǎng)級攝取的食物/n營養(yǎng)級攝取的食物。但各種版本的生態(tài)學(xué)在描繪了林德曼定律的本初含義后，往往又指出“也有學(xué)者把營養(yǎng)級之間的同化量的比值，即An+1/An視為標準效率。3 高考試題中的觀點能量從田鼠傳遞到鼬的效率是_。解析：能量從田鼠傳遞到鼬的效率是2.25×107÷7.50×108=3%。答案3%是按