馬欣

[摘要]能量流動(dòng)計(jì)算題，可利用公式“A×（傳遞效率）n =B”來(lái)進(jìn)行計(jì)算。在該公式中，A表示較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)消耗的能量，B表示較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量，n值為最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)與最低營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)的差值。此公式可在較短時(shí)間內(nèi)幫助學(xué)生正確、快速地解答能量流動(dòng)試題中的計(jì)算問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]能量流動(dòng)計(jì)算公式利用

[中圖分類號(hào)]G633.91[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]16746058（2015）140127

在“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”這一課中，涉及了能量的計(jì)算，解題時(shí)往往會(huì)考慮兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是傳遞效率的選取。是選20%的最高傳遞效率，還是選10%的最低傳遞效率？二是如果涉及多條食物鏈，是考慮是選最長(zhǎng)的食物鏈，還是最短的食物鏈？學(xué)生在做這類題時(shí)時(shí)常出錯(cuò)。因此，為了讓學(xué)生能在較短時(shí)間內(nèi)正確解答能量流動(dòng)試題中的計(jì)算問(wèn)題，可引導(dǎo)學(xué)生利用公式 “A×（傳遞效率）n =B”來(lái)進(jìn)行解題。在該公式中，A表示較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)消耗的能量，B表示較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量，n值為最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)與最低營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)的差值。下面就此公式的利用具體談一談。

一、 已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，求較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)消耗的能量

1.已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，求較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)至少（最少）消耗的能量

在解決這類問(wèn)題時(shí)，可將公式“A×（傳遞效率）n =B”搬出來(lái)。既然已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，說(shuō)明B是已知的，求A至少（最少）消耗的能量為多少。只有當(dāng)傳遞效率最高時(shí)，A的值才會(huì)至少（最少），所以此時(shí)傳遞效率應(yīng)選20%。如果有多條食物鏈，則食物鏈應(yīng)選最短的，食物鏈越短，損失的能量就越少，較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)消耗的能量才最少。

2.已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，求較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)至多（最多）消耗的能量

同理，要求A至多（最多）消耗的能量為多少，只有當(dāng)傳遞效率最低（即10%）時(shí)，A的值才會(huì)至多（最多）。

如果有多條食物鏈，食物鏈應(yīng)選最長(zhǎng)的，食物鏈越長(zhǎng)，損失的能量就越多，較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)消耗的能量才最多。

【例1】某生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)如圖1所示，若貓頭鷹體重每增加1kg，至少消耗甲的量約為（）;最多消耗甲的量約為（）。

圖1

A.1000kg B.44.5kg

C.25kgD.15kg

解析：本題涉及多條食物鏈，所以在考慮傳遞效率的同時(shí)，還得考慮食物鏈的選取。

本題第一問(wèn)屬于“已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，求較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)至少（最少）消耗的能量”類型，所以傳遞效率應(yīng)選最高20%，且應(yīng)選最短的食物鏈：甲→丙→貓頭鷹，故利用公式“A×（傳遞效率）n=B”可得A×（20%）2=1，即可得A=25kg。正確答案為：C。

第二問(wèn)屬于“已知較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，求較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)至多（最多）消耗的能量”類型，所以傳遞效率應(yīng)選最低10%，且應(yīng)選最長(zhǎng)的食物鏈?zhǔn)牵杭住摇堫^鷹或甲→乙→丁→貓頭鷹，故A×（10%）3=1，即A=1000kg。正確答案為：A。

二、已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，求較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量

1.已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，求較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)至少（最少）獲得的能量

利用公式“A×（傳遞效率）n =B”，已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，說(shuō)明公式中A為已知，較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量B值要至少（最少），只有當(dāng)傳遞效率最低，B值才最小，故此時(shí)傳遞效率應(yīng)選10%。如果有多條食物鏈，應(yīng)選最長(zhǎng)的食物鏈，食物鏈越長(zhǎng)，損失的能量越多，較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量才最少。

2.已知較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，求較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)至多（最多）獲得的能量

同理，利用公式“A×（傳遞效率）n =B”，只有當(dāng)傳遞效率為最高20%時(shí)，B值才會(huì)至多（最多）。如果有多條食物鏈，應(yīng)選最短的食物鏈，食物鏈越短，損失的能量就越少，較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)消耗的能量才最多。

【例2】一次地震后，太平洋某海域浮現(xiàn)出一座小島，隨著各種生物的不斷遷入，若干年后該小島也變得生機(jī)盎然，逐漸形成一個(gè)簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)。首先遷入的是甲種群，3年后遷入了丙、丁兩種生物，5年后遷入了戊種群，上述五種生物構(gòu)成的食物網(wǎng)如圖2所示。請(qǐng)據(jù)圖2回答下列問(wèn)題：

圖2

乙種群同化的能量為6×1010kJ，甲種群同化的能量為3×109kJ，戊種群同化的能量最少為kJ;戊種群同化的能量最多為kJ。

解析：首先乙種群的總能量是已知的6×1010kJ，要求戊種群獲得的能量最少，根據(jù)公式“A×（傳遞效率）n =B”及題意可知，公式中A是已知的，要求B值最小，傳遞效率只能取最低10%，選最長(zhǎng)的食物鏈：乙→丙→丁→戊。但此題中甲種群也從乙種群中獲得3×109kJ，所以在利用公式“A×（傳遞效率）n =B”計(jì)算時(shí)，A不能直接用6×1010kJ計(jì)算，因此還得再分析“乙→甲”這條食物鏈，設(shè)乙種群在“乙→甲”這條食物鏈中被消耗的能量為E1，剩余的為E2，甲種群同化的能量為3×109kJ，只有當(dāng)乙種群在“乙→甲”這條食物鏈中被消耗的能量越多，乙種群剩余的能量才最少，此時(shí)戊種群獲得的能量才最少，所以根據(jù)公式“A×（傳遞效率）n =B”，在“乙→甲”這條食物鏈中，傳遞效率選10%，即A×（10 %）1 =3×109kJ，解得A=3×1010kJ，即乙種群在“乙→甲”這條食物鏈中被消耗的能量E1為3×1010kJ，乙種群剩余的能量E2=6×1010kJ-3×1010kJ=3×1010kJ，所以利用上述公式計(jì)算戊種群從乙種群獲得的能量時(shí)，此時(shí)公式中的A用E2計(jì)算，所以3×1010kJ×（10%）3=3×107kJ，故戊種群同化的能量最少為3×107kJ。

同理，戊種群同化的能量要最多，從乙種群到戊種群要選最短的食物鏈：乙→丁→戊或乙→丙→戊。傳遞效率選用最高20%，同樣將乙種群的能量拆為兩份E1、E2，同理只有當(dāng)乙種群在“乙→甲”這條食物鏈中被消耗的能量E1最少，乙種群剩余的能量才最多，此時(shí)戊種群獲得的能量才最多，乙種群在“乙→甲”這條食物鏈中被消耗的能量為E1，剩余的為E2，只有當(dāng)E1最小，E2才最大，戊種群同化的能量才最大，所以E1×（20%）1=3×109kJ，解得E1=1.5×1010kJ，E2=E-E1=4.5×1010kJ，所以E2×（20%）2=4.5×1010kJ×（20%）2=1.8×109kJ，故戊種群同化的能量最多為1.8×109kJ。

（特約編輯安平）