能量流动中的摄入量和同化量.doc

能量流动中的摄入量和同化量及相关习题解析东莞中学生物科组 袁明珠摘要：能量流动是生态系统的重要功能之一，本文通过阐述生态系统能量流动中摄入量和同化量的定义，分析两者的区别与联系，结合习题突破本节教学中的难点。关键词：摄入量、同化量、粪便量、未利用的能量生态系统中各营养级的同化量是指什么？同化量、摄入量、粪便量三者有何关系？流入一个营养级的能量究竟是摄入量还是同化量？各营养级的能量的去路有哪些？等等这些是学生学习高中生物必修3第5章第2节生态系统的能量流动及相关习题时能以理解的问题。现将这些问题进行梳理希望有所帮助。对生态系统中的能量流动进行研究可以在种群、食物链和生态系统三个层次上进行。【1】必修3教材介绍的是在生态系统层次的研究，而一些能量流动的相关练习题则是在食物链层次上的。一 同化量同化量指某一营养级从外环境中得到的全部化学能。对生产者（一般为绿色植物）来说是指在光合作用中所固定的日光能，即总初级生产量(GP)。 对于消费者（一般为动物）来说，同化量表示消化道吸收的能量（吃进的食物不一定都能吸收）。对分解者（一般为腐生生物）来说是指细胞外产物的吸收能量。 二 摄入量 摄入量表示一个生物（生产者、消费者或腐食者）所摄取的能量；对植物来说摄入量代表被光合作用色素所吸收的日光能值。 “输入第一营养级的能量，一部分在生产者得呼吸作用中以热能的形式散失了；一部分用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中。构成植物体的有机物中的能量，一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来，另一部分则被初级消费者摄入体内，这样能量就流入了第二营养级。”【2】 即如图1所示 “能量流入第二营养级后，将发生图5-6所示的变化。”【2】从图中可以了解到同化量和摄入量的关系：初级消费者摄入的有机物中所含的能量粪便中有机物所含的能量=初级消费中同化的能量。这正符合消费者同化的能量解释。 三粪便量那么初级消费者产生的粪便中的能量哪里来的呢？初级消费者摄入生产者储存在体内的有机物后其中不能吸收消化的部分就形成了粪便，也就是生产者得尸体残骸，那么这一部分的能量就应该是属于第一营养级同化的能量中流行分解者的能量。以此类推次级消费者形成的粪便是属于初级消费者同化量中流向分解者的能量。即每一个营养级形成的粪便是属于上一个营养级同化的能量中流向分解者分解的能量。从以上分析我们可以得到每个营养级同化的能量的利用包括三个方面：自身呼吸消耗、随着遗体残骸被分解者分解利用、被下一个营养级同化。“所以生态系统中的能量流动过程，可以概括为图5-7”【2】初级消费者产生的粪便中含有的能量包括在生产者指向分解者的能量中，即箭头。流入下一个营养级的能量是同化量。四未利用的能量和各营养级能量的最终去路 美国生态学家林德曼关于赛达伯格湖的能量流动图解指出各营养级的能量去路还包括“未利用”，这一部分能量是指暂时储存在生物体内还未被利用的能量，但是从较长的时间范围上看，这部分能量也最终将会被自身呼吸消耗或被下一营养级和分解者利用。所以各营养级的能量去路最终是：自身呼吸消耗、被下一营养级同化、分解者利用。五相关练习题及分析1.（1999上海高考51题 ）下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级,数字均为实际测得的能量数,单位为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872百万千焦,但其中118761百万千焦的能量未被利用。请回答: (1)请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内,这部分能量是_ 所固定的太阳能。(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为_ %,从第二营养级到第三营养级的转化效率为_ % (3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是 _(4)由图可知,下个营养级不能得到上个营养级的全部能量,原因有:各营养级生物体内的大量能量被_ ;其次是上个营养级的部分能量_ ;还有少数能量被_ 利用。 参考答案：(1)A（111）；生产者；(2)13.5，20；(3)60；(4)呼吸作用消耗，未被下个营养级利用，分解者。将本题（2）、（3）两个小题及其参考答案相参照，可以看出图中A、B、C的括号内的数据，即分别为这三个营养级的同化量，同时也是流入各该营养级的总能量。2.（2002 广东高考41题）下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量（PnPg-R），R表示生物呼吸消耗的能量。 单位：102千焦/m2/年PgPnRA15.92.813.1B870.7369.4501.3C0.90.30.6D141.061.979.1E211.520.1191.4分析回答：（1）能量流动是从A、B、C、D中哪个营养级开始的？为什么？（2）该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是多少？（3）从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？为什么？参考答案：（1）B营养级含能量最多，是生产者。（2）57%（3）增加。该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和或答Pg（生产者的）R（所有生物的呼吸消耗）本题的第（2）小题答案的得出是第四营养级的Pg（0.9）除以第三营养级的Pg（15.9），然后再乘以100%，这也说明流入一个营养级的总能量就是该营养级的同化量。这两个例题清楚地说明流入某一营养级的能量到底是其同化量” 3. 右图表示某草原生态系统中能量流动图解，表示相关过程的能量数值。下列有关叙述正确的是A是流入该生态系统的总能量 B分解者获得的能量最少 C图中/的比值代表草兔的能量传递效率D和分别属于草和兔同化量的一部分参考答案：D 流入该生态系统的能量是草固定的太阳能=呼吸作用消耗的能量+被兔同化的能量和随着遗体残骸被分解者分解利用的能量，而不是所指的能量。 分解者不是食物链的组成成分，更不是图中所示食物链的最高营养级，所以不能得出分解者获得的能量最少。 是草到兔的能量，那么到底是同化量还是摄入量呢？从图中可以知道中的能量包括兔呼吸作用消耗的能量、随遗体残骸被分解者利用的能量和粪便中的能量，所以应该是兔子的摄入量，同理是狐的摄入量。能量的传递效率为相邻两个营养级同化量的比值，而同化量=摄入量-粪便量，所以草兔的能量传递效率为(-)/()。 和分别是兔和狐形成的粪便，属于他们上一个营养级即草和兔同化的能量的一部分。4.对一道高考题的质疑和思考（2009重庆理卷综5题）题图5是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物（j是未利用部分），方框大小表示使用量，下列叙述正确的是（）A. 进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B. 生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量C. 流向分解者的k可被生产者这直接吸收利用D. 流经该生态系统的物质和能量可循环利用参考答案是：B进入该生态系统的总能量是生产者光合作用固定的太阳能，也就是将CO2转换成的有机物总所含的能量，这些能量除了被各个营养级呼吸利用消耗（同时产生CO2）外，还包括被分解者分解利用和暂时未被利用的。所以A是错误的。能量是不能循环利用的，所以CD选项均是错误的。初级消费者级以上营养级的h+i+j+k不包括粪便量，所以推断各营养级的h+i+j+k为其同化的总能量，其中h为自身呼吸消耗的能量，i为被下一营养级同化的能量，j为未利用的能量，k为分解者分解的能量，所以生产者的i应该等于被消费者同化的有机物的能量。所以本题四个选项均错误，无正确答案。参考文献【1】 普通生态学 孙儒泳 李博 诸葛阳 尙玉昌 高等教育出版社【2】 高中生物必修3稳态与环境 人民教育出版社