能量沿食物链既不会被创造,也不会被消灭。某一营养级的能量只有一部分传到下一级,其余离开食物链,大部分变成热。你会在生态与能量流动中遇到它,既有计算题,也有“写出两个原因”的解释题。
为什么能量会在营养级之间损失?
先从光开始。到达植物的光能只有一小部分被捕获,而植物制造的养分中又有一部分被植物自己用掉。
在每一步进食中,能量通过以下方式损失:
- 呼吸作用。 生物释放能量来运动、生长和保持体温。其中大部分最终变成周围环境中的热。
- 没有被吃的部分。 消费者不会吃根、骨头、壳、毛或羽毛。
- 废物。 一部分食物没有被消化,以粪便排出。一部分能量随尿液离开。
损失的能量并没有消失。它进入环境或传给分解者(decomposer),这就是生态系统需要持续获得光能的原因。
怎样计算能量传递效率?
使用百分比公式:
传递的百分比 = 下一级的能量 ÷ 上一级的能量 × 100
永远除以较低的那一级,也就是能量来源的那一级。
例题
下表显示一条溪流食物链每平方米一年的能量(为练习而编的数据)。
| 营养级 | 生物 | 能量 / kJ |
|---|---|---|
| 生产者 | 藻类 | 12 000 |
| 初级消费者 | 蜉蝣幼虫 | 1 500 |
| 次级消费者 | 小鱼 | 180 |
计算能量从藻类传到蜉蝣幼虫的百分比,以及从蜉蝣幼虫传到小鱼的百分比。再说明藻类中有多少能量没有被传递。
第 1 步,藻类到蜉蝣幼虫: 1 500 ÷ 12 000 × 100 = 12.5%。
第 2 步,蜉蝣幼虫到小鱼: 180 ÷ 1 500 × 100 = 12%。
第 3 步,藻类中没有传递的能量: 12 000 − 1 500 = 10 500 kJ。
第 4 步,说明损失的原因: 一部分藻类没有被吃,一部分能量在藻类的呼吸作用中释放,被吃下的藻类中有一部分没有被幼虫消化。
反过来乘一遍检查第 1 步:12 000 的 12.5% = 0.125 × 12 000 = 1 500。第 2 步:1 500 的 12% = 0.12 × 1 500 = 180。两者都与表格相符。
要避开的错误
常见的失误是除错了数字,或者写出含糊的原因。
错误答案: “180 ÷ 12 000 × 100 = 1.5%。能量被用完了。”
学生除以了生产者的能量,而不是蜉蝣幼虫的能量,还写了“用完了”。
纠正分为两部分。
计算时,除以能量来源的那一级:180 ÷ 1 500。解释时,写出具体途径:能量通过呼吸作用以热的形式释放,或者留在没有被吃的部分和废物中。能量是被转移或散失到环境中,而不是用完了。
自我检测
1. 一条草地食物链中,草有 8 000 kJ,蚱蜢有 640 kJ。计算能量从草传到蚱蜢的百分比。
查看答案
640 ÷ 8 000 × 100 = 8%。检查:8 000 的 8% = 0.08 × 8 000 = 640。
2. 第 1 题中的蚱蜢把 48 kJ 传给青蛙。这是百分之几?与第一步相比如何?
查看答案
48 ÷ 640 × 100 = 7.5%。检查:0.075 × 640 = 48。它比 8% 略低,所以这一步传递的能量略少一些。
3. 写出两个原因,说明为什么植食动物体内的能量没有全部传给吃它的肉食动物。
查看答案
任意两点:植食动物的呼吸作用以热的形式释放能量;骨头或毛等部分没有被肉食动物吃掉;一部分能量随植食动物的粪便或尿液损失。
接下来学什么
接下来读如何解读食物网的变化,它把能量流动当作推理的一部分。呼吸作用方面的损失可以看气体交换与呼吸作用,也可以用练习题检验你的计算。
如果你会算效率,但写出的原因仍显单薄,这个情况值得在线上一对一生物补习中好好谈一谈。