理應先“轉化”而后“傳遞”

【摘 要】在引用人教版高中生物教材所給生態系統的能量流動定義的基礎上，通過對定義中動詞的解釋和對生態系統的能量流動過程的系統論分析，對生態系統的能量流動的定義進行分析，以期與學界同仁共同探討。

【關鍵詞】系統論 系統 生態系統 能量流動

【中圖分類號】G634 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）18-0032-02

生態系統的能量流動為生態系統的各種運動提供著動力，如果一個生態系統在一段較長時期內沒有能量輸入，這個生態系統就會崩潰。由此可見，能量流動對維持生態系統的穩定有著重大意義。然而，筆者認為人教版高中教材《生物3必修穩態與環境》（下文簡稱教材）所給生態系統的能量流動的定義不是十分嚴謹，本文在引用教材所給定義的基礎上對其進行分析并提出修改建議，以期與學界同仁共同探討。

一 生態系統能量流動的定義

教材首先介紹了生態系統的概念和基本結構，為后續介紹生態系統的能量流動和物質循環做好鋪墊。然后依據生態系統基本結構中食物鏈和食物網的知識指出，一切生命活動都伴隨著能量的變化，沒有能量的輸入也就沒有生命和生態系統，進而給出了生態系統的能量流動的定義：生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，稱為生態系統的能量流動。然后介紹了能量流動的過程和特點以及研究能量流動的實踐意義。

二 對生態系統的能量流動定義的分析及修改建議

從教材所給生態系統的能量流動的定義我們可以發現，該定義的關鍵詞是描述生態系統能量流動過程的四個動詞“輸入、傳遞、轉化和散失”，用這四個動詞將生態系統的能量流動情況進行描述便可得到生態系統的能量流動的定義。因此，筆者嘗試從這四個動詞的本意入手，基于系統論的基本觀點對生態系統的能量流動過程進行分析，并提出對生態系統的能量流動定義的修改建議。

1.對生態系統的能量流動定義中動詞的解釋

為了分析生態系統的能量流動的定義，筆者專門查閱了由中國社會科學院語言研究所詞典編輯室編、由商務印書館于2003年出版的《現代漢語詞典》（下文簡稱詞典）。詞典將“輸入”解釋為：（1）從外部送到內部；（2）商品或資本從國外進入某一國；（3）科學技術上指能量、信號等進入某機構或裝置。詞典將“傳遞”解釋為：一個接一個送過去，輾轉遞送。詞典將“轉化”解釋為：（1）轉變，改變；（2）矛盾的雙方經過斗爭，在一定條件下，各自向著和自己相反的方面轉變，向著對立方面所處的地位轉變。詞典將“散失”解釋為：（1）分散遺失；（2）（水分等）消散失去。

2.對生態系統的能量流動過程的系統論分析

教材首先運用示意圖介紹了能量流經一個種群的情況，然后運用能量流經第二營養級示意圖將視野從能量流經種群的情況拓寬到能量流經營養級的情況，再運用生態系統能量流動示意圖介紹了生態系統的能量流動情況。這種從小到大的介紹方法符合學生的認知規律，有利于學生通過“螺旋上升”來建構自己的認知結構。然而，從這三個層次的能量流動情況來看，無論將一個種群、一個營養級還是一個生態系統看作一個開放系統，系統的能量流動都首先要有能量的“輸入（從系統外部送到系統內部）”，否則也就沒有生命和生態系統；能量的“散失（分散遺失）”貫穿整個能量流動過程；然而，就能量的“傳遞”和“轉化”而言，筆者認為，能量的“轉化（轉變為本種群或本營養級的能量）”應該在能量的“傳遞（一個種群接一個

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* 本文得到了寧夏大學大學生創新創業訓練計劃項目的資助（編號：2015ZHB33）

種群或一個營養級接一個營養級送過去）”之前完成。

從能量流經一個種群的情況來看，可以將這個種群看作生態系統的一個要素或者這個種群所屬那個營養級的一個子系統。從教材所給示意圖可以明顯看出，能量輸入該系統后，有一部分能量散失了，另一部分能量則被種群儲存了起來。教材也指出，生態系統的生產者（第一營養級）是通過光合作用將太陽能轉化為化學能而固定在它們所制造的有機物中。那么，生產者中的某個種群系統必然也是通過光合作用將太陽能轉化為化學能而固定在該系統所制造的有機物中。因此，種群系統的能量儲存過程就是將“輸入”到該系統的部分能量“轉化”為本系統能量的過程。而且，也只有通過能量“轉化”讓種群儲存了能量，才能實現一個種群接一個種群地把能量“傳遞”下去。也就是說，從種群層次的系統來看，能量“輸入”該系統時系統先將能量“轉化”為該種群系統的能量，再從該種群系統“傳遞”到下一個營養級的種群系統。

從能量流經一個營養級的情況來看，可以將該營養級看作生態系統的一個子系統。就能量流經第一營養級（生產者）的情況而言，生產者先通過光合作用將太陽能轉化為化學能而固定在生產者所制造的有機物中而完成該系統的能量“輸入”。能量輸入第一營養級系統后，一部分能量在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失了；一部分用于生產者的生長、發育和繁殖等生命活動，儲存在植物體的有機物中。從上述過程可以看出，能量“輸入”第一營養級這個系統的過程本身也是該系統進行能量轉化的過程。只有生產者先通過“轉化”將能量儲存在植物體的有機物中，然后才能通過初級消費者攝入而“傳遞”到初級消費者。就能量流經第二營養級（初級消費者）的情況而言，通過初級消費者攝入，能量從生產者“傳遞”到初級消費者，也就是能量“輸入”第二營養級這個系統。從教材所給示意圖也可以明顯看出，能量流入第二營養級這個系統后，通過該系統的“同化”將“輸入”到該系統的部分能量用于該系統生長發育和繁殖而將“輸入”到該系統的部分能量“轉化”為本系統的能量。然后，能量才從該營養級系統“傳遞”到下一個營養級系統。也就是說，從營養級層次的系統來看，能量“輸入”該系統后先“轉化”為該營養級系統的能量，再從該營養級系統“傳遞”到下一個營養級系統。當然，在能量流經營養級系統的整個過程中都伴隨著能量的“散失”。

從能量流經一個生態系統的情況來看，如果把該生態系統看作一個系統，則該生態系統中的每一個營養級都是該系統的一個子系統。能量在第三、第四營養級的變化與第二營養級的情況大致相同。將各個既相互區別又相互聯系的營養級系統有機結合起來便形成了生態系統，將各個既相互區別又相互聯系的營養級系統的能量流動有機結合起來便形成了生態系統的能量流動。也就是說，從生態系統的層次來看，生態系統的能量流動是由組成該生態系統的各個營養級這些子系統先將“輸入”到本系統的部分能量“轉化”為本系統的能量，再從該營養級系統“傳遞”到下一個營養級系統這樣有機結合而形成的。換句話說，從生態系統的層次來看，生態系統的能量流動過程是能量“輸入”該系統后由該系統的各個不同營養級的子系統先將“輸入”的能量“轉化”為該子系統的能量，再從該子系統“傳遞”到下一個子系統而形成生態系統的能量流動。當然，能量流動的整個過程中都伴隨著能量的“散失”。

3.對生態系統的能量流動定義的建議

從上述對生態系統的能量流動定義中行為動詞的解釋和對生態系統的能量流動過程的系統論分析來看，不管從能量流經一個種群、一個營養級、一個生態系統的情況來看，還是從能量在太陽和生態系統組成的這個大系統中的流動情況來看，能量流動都理應是先“轉化”而后“傳遞”。因此，筆者認為，我們應該把生態系統的能量流動定義修改為：“生態系統中能量的輸入、轉化、傳遞和散失的過程，稱為生態系統的能量流動。”

三 結束語

現代系統論將地球上最大的生態系統生物圈列為六個開放復雜巨系統（宇宙系統、地理系統、生物圈系統、社會系統、人體系統和大腦系統）之一，且認為與總系統同維的分系統也是開放復雜巨系統。因此，無論我們研究的生態系統的空間范圍是大是小，生態系統都是一個非常復雜的開放系統，生態系統的能量流動也是能量在一個多子系統和多要素的開放系統中進行的非常復雜的流動。因此，對生態系統的能量流動的研究也是一項十分艱巨而復雜的工作。在引用人教版高中生物教材所給生態系統的能量流動定義的基礎上，嘗試通過對定義中動詞的解釋以及對生態系統的能量流動過程的系統論分析，對生態系統的能量流動定義進行分析只是筆者對生態系統的能量流動的一點粗淺認識，錯漏之處希望學界同仁批評指正。

參考文獻

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[2]中國社會科學院語言研究所詞典編輯室編寫.現代漢語詞典（2002年增補本大字本）[M].北京：商務印書館，2002

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〔責任編輯：林勁〕