三種能量流動(dòng)圖的辨別和剖析

潘 斌

(河北省石家莊市教育科學(xué)研究所 050000)

1 二向能量流動(dòng)圖

顧名思義，二向能量流動(dòng)圖(圖1)顯示的是某部分能量“一分兩支”的關(guān)系，這是該類(lèi)型能量流動(dòng)圖的第一個(gè)特點(diǎn)；其第二個(gè)特點(diǎn)是“主干中每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)都包含攝入量、同化量、凈產(chǎn)量3個(gè)板塊(生產(chǎn)者例外)”。如圖1所示，初級(jí)消費(fèi)者的攝入量=同化量+糞便量，初級(jí)消費(fèi)者的同化量=呼吸量+用于生長(zhǎng)發(fā)育繁殖的能量(即“凈產(chǎn)量”)，這兩個(gè)公式對(duì)于各級(jí)消費(fèi)者均適用。

應(yīng)特別注意的是：能量傳遞效率是圖中的兩個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量數(shù)值之比，而不是攝入量數(shù)值之比，更不是凈產(chǎn)量數(shù)值之比。

圖1 二向能量流動(dòng)圖

2 三向能量流動(dòng)圖

三向能量流動(dòng)圖(圖2)是最經(jīng)典的能量流動(dòng)圖，它描述的是：一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量有3條去路，分別是分解者分解的能量(簡(jiǎn)稱(chēng)“分解量”)、呼吸作用消耗的能量(簡(jiǎn)稱(chēng)“呼吸量”)和流向下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量。

通過(guò)對(duì)比分析可知，三向圖和二向圖的聯(lián)系在于：三向圖是把二向圖的同一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的3個(gè)板塊簡(jiǎn)縮成1個(gè)板塊，代表該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量，因此由該板塊發(fā)出3條分支，分別是分解量、呼吸量和下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量；兩者的區(qū)別在于：三向圖的每個(gè)板塊都有3條分支，無(wú)論生產(chǎn)者還是消費(fèi)者；三向圖中的箭頭開(kāi)放不閉合，代表能量是單向流動(dòng)、不可循環(huán)的；主干箭頭逐級(jí)變細(xì)，代表的是能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減。

同樣值得提醒的是，能量傳遞效率的計(jì)算是相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量之比，即相鄰板塊的能量數(shù)值之比。

圖2 三向能量流動(dòng)圖

3 四向能量流動(dòng)圖

四向能量流動(dòng)圖出現(xiàn)在教材中對(duì)于塞達(dá)伯格湖的能量分析內(nèi)容中，對(duì)于某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量去路分支多出一條“未利用部分”，其原因是該能量分析是對(duì)該湖某一個(gè)時(shí)間階段(1年內(nèi))的調(diào)查，在這個(gè)時(shí)間階段中，有一部分存在于生物體的能量既沒(méi)有流向下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，又沒(méi)有被分解者分解，也沒(méi)有被該生物體呼吸消耗掉，是在這個(gè)時(shí)間階段內(nèi)沒(méi)有被利用的那一部分。當(dāng)然，從時(shí)間長(zhǎng)久角度而言，未利用的這部分能量最終還是會(huì)被另3條分支利用掉的。

在分析四向能量流動(dòng)圖時(shí)，值得注意的是：該圖十分符合物理學(xué)的“能量守恒定律”，任何一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的流入能量和流出各分支能量的總和是完全相等的。

圖3 四向能量流動(dòng)圖

綜上所述，三種能量流動(dòng)圖的關(guān)系是：三向圖為最基本的能量流動(dòng)圖；二向圖是關(guān)于某一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量拆分圖解，是三向圖在能量屬性上的變形；四向圖是某時(shí)間階段內(nèi)的能量圖解，是三向圖在時(shí)間屬性上的變形。