蛋糕型能量流動模型的制作

楊維國

(山東省萊蕪市萊城區鳳城高級中學 271100)

1 能量流動模型的構建

1.1 取材 A4打印紙、厚0.5cm左右的包裝箱紙板或厚約1cm的泡沫板、裁紙刀、剪刀、圓規、直尺、中性筆。

1.2 制作 在A4紙上用圓規、直尺畫出半徑分別為1.5cm、3.0cm、4.5cm的小、中和大圓盤各兩個，并參考圖3中的標識標注(其中一套圓盤的標識中不含“未利用”一欄)。用剪刀從A4紙上裁下三個圓盤并粘貼在紙板或泡沫板上，以紙質圓盤為參照，沿外邊緣輪廓裁下紙板或泡沫板圓盤。

2 能量流動模型的使用

以具有三個營養級的營養結構為例，則大、中和小三個圓盤分別代表第一、第二和第三營養級。

2.1 常規使用 大、中圓盤可用來展示定量不定時情況下，非最高營養級能量的三個去向： ①自身呼吸消耗；②流入下一營養級；③被分解者利用。小圓盤因代表最高營養級，因此它的能量去向僅有兩個。

(1) 將三個圓盤不含“未利用”標識的一面向上，自下而上依次放置大圓盤、中圓盤和小圓盤，俯視觀察可見： 生產者(第一營養級)所同化的能量能夠被各營養級生物呼吸消耗，或者以遺體、殘枝敗葉或下一營養級生物的糞便等形式被分解者利用，最終都是被生態系統中的生物以熱能的形式散失到無機環境中。所以，生產者只有源源不斷地固定太陽能，才能保證生態系統能量流動的正常進行(圖1)。

圖1 能量錐體俯視觀

(2) 從側面觀察可用來展示能量錐體(金字塔)(圖2)，能量單向流動、逐級遞減的規律可很直觀地展現。

圖2 能量錐體側面觀

2.2 拓展應用 如果將三個圓盤中各增加未利用一欄，即可得到定量、定時條件下的能量流動去向。非最高營養級同化的能量各有四個去向： ①自身呼吸消耗；②流入下一營養級的；③被分解者利用；④未利用的。小圓盤代表的最高營養級的能量則有三個去向(圖3)。后續用法與上文2.1(1)、2.1(2)類似。

圖3 能量流動示意圖

3 能量流動模型的價值

與現行教材中普遍采用的概念圖相比，該模型具有如下優勢： ①能更好地體現相鄰營養級之間同化能量的繼承關系，能更清楚地體現能量流動逐級遞減的規律；②可通過在紙板的背面粘貼包含未利用能量標注的一面，就可輕松實現“一具兩用”，便于學生理解什么是未被利用的能量，并能非常方便地進行比較；③該模型能夠很方便地實現能量流動去向分析及能量金字塔之間的轉換；④通過疊加之后的正面觀察可以巧妙地突破能量流動最終去向為熱能這一難點。