三种能量流动图的辨别和剖析

潘 斌

(河北省石家庄市教育科学研究所 050000)

1 二向能量流动图

顾名思义，二向能量流动图(图1)显示的是某部分能量“一分两支”的关系，这是该类型能量流动图的第一个特点；其第二个特点是“主干中每个营养级都包含摄入量、同化量、净产量3个板块(生产者例外)”。如图1所示，初级消费者的摄入量=同化量+粪便量，初级消费者的同化量=呼吸量+用于生长发育繁殖的能量(即“净产量”)，这两个公式对于各级消费者均适用。

应特别注意的是：能量传递效率是图中的两个相邻营养级的同化量数值之比，而不是摄入量数值之比，更不是净产量数值之比。

图1 二向能量流动图

2 三向能量流动图

三向能量流动图(图2)是最经典的能量流动图，它描述的是：一个营养级的同化量有3条去路，分别是分解者分解的能量(简称“分解量”)、呼吸作用消耗的能量(简称“呼吸量”)和流向下一个营养级的能量。

通过对比分析可知，三向图和二向图的联系在于：三向图是把二向图的同一个营养级的3个板块简缩成1个板块，代表该营养级的同化量，因此由该板块发出3条分支，分别是分解量、呼吸量和下一个营养级同化量；两者的区别在于：三向图的每个板块都有3条分支，无论生产者还是消费者；三向图中的箭头开放不闭合，代表能量是单向流动、不可循环的；主干箭头逐级变细，代表的是能量在流动过程中逐级递减。

同样值得提醒的是，能量传递效率的计算是相邻营养级同化量之比，即相邻板块的能量数值之比。

图2 三向能量流动图

3 四向能量流动图

四向能量流动图出现在教材中对于塞达伯格湖的能量分析内容中，对于某一营养级的能量去路分支多出一条“未利用部分”，其原因是该能量分析是对该湖某一个时间阶段(1年内)的调查，在这个时间阶段中，有一部分存在于生物体的能量既没有流向下一个营养级，又没有被分解者分解，也没有被该生物体呼吸消耗掉，是在这个时间阶段内没有被利用的那一部分。当然，从时间长久角度而言，未利用的这部分能量最终还是会被另3条分支利用掉的。

在分析四向能量流动图时，值得注意的是：该图十分符合物理学的“能量守恒定律”，任何一个营养级的流入能量和流出各分支能量的总和是完全相等的。

图3 四向能量流动图

综上所述，三种能量流动图的关系是：三向图为最基本的能量流动图；二向图是关于某一个营养级的能量拆分图解，是三向图在能量属性上的变形；四向图是某时间阶段内的能量图解，是三向图在时间属性上的变形。