蛋糕型能量流动模型的制作

杨维国

(山东省莱芜市莱城区凤城高级中学 271100)

1 能量流动模型的构建

1.1 取材 A4打印纸、厚0.5cm左右的包装箱纸板或厚约1cm的泡沫板、裁纸刀、剪刀、圆规、直尺、中性笔。

1.2 制作 在A4纸上用圆规、直尺画出半径分别为1.5cm、3.0cm、4.5cm的小、中和大圆盘各两个，并参考图3中的标识标注(其中一套圆盘的标识中不含“未利用”一栏)。用剪刀从A4纸上裁下三个圆盘并粘贴在纸板或泡沫板上，以纸质圆盘为参照，沿外边缘轮廓裁下纸板或泡沫板圆盘。

2 能量流动模型的使用

以具有三个营养级的营养结构为例，则大、中和小三个圆盘分别代表第一、第二和第三营养级。

2.1 常规使用 大、中圆盘可用来展示定量不定时情况下，非最高营养级能量的三个去向： ①自身呼吸消耗；②流入下一营养级；③被分解者利用。小圆盘因代表最高营养级，因此它的能量去向仅有两个。

(1) 将三个圆盘不含“未利用”标识的一面向上，自下而上依次放置大圆盘、中圆盘和小圆盘，俯视观察可见： 生产者(第一营养级)所同化的能量能够被各营养级生物呼吸消耗，或者以遗体、残枝败叶或下一营养级生物的粪便等形式被分解者利用，最终都是被生态系统中的生物以热能的形式散失到无机环境中。所以，生产者只有源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行(图1)。

图1 能量锥体俯视观

(2) 从侧面观察可用来展示能量锥体(金字塔)(图2)，能量单向流动、逐级递减的规律可很直观地展现。

图2 能量锥体侧面观

2.2 拓展应用 如果将三个圆盘中各增加未利用一栏，即可得到定量、定时条件下的能量流动去向。非最高营养级同化的能量各有四个去向： ①自身呼吸消耗；②流入下一营养级的；③被分解者利用；④未利用的。小圆盘代表的最高营养级的能量则有三个去向(图3)。后续用法与上文2.1(1)、2.1(2)类似。

图3 能量流动示意图

3 能量流动模型的价值

与现行教材中普遍采用的概念图相比，该模型具有如下优势： ①能更好地体现相邻营养级之间同化能量的继承关系，能更清楚地体现能量流动逐级递减的规律；②可通过在纸板的背面粘贴包含未利用能量标注的一面，就可轻松实现“一具两用”，便于学生理解什么是未被利用的能量，并能非常方便地进行比较；③该模型能够很方便地实现能量流动去向分析及能量金字塔之间的转换；④通过叠加之后的正面观察可以巧妙地突破能量流动最终去向为热能这一难点。