анализ экологических пирамид, правило 10%
Экологические пирамиды, это один из способов изображения пищевых цепей. Так как продуцентов всегда больше, следовательно, первый уровень представляет более широкое основание, на последующих уровнях будет находиться все меньше и меньше организмов и поэтому изображение приобретает вид пирамиды. Зная это, можно легко решать задачи.
Пример: На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, что бы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон, нехищные рыбы, хищные рыбы, дельфин.
Решение: Дельфин, питаясь хищными рыбами, накопил в своем теле только 10% от общей массы пищи, зная, что он весит 300 кг, составим пропорцию.
Найдем чему равен Х. Х=3000 кг. (хищные рыбы). Этот вес составляет только 10% от массы нехищных рыб, которой они питались. Снова составим пропорцию
3000 кг – 10%
х – 100%
х = 30 000 кг(масса нехищных рыб)
Сколько же им пришлось съесть планктона, для того чтобы иметь такой вес? Составим пропорцию
30 000 кг – 10%
х – 100%
х = 300 000 кг
Ответ: Для того что бы вырос дельфин массой 300 кг, необходимо 300 000 кг планктона.
Ход работы
1. Постройте экологическую пирамиду чисел степи (летом), если
количество особей, кроме микроорганизмов и почвенных животных на 1000 м2 составляет:
продуцентов – 1400000;
консументов первого порядка (растительноядных животных) – 200000;
консументов второго порядка (хищников) – 1.
Масштаб изображения свободный.
2. Постройте экологическую пирамиду чисел леса умеренной жары (летом), если количество особей, кроме микроорганизмов и почвенных животных на 1000 м2 составляет:
продуцентов – 200;
хищников – 1;
первичных консументов – 150000;
вторичных консументов – 120000.
3. Постройте пирамиду биомассы озера, если сухая масса в г/м2 составляет:
первичных консументов – 10;
вторичных консументов – 3;
продуцентов – 100.
4. Решите задачи.
1. Экологическая пирамида состоит из следующих трофических уровней (наездники, капуста, ястреб, гусеницы, синицы). В цепь вовлечено 100 кг капусты. Рассчитайте, какой будет масса (в кг) наездников, входящих в данную цепь питания.
2. Рассчитайте количество консументов третьего порядка в лесу, где энергия всех продуцентов составляет 10 кДж. Известно также, что одна особь искомых консументов весит 100 г, а в 1 кг массы запасается 1000 Дж энергии.
3. Экологическая пирамида состоит из следующих трофических уровней (наездники, капуста, ястреб, гусеницы, синицы). В цепь вовлечено 1000 кг капусты. Рассчитайте, какой будет масса (в кг) наездников, входящих в данную цепь питания, если известно, что на переходе с одного трофического уровня на другой, теряется 95 % энергии и другие источники пищи.
4. Рассчитайте эффективность (КПД) передачи энергии в основных звеньях пищевой цепи в океане, исходя из следующих цифр. На 1 м² поверхности океана приходится в среднем около 3 млн. калорий солнечной энергии в сутки. Продукция диатомовых водорослей за этот же период на эту же площадь составляет 9000 калорий, зоопланктона – 4000, рыб – 5 калорий в сутки.
Лабораторная работа № 3. Решение задач на балансовое
Равенство в экосистеме
Ход работы
1. Решите задачи
1. Рассчитайте количество консументов третьего порядка в лесу, где энергия всех продуцентов составляет 1000 кДж. Известно также, что одна особь искомых консументов весит 100 г, а в 1 кг массы запасается 1000 Дж энергии.
2. Известно, что в небольшом мелком водоеме в течении е года продуценты произвели 25 кг первичной валовой продукции. Рассчитайте, сколько вещества аккумулируется консументами третьего порядка данного водоема, если известно, что на дыхание автотрофы затрачивают 20% синтезированного органического вещества. Процесс перехода энергии с одного трофического уровня на другой протекает в соответствии с правилом Линдемана.
3. Рассчитайте эффективность (КПД) передачи энергии в основных звеньях пищевой цепи в океане, исходя из следующих цифр. На 1 кв. м поверхности океана приходится в среднем около 3 млн. калорий солнечной энергии в сутки. Продукция диатомовых водорослей за этот же период на эту же площадь составляет 9000 калорий, зоопланктона – 4000, рыб – 5 калорий в сутки.
4. Определите биомассу (в тоннах) продуцентов экосистемы озера, использованной для аккумуляции 2,5 ´ 107 кДж энергии в организме карпа (пищевая цепь: фитопланктон – малек карпа – окунь), если известно, что для синтеза 1 кг продуцентов ими поглощается 5 ´ 106 кДж энергии, при этом КПД фотосинтеза составляет около 1%. Процесс перехода энергии с одного трофического уровня на другой протекает в соответствии с правилом Линдемана.
5. Определите вторичную продукцию (консументы первого порядка) небольшой лесной экосистемы площадью 10 кв. км, если известно, что в эту экосистему в мае–сентябре поступает в среднем на 1 кв. см 20 ккал солнечной энергии за месяц. На фотосинтез используется не более 1% поступившей энергии, а на создание 1 г органического вещества растения затрачивают не менее 500 кал. Консументы без ущерба для растений могут потреблять не более 10% чистой первичной продукции.
6. В небольшом искусственном водоеме объемом 3 000 куб. м выращивают рыб одного вида. Рыбы кормятся дафниями, которые питаются организмами фитопланктона. Средний прирост массы тела рыбы составляет 2,5 г в месяц, плотность популяции – 0,4 особи на куб/м. Какой процент фиксированной при фотосинтезе энергии фитопланктон тратит на процессы жизнедеятельности, если полученная данной экосистемой солнечная энергия эквивалентна 25 т органического вещества, а КПД фотосинтеза фитопланктона составляет 2,5%?
7. Установлено, что в 1 кг массы синиц (консументы второго порядка) содержится 4000 кДж энергии. КПД фотосинтеза лесной экосистемы составляет 1%. Какое максимальное количество птиц средней массой 25 г может прокормиться в сообществе, на поверхность которого поступает 2 ´ 107 кДж солнечной энергии, если первичным потребителям, которыми питаются синицы доступно не более 5% энергии, запасенной продуцентами. Переход энергии с одного трофического уровня на другой протекает в соответствии с правилом Линдемана.
8. Продуценты одного охотничьего хозяйства запасают 1,8 ´ 107 кДж энергии. На какое количество зайцев можно выдать лицензию охотникам, если биомасса популяции зайцев в охотничьем хозяйстве сотавляет 10% от биомассы всех консументов первого порядка и не менее 69% популяции должно сохраниться? В 1 кг биомассы консументов первого порядка запасается около 2000 кДж энергии. Масса одного зайца в среднем составляет 3 кг. Процесс перехода энергии с одного трофического уровня на другой протекает в соответствии с правилом Линдемана.
9. В небольшой островной экосистеме обитают организмы, объединенные в единую пищевую сеть: растения, черные дрозды, дождевые черви, бактерии, грибы и др. Дрозды выедают 15% популяции червей и 3% фитомассы, получая при этом 1947 кДж энергии. Дождевые черви питаются детритом. Энергия, заключенная в детрите, составляет 2,6 ´ 106 кДж, суммарная солнечная радиация – 5,4 ´107 кДж. Какой процент фиксированной энергии продуценты затрачивают на процессы жизнедеятельности, если известно, что КПД фотосинтеза составляет 2%, передача энергии с одного трофического уровня на другой в детритной цепи составляет 5%, а в пастбищной – 10%?
Контрольные вопросы
1. Что называется пространственной структурой биоценоза и какие различают структуры биоценоза?
2. Чем объясняется ярусность биоценоза?
3. Какие типы связей характерны для биоценоза?
4. Что такое биогеоценоз, экосистема? Чем различаются эти понятия?
5. Что является необходимым условием длительного существо-вания любой экосистемы?
6. Почему энергия, заключенная в пище, не совершает круговорота?
7. Чем отличаются пастбищные и детритные пищевые цепи? Приведите примеры тех и других пищевых цепей.
8. Почему пищевые цепи включают лишь 3 – 5 звеньев?
9. На какие цели расходуется энергия потребляемой пищи?
10. В каких случаях экологические пирамиды могут быть перевернутыми?
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Кемп, П. Введение в биологию: Пер. с англ. / П. Кемп, К. Армс. – М., Мир, 1988.
2. Тейлор, Д. Биология: В 3-х т.: Пер. с англ. / Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. Под ред.Р. Сопера. – М., Мир, 2004.
3. Билич, Г.Л. Биология для поступающих в вузы / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. – М.: Оникс 21 век, 2004.
Дополнительная
1. Ролан, Ж.-К. Атлас по биологии клетки / Ж.-К. Ролан, А. Селоши, Д. Селоши.– М.– Мир, 1978.
2. Свенсон, К. Клетка. Перевод с англ. / К. Свенсон, П. Уэбстер.- М.: Мир, 1980.
3. Биологический энциклопедический словарь / гл. ред. М.С. Гиляров.– М, 1989.
4. Реймерс, Н. Ф. Природопользование. Словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс.– М., 1990.
5. Дедю. И. И. Экологический энциклопедический словарь / И.И. Дедю.– Кишинев, 1991.
6. Биология. Справочник школьника и студента / Под ред. З. Брема, И. Мейнке.– М., 2000.
7. Биология. Справочник студента / А.А. Каменский [и др.]. – М.: Филологическое общество «СЛОВО», ООО «Издательство АСТ», 2001.
8. Заяц, Р.Г. Биология. Терминологический словарь / Р.Г. Заяц [и др.]. – Минск: Высш. школа, 2008.
