Экологиялық жағдайлар мен экологиялық есептер шешу. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Тема: Решение экологических задач и экологических ситуаций 

Цель: разработать схемы переноса вещества и энергии в экосистеме; рассчитать эффективность переноса энергии в экосистеме.

•  Определите количество энергии, перешедшее с одного трофического уровня на следующий, исходя из экологической эффективности организмов.

 Методы исследования потока энергии через экосистему включают изучение пирамиды чисел, энергии или биомассы. Из-за дыхания и второго закона термодинамики, 100 процентов энергии никогда не переходят с одного трофического уровня на следующий. Количество используемой энергии, передаваемой биомассой, с одного уровня на другой зависит от эффективности организмов. Идея трофических уровней и потока энергии через эти уровни была впервые предложена Линдеманном в 1942 году. Средняя экологическая эффективность между трофическими уровнями составляет около 10 процентов, но она может варьироваться от 2 до 40 процентов, в то время как растения имеют эффективность фотосинтеза от 1 до 3 процентов.

 В этом упражнении вы просчитаете количество энергии, перешедшее с одного трофического уровня на следующий, исходя из экологической эффективности организмов. Кроме того, вы изучите концепцию биоусиления.

 Информация в следующей таблице представляет поток энергии в гипотетическую весну во Флориде. К сожалению, весна испытала разлив ДДТ. Концентрация ДДТ, обнаруженная в организмах на каждом трофическом уровне, также приведена в таблице ниже.

Вы можете использовать калькулятор.

1. Рассчитайте эффективность передачи энергии от:

• от продуцентов к консументам первого порядка

550/ 3440 * 100 = 15, 98 (16%)

• от первичных консументов ко вторичным

38/550 * 100 = 6,9%

• от вторичных консументов к третичным

4/ 38 * 100 = 10,5%

d) Какой процент энергии от продуцентов передается третичным потребителям?

4/ 3440 * 100 = 0.12%

е) Рассчитайте увеличение ДДТ между трофическими уровнями, поскольку он накапливается от производителей до первичных потребителей, первичных потребителей вторичным потребителям и вторичных потребителей третичным потребителям. (Это будет выражено как во сколько раз более концентрированным, а не процентом).

0.16 / 0.04 = 4 1.98 / 0.16 = 11.9 13.1 / 1.98 = 6.6

II. Рассчитайте эффективность использования энергии живым организмом используя следующую информацию: теленок, представленный на рис. 1, съел 100 кДж запасенной энергии в виде травы. 63 кДж энергии было выделено в виде фекалий, мочи и газа. Энергия, запасенная в его тканях тела, составила 4 кДж. Сколько энергии было затрачено на дыхание? Сколько кДж энергии доступно для следующего уровня?

Рис. 1

 Энергия, выделяемая при дыхании = 100 - 63 - 4 = 33 кДж

 Энергия, доступная для следующего уровня. Только 4 кДжа исходной энергии, доступной телец доступна на следующую стадию, которая может быть людьми.

III. Решите задачи, составив для каждой из них схемы передачи вещества и энергии.

• Если предположить, что волчонок с месячного возраста, имея массу 1 кг, питался исключительно зайцами (средняя масса 2 кг), то подсчитайте, какое количество зайцев съел волк для достижения им массы в 40 кг и какое количество растений (в кг) съели эти зайцы.

Решение:

Масса волка = 40 – 1 = 39 кг

цепь: растение – заяц – волк

390х10 39х10 39

1 заяц – 2кг, а 390 кг зайцев – это 195 штук

Ответ: волк съел 195 зайцев, которые съели 3900 кг растений.

2*) Пользуясь правилом экологической пирамиды, определите, какая площадь (в гектарах) соответствующей экосистемы может прокормить одну особь последнего звена в цепи питания, в которой есть щука, планктон, мелкая рыба, питающаяся растительностью. Масса щуки - 300 кг. Сухая биомасса планктона с 1м² моря составляет 600г. Из указанной массы щуки 60 % составляет вода.

Решение:

Определяем сухую массу тела щуки: х = 10 • 0,4 =4 кгПользуясь правилом экологической пирамиды, определяем массу планктона:Планктон→мелкие рыбы→щука400 кг 40 кг 4 кгПлощадь водоема, которая может прокормить 1 щуку: х=400/0,6 =666,6 м2 Ответ. Необходимо = 0,07га водоема

3**) Вычислите возможность существования в озере Лох-Несс плезиозавра, причем не одного, а целой семьи, так как для сохранения вида необходима репродукция. Допустим, что общая масса семьи плезиозавров-100 тонн (5-7 особей, 40% сухое вещество). Общая площадь озера Лох-Несс- (57000 км2). В цепи питания есть рыбы и фитопланктон. Вычислите, какая площадь акватории озера необходима, чтоб прокормить этих животных, когда известно, что биомасса фитопланктона – 500г/м2 сухой массы.

Решение:По правилу экологической пирамиды для семьи динозавров необходимо в 10 раз больше биомассы, чем их собственная масса (сухая масса пресмыкающихся – 40 тонн), а именно 400 тонн рыбы, а для рыбы, в свою очередь, необходимо 4000 тонн фитопланктона. Площадь, которую занимает количество продуцентов: 4 000 000 000 г (4 тонны): 500 г/м2 = 8 000 000 м (8000 км). Ответ: Площадь озера Лох-Несс (57000 км2) хватит, чтобы прокормить семью плезиозавров общей массой 100 тонн. Значит, теоретически существование динозавров в этом озере возможно.