3 примера орентированных респетных заданий по переносу вещества и энергии в экосистемах с составление трофических цепей и пирамид биомассы и энергии

Краткий ответ

Все такие задачи решаются одним правилом — правилом 10 % (правилом Линдемана): на следующий трофический уровень переходит примерно 10 % энергии и биомассы. Значит, вперёд по цепи умножаем на 0,1, назад — на 10. Число таких шагов равно числу стрелок в цепи. Ниже — три решённых примера разных типов.

Пример 1. Прямой расчёт энергии по цепи

Условие. Цепь питания: фитопланктон → зоопланктон → мелкая рыба → щука. Фитопланктон запасает \(8\cdot10^5\) кДж энергии. Сколько энергии дойдёт до щуки?

Решение.

1. Расставляем уровни: фитопланктон — продуцент (I), зоопланктон — консумент 1-го порядка (II), рыба — консумент 2-го порядка (III), щука — консумент 3-го порядка (IV). Стрелок три → три перехода.
2. \(8\cdot10^5 \cdot 0{,}1 = 8\cdot10^4\) кДж — зоопланктон.
3. \(8\cdot10^4 \cdot 0{,}1 = 8\cdot10^3\) кДж — мелкая рыба.
4. \(8\cdot10^3 \cdot 0{,}1 = 800\) кДж — щука.

Ответ: 800 кДж (\(8\cdot10^2\) кДж).

Проверка: \(8\cdot10^5 \cdot 0{,}1^3 = 8\cdot10^5 \cdot 10^{-3} = 800\) кДж. Сходится.

Пример 2. Обратная задача на биомассу

Условие. Цепь: листья дуба → гусеница → синица → ястреб-перепелятник. Биомасса ястреба 0,2 кг. Какая биомасса листьев нужна, чтобы он прокормился?

Решение.

1. Уровни: листья (I) → гусеница (II) → синица (III) → ястреб (IV).
2. Идём назад, умножая на 10: \(0{,}2 \cdot 10 = 2\) кг гусениц → \(20\) кг синиц → \(200\) кг листьев.

Ответ: 200 кг листьев.

Проверка (вперёд): \(200 \to 20 \to 2 \to 0{,}2\) кг. Совпадает с условием.

Пример 3. Составить цепь и построить обе пирамиды

Условие. Даны организмы: дуб, жук-долгоносик, поползень, ястреб-тетеревятник, почвенные бактерии, гриб-трутовик. Биомасса листвы дуба 5000 кг, её энергия \(5\cdot10^6\) кДж. а) Составьте пастбищную цепь. б) Постройте пирамиды биомассы и энергии.

Решение. а) Дуб → жук-долгоносик → поползень → ястреб. Бактерии и трутовик — редуценты: они разрушают мёртвое органическое вещество (детритная цепь) и в пастбищную цепь как консументы не включаются. Уровни: дуб — продуцент (I), жук — консумент 1-го порядка (II), поползень — 2-го (III), ястреб — 3-го (IV).

б) Пирамида биомассы (кг): \(5000 \to 500 \to 50 \to 5\). Пирамида энергии (кДж): \(5\cdot10^6 \to 5\cdot10^5 \to 5\cdot10^4 \to 5\cdot10^3\).

Проверка: \(5000\cdot0{,}1^3 = 5\) кг; \(5\cdot10^6\cdot10^{-3} = 5\cdot10^3\) кДж. Оба результата согласованы.

Как действовать в похожем задании

1. Выпиши цепь стрелками и подпиши римскими цифрами трофические уровни.
2. Посчитай стрелки — это число переходов (не число организмов!).
3. Движение вперёд — \(\times 0{,}1\); назад — \(\times 10\). Для энергии и для биомассы расчёт одинаковый, различаются только единицы.
4. Редуценты (бактерии, грибы) в пастбищную цепь не входят.
5. Проверь себя обратным ходом — значения должны вернуться к исходному.

Важный нюанс: пирамида энергии всегда сужается (энергия теряется на дыхание, закон сохранения не нарушается). Пирамида биомассы может быть перевёрнутой — например, в океане, где фитопланктон мал по массе, но очень быстро размножается, поэтому кормит гораздо большую биомассу зоопланктона.