Решение задач по экологии - Надорганизменный уровень организации жизни

1. Структура экосистем. Включает задачи по определению роли организмов в экосистеме и их положения в трофических цепях. Построение трофических цепей.

В лесном сообществе обитают: гусеницы, синицы, сосны, коршуны. Назовите экологические роли этих организмов. Составьте пищевую цепь.

При составлении пищевой цепи необходимо определить экологические роли организмов, правильно расположить все звенья и показать стрелками, с какого уровня была получена энергия.

Продуцентами являются автотрофные организмы, к которым среди перечисленных относятся сосны. Все остальные являются консументами. Растительноядной является гусеницы, которой питаются синицы. Синицы же становятся жертвами коршунов. Редуцентов среди названных организмов нет.

Продуценты	Консументы I порядка	Консументы II порядка	Консументы III порядка
Сосны	Гусеница	Синицы	Коршуны

Следовательно, трофическая цепь имеет такой вид:

сосны → гусеницы → синицы → коршуны.

2. Задачи на определение продуктивности экосистем. Живые организмы, поедая представителей предыдущего уровня, получают биомассу (энергию). Значительную часть этой энергии (до 90%) они тратят на движение, дыхание, нагрев тела и т. д., лишь около 10% накапливается в их теле в виде макромолекул. Таким образом, на следующий уровень передается только 10% энергии, накопленной предыдущим уровнем.

На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, чтобы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если в состав цепи питания входят дельфин, планктон, нехищные и хищные рыбы.

Для начала составим трофическую цепь, определив экологические роли приведенных участников сообщества. Она выглядит так:

планктон → нехищные рыбы → хищные рыбы → дельфин.

Следовательно, дельфин является консументом III порядка. Для того чтобы определить массу хищной рыбы, которую он использовал для построения собственного тела, воспользуемся правилом экологической пирамиды — масса организмов предыдущего уровня примерно в 10 раз больше массы следующего уровня. Масса хищных рыб составляет:

300 х 10 = 3000 кг хищных рыб.

Аналогично определим массу нехищных рыб и планктона:

3000 х 10 = 30 000 кг, или 300 т нехищных рыб;

30 000 х 10 = 300 000 кг планктона.

3. Определение пространства (площади поверхности, акватории), которое нужно для прокорма организма. При решении задач нужно учитывать правило экологической пирамиды.

Какое количество чаек может прокормиться на акватории моря, на которой в течение года образуется 2000 кг сухой массы фитопланктона? Масса чайки составляет 1 кг (доля сухого вещества — 40%). Трофическая цепь имеет вид: фитопланктон → рыба → чайка.

Обратим внимание на то, что в основу пирамиды положена масса cyxoгo вещества продуцента — фитопланктона. Значит, сначала нужно определить массу сухого вещества чайки:

1 кг чайки —100%; х кг сухого вещества в ее составе — 40%;

При решении задачи воспользуемся правилом экологической пирамиды. Чайка занимает третий уровень, следовательно, масса фитопланктона, который способен прокормить одну чайку, составляет: 0,4 ∙ 100 = 40 кг.

За год в акватории образуется 2000 кг сухой массы фитопланктона. Определим, сколько чаек прокормит эта акватория: 2000 : 40 = 50 чаек.

4. Определение эффективности фотосинтеза. Эффективность фотосинтеза измеряется в процентах аккумуляции солнечной энергии, используемой на образование первичной продукции продуцентов.

Чистая первичная продуктивность на участке листопадных лесов составила 10 т/га в год при аккумуляции 0,0596 солнечной энергии. Определите, какая часть солнечной энергии используется в болотной экосистеме, если ее производительность составляет 20 т/га в год при одинаковой интенсивности излучения.

Для начала определим, какое количество первичной продукции могло бы образоваться при стопроцентном использовании солнечной энергии:

12 т/га в год — 0,06%; х т/га в год — 100%;

Определим эффективность использования энергии в болотной экосистеме:

20 т/га в год — х%; 20 000 т/га в год — 100%;

5. Сравнение устойчивости двух экосистем. При решении задач необходимо учитывать, что более устойчивыми считаются экосистемы с большим многообразием и большей продуктивностью.

Сравните по постоянству экосистемы А и Б, если в состав первой входит 20 видов растительных и 28 видов животных организмов, продуктивность составляет 7 т/га в год, а в состав второй — соответственно 26 и 38 видов, продуктивность — 13 т/га в год.

Поскольку количество видов и продуктивность выше в экосистеме Б, именно ее следует считать более постоянной.

Задачи для самостоятельного решения

1. В состав сообщества пруда входят фитопланктон, сом, моллюски. Назовите консументов II порядка.

2. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно зерна, чтобы в лесу вырос один филин массой 3,5 кг, если в состав сообщества входят: хорек, злаки, мышь и филин.

3. Сколько львов могут прокормиться на участке саванны, на котором за год образуется 150 000 кг биомассы продуцентов, если масса льва составляет 300 кг? Допустим, что при этом лев питается только антилопами, а антилопы — травой.

4. Чистая первичная продуктивность на участке листопадного леса составила 10 т/га в год при аккумуляции 0,05% солнечной энергии. Каков прирост биомассы в искусственной экосистеме с хлореллой, для которой характерно 10% использования солнечной энергии при одинаковой интенсивности излучения?

5. Сравните по постоянству экосистемы А и Б, если в состав первой входит 56 видов растительных и 34 вида животных организмов, производительность составляет 12 000 кг/га в год, а в состав второй — соответственно 35 и 12 видов, производительность — 6 000 кг/га в год.