Экологические пирамиды — это графические модели, показывающие количество живых организмов (пирамида чисел), их биомассу (пирамида биомасс) или содержащуюся в них энергию (пирамида энергии) на каждом трофическом уровне.
Рис. (1). Экологическая пирамида
Различают три типа экологических пирамид: энергии, биомассы и численности.
Соотношение живого вещества на разных уровнях подчиняется общему правилу: чем выше уровень, тем ниже общая биомасса и численность составляющих её организмов.
Рассмотрим принцип построения экологических пирамид.
- На нижнем уровне пирамиды располагаются продуценты (обычно это растения).
- Над продуцентами следует уровень консументов первого порядка (это травоядные животные).
- Выше находится уровень консументов второго порядка (это плотоядные животные, или хищники).
- На вершине пирамиды располагаются крупные хищники. Количество ступеней пирамиды равно числу звеньев в цепи питания.
Рис. (2). Построение экологических пирамид
Пирамида биомасс ((1)) показывает соотношение биомасс организмов разных трофических уровней. В этой пирамиде длина или площадь прямоугольника, обозначающего трофический уровень, пропорциональна его биомассе.
В каждой цепи питания лишь часть пищи используется на рост особей, т. е. на образование биомассы. Значит, при переходе от одного звена пищевой цепи к другому запас биомассы уменьшается.
Пирамида численности ((2)) показывает число организмов на каждом трофическом уровне.
В некоторых случаях пирамиды могут выглядеть иначе. Так, пирамида численности может быть перевёрнутой, если в определённый момент времени на нижнем трофическом уровне организмов меньше, чем на более высоком.
Пример:
на одном дереве может обитать большое количество растительноядных насекомых.
Рис. (3). Перевёрнутая пирамида чисел
Перевёрнутая пирамида биомасс наблюдается в водных экосистемам, в которых продуцентами являются фитопланктонные водоросли, способные размножаться с большой скоростью. В океане за год может смениться до (50) поколений фитопланктона. Потребители фитопланктона намного больше по размерам, но их размножение происходит медленно. Пока крупные животные-консументы наберут свою биомассу, сменится множество поколений водорослей и их общая биомасса будет намного больше.
Рис. (4). Нормальная и перевёрнутая пирамиды биомасс
Универсальными являются пирамиды энергии, которые отражают расходование энергии на разных уровнях и показывают их продуктивность. (Рассмотрены в предыдущей теории.)
Обрати внимание!
Из трёх типов экологических пирамид пирамида энергии наиболее полно отражает скорость передвижение вещества по пищевой цепи.
Источники:
Рис. 1. Экологическая пирамида. © ЯКласс.
Рис. 2. Построение экологических пирамид. © ЯКласс.
Рис. 3. Перевёрнутая пирамида чисел. © ЯКласс.
Рис. 4. Нормальная и перевёрнутая пирамиды биомасс. © ЯКласс.
Методика
решения задач по экологии по теме «Пищевые взаимоотношения организмов и
экологические пирамиды».
Экологическое
образование представляет собой непрерывный процесс обучения, воспитания и
развития личности, направленный на формирование системы научных, практических
знаний и умений, ценностных ориентаций, поведения и деятельности,
обеспечивающих ответственное отношение человека к окружающей среде и здоровью.
В свете
концепции устойчивого развития экологическое образование приобретает роль
системообразующего фактора общего образования, определяет его стратегические
цели и ведущие направления.
Целью и
ожидаемым результатом экологического образования школьников является
экологическая культура личности ребенка, развитие ответственности человека в
предупреждении и разрешении экологических проблем, поддержании устойчивого
развития биосферы и общества.
Задача № 1.
Составить цепь
питания и определить, сколько га смешанного леса потребуется, чтобы прокормить
слона массой 2809 кг (их них 60% составляет вода).
Примечание:
сухая биомасса смешанного леса с 1 кв. м составляет 400 г.
Решение.
Задача № 1.
1. Определить сухую массу слона:
2809 кг – 100%
х кг – 40%
х = .2809 • 40
100 = 1123,6 кг.
2.
Составляем
цепь питания на основании правила экологической пирамиды:
зеленая
масса-слон
11236 кг-
1123,6 кг
3.
Определяем
площадь леса в га для прокорма слона.
С 1 га 0,4 . 10 000 кв. м = 4 000 кг/га.
Если 1 га дает прирост биомассы 4 000 кг, то для слона весом
1123,6 кг:
1 га – 4 000 кг
х – 11236 кг
х =11236*1 =2,809 га
4000
Ответ: 2,809 га.
Задача № 2.
Составить цепь питания и определить, сколько га луга потребуется,
чтобы прокормить человека массой 54 кг (из них 63% составляет вода).
Примечание: сухая биомасса травы составляет с 1 кв. м луга 200 г.
РЕШЕНИЕ.
Задача № 2.
1.
Определим
сухой вес человека:
54 кг – 100%
Хкг-37% х= 19,98 кг.
2.
Составим цепь
питания:
трава – корова – человек
3.
На основании
правила экологической пирамиды определяем, сколько необходимо травы, чтобы
воспроизвести такую массу:
трава – корова
– человек
1998 кг – 199,8
кг – 19,98 кг
4.
Если с 1 кв. м
луга получаем 200 г сухой биомассы, то:
1 кв. м – 0,2 кг
х кв. м – 1998 кг х = 9980 кв. м, т. е. 0,999 га.
Ответ: 0,999 га.
Задача № 3.
Средняя масса
толстолобика составляет 2,2 кг, из которых 64% приходится на воду. Сколько кг
толстолобика можно получить из водоема площадью 8,5 га?
Примечание: 1 кв. м водоема дает
сухой биомассы 1000 г.
РЕШЕНИЕ. Задача № 3.
1.
Определим
сухой вес толстолобика:
2,2 кг – 100%
х кг – 36% х
= 2,2•36:100 = 0,792
кг
2.
Определяем
продуктивность водоема по первичной биомассе с 1 га:
1 кв. м – 1000
г
10 000 кв. м –
х кг х = 10 000 кг.
3.
Продуктивность
первичной биомассы с 8,5 га:
10 000
•8,5 = 85 000 кг.
4.
Цепь питания:
водоросли – толстолобик
7,92 кг – 0,792
кг
85 000 кг – х кг
х = 85 000 • 0,792 : 7,92 = 8 500 кг
Ответ: 8 500 кг.
Задача № 4.
Товарная масса карпа
в среднем равна 3 кг, из которых 60% приходится на воду. Сколько кг карпа можно
получить в пруду для искусственного разведения рыб площадью 10 га?
Примечание: 1 кв. м водоема дает
сухой биомассы 1000 г.
РЕШЕНИЕ. Задача № 4.
1.
Сухой вес
карпа:
Зкг-100%
х кг – 40% х
= 3 • 40 : 100 = 1,2кг.
2.
Цепь питания:
водоросли – карп
12кг- 1,2 кг
3.
1 кв. м
водоема дает сухой биомассы 1000 г:
1кв.м- 1000 г
100 000 кв. м –
х кг
х=100000•1 кг
= 100 000 кг.
4. Если с 10 га биологическая продуктивность
составляет 100 000 кг, то можно получить карпа:
(100 000 кг : 12) • 1,2 =
9999,9999 = 10 000 кг.
Ответ: 10000 кг карпа.
Задача № 5.
В смешанном лесу 20% деревьев составляет хвойные породы, а
остальные – широколиственные. С 1 кв. м площади леса средний прирост сухой
биомассы хвойных составляет 17,236 кг и широколиственных – 45,2 кг за год.
Определить продуктивность данного биоценоза в кг/га и кжд/га.
Примечание: 1 г сухого растительного вещества аккумулируете
среднем 20 кдж.
РЕШЕНИЕ. Задача № 5.
1.
Биомасса
суммарная с 1 га смешанного леса:
(17,236 • 2000 кв. м) + (45,2 •
8000 кв. м) = 396072 кг/га
1 га – 10 000 кв. м
20% – 2 000 кв. м – хвойные
80% – 8 000 кв. м –
широколиственные.
2.
Количество
энергии, заключенной в продуктивной:
1000 г • 396
072 кг/га • 20 кдж = 7 921 440 000 кдж/кг.
Ответ: 396 072 кг/га, 7 921 440
000 кдж/га.
Задача № 6.
1 кв. м площади горохового поля дает 443 г сухой биомассы гороха
посевного и 456 г сухой биомассы сорных растений. Определить продуктивность
ценного биоценоза в кг/га и кдж/ га.
Примечание: 1 г сухого растительного вещества аккумулирует в
среднем 20 кдж.
Задача № 6.
1.
Суммарная
биомасса с 1 кв. м:
443 г + 456 г = 899 г/кв. м.
2.
Биомасса с 1
га:
899 • 10 000 кв. м = 8 990 000 г =
8 990 кг.
3.
Продуктивность
энергии с 1 га:
8 990 000 г • 20 кдж = 179 800 000
кдж/га
Ответ: 8 990 кг/га, 179 800 000
кдж/га.
Задача № 7.
Продуктивность 1 га культурного биоценоза составляет 2-107 кдж.
Определить, какого веса достигнет волк в цепи питания: растения-заяц-волк, если
60% массы волка приходится на воду.
Примечание: 1 г сухой биомассы животного составляет 20 кдж.
РЕШЕНИЕ. Задача № 7.
1.
Составим цепь
питания:
растения
– заяц – волк
2•107 кдж – 2•106 кдж –
2•105 кдж
1000 кг 100
кг 10 кг (сухой биомассы)
0,001 – 20 кдж
х – 2•107 кдж
х= 0,001•2•107:20 = 1000
2.
Определим
массу волка с учетом воды в организме:
10 кг – 40%
х кг – 60% х
= 15 кг.
Ответ: масса
волка: 10 кг + 15 кг = 25 кг.
Задача № 8.
В течение 1 года 1 га биоценоза поглощает 8.109 кдж солнечной
энергии, из которых продуктивными являются лишь 3,2%. Определить количество
хищных птиц со средним весом 5 кг на 10 га биоценоза в цепи питания:
растения-насекомые- насекомоядные птицы-хищные птицы, если 60% массы хищных
птиц приходится на воду.
Примечание: 1 г сухого растительного вещества аккумулирует
в среднем 20 кдж.
РЕШЕНИЕ. Задача № 8.
1.
Определяем
первичную продуктивность биоценоза за 1 год на 1 га:
8•109 кДж –
100%
Х кДж – 3,2%
х = 8 • 109 • 3,2: 100= 25,6 • 107
кДж
2.
Первичная
продуктивность биоценоза на 10 га в биомассе:
в кдж: 25,6 •
107 • 10 га =2,56 • 109 кдж
в кг: 2,56 •109
: 20 кдж = 1,28 • 108 г = 128 000 кг.
3.
Составить цепь
питания:
растения-
насекомые- насекомоядные птицы -хищные птицы
128 000 кг
12 800 кг 1280 кг 128 кг
4.
Определяем
сухой вес хищных птиц:
5 кг – 100%
х кг – 40% х
=5•40:100 = 2 кг.
5.
Определяем
количество хищных птиц на 10 га биоценоза: 128 кг : 2 кг = 64
Ответ: 64 хищных птицы на 10 га
биоценоза.
Задача № 9.
Построить цепь питания для рыжей лисицы и определить, какое
количество га смешанного леса необходимо для того, чтобы лисица достигла веса в
4 кг, из которых 60% приходится на воду.
Примечание: первичная продуктивность смешанного леса, луга
составляет 500 г сухого вещества с 1 кв. м в год.
РЕШЕНИЕ. Задача № 9.
1.
Определяем
сухую биомассу лисицы:
4 кг – 100%
х кг – 40%
х = 40•4:100 =
1,6 кг
2.
Определяем
продуктивность 1 га леса (поля):
1 кв. м – 500 г
10 000 кв. м-хг
х = 10 000 •500 = 5000 кг.
3.
Строим цепь
питания:
растения – зайцы (мыши) –
лисицы
160 кг 16 кг
1,6 кг
4. Определяем площадь (в га),
необходимую для того, чтобы лисица достигла веса 1,6 кг:
1 га – 5000 кг
х га – 160 кг
х = 160:5000 = 0,032 га.
Ответ: 0,032
га.
Задача № 10.
В течение года 1 га кукурузного поля поглощает 76 650 000 кдж, из
которых только 2,3% аккумулируется в виде прироста сухого вещества. Составить
цепь питания и определить, сколько га такого поля потребуется человеку для
прокормления в течение года, если в сутки человеку необходимо примерно 10 000
кдж.
Примечание: 1 г вещества содержит 20 кдж.
РЕШЕНИЕ. Задача № 10.
1.
Определяем,
сколько кдж энергии аккумулируется в виде сухого вещества на 1 га:
76 650 000 кдж
– 100%
х кдж – 2,3%
х = 1 762 950
кдж (или 88,147 кг)
0,001-20
х-11625 950 х
= 88,147
2.
Определяем,
сколько кдж энергии потребляет человек за год:
10 000 кдж • 365 дней = 3 650 000 кдж (или 173,8 кг).
3.
Составляем
цепь питания от сочной массы кукурузы (2/3):
кукуруза
(сочная масса) – корова – человек
88,147•2/3 =
58,98 кг 5,90 кг 0,59кг
4.
Всего 1 га
поля дает за 1 год:
88,147кг –
58,98 кг = 29,167 кг зерна и 5,9 кг мяса
Итого: 29,167
+ 5,9 = 35,07 кг.
5.
Необходимая
площадь кукурузного поля в га для прокорма человека за 1 год:
173,8- годовая
потребность человека
Ответ: 4,95 га.
Пищевые цепи и сети
03-Июл-2013 | комментариев 6 | Лолита Окольнова
Наверняка все слышали о круговороте веществ в природе. Если говорить проще, то в природе отходов нет!
Все живое на нашей планете питается само и является для кого-то источником пищи.
Пищевая цепь питания
Не «линия» питания, а именно «цепь» — замкнутая система!
Пищевая цепь – линейная замкнутая последовательность, в которой каждое живое существо питается (кем-то или чем-то) и сам является питанием для следующего организма.
Движение питательных веществ:
осуществляется от продуцентов (преобразуют неорганические вещества в органические) к консументам I порядка (травоядным), дальше — к консументам II порядка — хищникам (плотоядным) и финал — к редуцентам (они, в свою очередь, преобразуя органику в неорганику, возвращают вещества в окружающую среду), и неорганические вещества возвращаются к продуцентам. Замкнутая система!
Отдельное звено цепи питания называют трофическим уровнем
- Продуценты (вся растительная часть планеты и некоторые бактерии) — это самый первый трофический уровень;
- консументы I порядка — организмы, питающиеся растениями, составляют второй трофический уровень;
- консументы II порядка — те, кто есть консументов первого порядка — 3-1 трофический уровень и т.д.
Чем больше видовое разнообразие на каждом уровне, тем более устойчива данная экосистема.
Пищевая цепь питания — упрощенное отображение трофического взаимодействия между организмами. Зачастую в природе связь более сложная — больше взаимодействий и напоминает сеть.
Пищевые сети
Зачастую живые организмы в природе взаимодействуют между собой более сложно и визуально такое взаимодействие больше похоже на сеть . Такая сеть называется пищевой сетью.
Цепи питания включаются в сети питания, которые объединяют организмы из разных цепей. Возникновение сетей питания связано с тем, что большинство видов животных питается разнообразной пищей
Пастбищная цепь ( цепь выедания)
- На первом месте, как всегда, находятся растения — продуценты;
- Эти растения поедаются консументами I порядка — животными — фитофагами;
- Эти животные либо потребляются консументами II порядка — человеком (обычно он — конечный потребитель пастбищных животных), либо — хищниками, либо редуцентами
Детритная цепь
- всегда начинается с мертвой органики. Например, мертвое дерево → личинка жука-короеда → дятел → ястреб.
Пищевая пирамида
При переходе с одного трофического уровня в другой живые организмы выделяют тепло — тепловую энергию, а также тратят энкргию на рост, развитие и размножение, поэтому количество энергии от уровня к уровню снижается.
Закон пирамиды
(Закон пирамиды энергии Линдемана или правило 10%)
При переходе с одного трофического уровня на другой 90% энергии теряется, 10% передается на следующий уровень.
Чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется энергии. Поэтому длина пищевой цепи обычно не превышает 4 — 5 звеньев.
Наименее продуктивны экосистемы пустынь, тундр, арктических и антарктических побережий; наиболее продуктивны — тропические леса, коралловые рифы и травянистые заросли устьев рек в жарких районах.
Именно в пищевых цепях и сетях осуществляется круговорот веществ в природе. Самыми типичными являются круговорот углерода и круговорот азота в природе.
-
тесты ЕГЭ по пищевым цепям и сетям
- вопросы ОГЭ
Обсуждение: “Пищевые цепи и сети”
(Правила комментирования)
Экологическая пирамида
4
Средняя оценка: 4
Всего получено оценок: 546.
4
Средняя оценка: 4
Всего получено оценок: 546.
Одним из видов взаимоотношений между организмами в экосистемах являются трофические связи. Они показывают, как в экосистемах перемещается энергия по цепям питания. Моделью, демонстрирующей изменение количества энергии в звеньях цепей питания, является экологическая пирамида.
Строение пирамиды
Пирамида – это графическая модель. Её изображение делится на горизонтальные уровни. Число уровней соответствует числу звеньев в цепях питания.
Все цепи питания начинаются с продуцентов – автотрофных организмов, образующих органические вещества. Совокупность автотрофов экосистемы – то, что находится в основании экологической пирамиды.
Далее следуют консументы (потребители).
Обычно пищевая пирамида содержит от 3 до 5 уровней.
Последними звеньями цепей питания всегда бывают крупные хищники или человек. Таким образом, численность особей и биомасса на последнем уровне пирамиды самые низкие.
ТОП-2 статьи
которые читают вместе с этой
Суть экологической пирамиды – в изображении прогрессивного уменьшения биомассы в цепях питания.
Условность модели
Следует понимать, что модель показывает реальность обобщённо. В жизни всё сложнее. Любой крупный организм, включая человека, может быть съеден и его энергия будет задействована в экологической пирамиде нетипичным образом.
Часть биомассы экосистемы всегда приходится на редуцентов, – организмы, разлагающие мёртвую органику. Редуценты поедаются консументами, частично возвращая энергию в экосистему.
Такие всеядные животные, как бурый медведь, выступают и как консумент первого порядка (поедает растения), и как редуцент (питается падалью), и как крупный хищник.
Виды
В зависимости от того, какая количественная характеристика уровней используется, существует три вида экологических пирамид:
- численности;
- биомассы;
- энергии.
Правило 10 %
Согласно расчётам экологов, на каждый последующий уровень экологической пирамиды переходит 10 % биомассы или энергии предыдущего уровня. Остальные 90 % расходуются на процессы жизнедеятельности организмов и рассеиваются в виде теплового излучения.
Эту закономерность называют правилом экологической пирамиды энергии и биомассы.
Рассмотрим примеры. Из одной тонны зелёных растений формируется около 100 кг массы тела травоядных животных. При потреблении травоядных мелкими хищниками их масса увеличивается на 10 кг. Если мелкие хищники поедаются крупными, то масса тела последних возрастает на 1 кг.
Цепь питания: фитопланктон – зоопланктон – мелкие рыбы – крупные рыбы – человек. Здесь уже 5 уровней и, чтобы масса человека увеличилась на 1 кг, необходимо, чтоб на первом уровне было 10 т фитопланктона.
Преимущества вершины
Виды, стоящие на вершине экологической пирамиды, имеют значительно больше шансов эволюционировать. В древние эпохи именно животные, занимавшие высший уровень в трофических взаимоотношениях развивались быстрее.
В мезозое млекопитающие занимали средние уровни экологической пирамиды и активно истреблялись хищными рептилиями. Только благодаря вымиранию динозавров они смогли подняться на верхний уровень и занять господствующее положение во всех экосистемах.
Что мы узнали?
Различные типы экологических пирамид показывают соотношения между продуцентами и консументами в данном биоценозе. Согласно закону распределения энергии в экологической пирамиде, на каждый последующий уровень переходит 10 % массы предыдущего.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
-
Саша Король
10/10
-
Игорь Гавриченко
8/10
-
Галина Баталова
10/10
Оценка доклада
4
Средняя оценка: 4
Всего получено оценок: 546.
А какая ваша оценка?
Пищевые цепи, сети и экологическая пирамида
Пример пищевой цепи
Пищевая цепь — линейная замкнутая последовательность, в которой каждое живое существо питается и само является питанием для другого организма.
Внутри экологической системы органические вещества создаются растениями. Их поедают животные, которых, в свою очередь, съедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено — трофическим уровнем. Термин «трофический» произошел от греческого слова trophos — «питание».
Составляющие пищевой цепи:
- Продуценты (производители) создают органические вещества из неорганических. Это растения и некоторые бактерии.
- Консументы (потребители) используют готовые органические вещества. Консументы первого порядка питаются продуцентами; консументы второго порядка питаются консументами первого; консументы третьего порядка питаются консументами второго и т. д.
- Редуценты (разрушители) разрушают, или минерализуют, органические вещества до неорганических. Редуцентами являются бактерии и грибы.
Экологическая пирамида
Экологическая пирамида — это графическое изображение соотношения различных трофических уровней пищевой цепи.
Пример экологической пирамиды
Пищевая цепь не может содержать больше 5—6 звеньев, потому что при переходе на каждое следующее звено 90 % энергии теряется. Основная закономерность экологической пирамиды — правило 10 %. Например, для образования 1 кг массы дельфину необходимо съесть около 10 кг рыбы, а этим 10 кг рыбы нужно 100 кг корма — водных позвоночных, которым для образования такой массы необходимо съесть 1000 кг водорослей и бактерий. Если в соответствующем масштабе изобразить эти величины и их зависимость, то получится своеобразная пирамида.
Пищевые сети
В природе не все так просто. Зачастую живые организмы взаимодействуют настолько сложно, что визуально это скорее похоже не на пирамиду, а на сеть.
Например, хищники могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.
Пример пищевой сети
Поделиться ссылкой
