Биология. Интенсивный курс подготовки к тестированию и экзамену

Приложение 2

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ

I.Задачи на составление и анализ цепей питания

ñметодиками решения

Задача 1 (I). За месяц лягушка на лугу съела листогрызущих насекомых общей массой 200 г. Чему равна масса (в кг) всего рациона лягушки за лето, если данный вид корма составлял в нем 25 %?

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную цепь питания, исходя из того, кто кем питается:

200 г листогрызущие насекомые →лягушка

25 % от рациона

2. Зная массу съеденных лягушкой за месяц листогрызущих насекомых и их процент от общего рациона, можно составить пропорцию и определить общий рацион лягушки за месяц:

200 ã – 25 %

õã – 100 %

õ= 200 · 100 : 25 = 800 ã

3.Общий рацион лягушки за месяц равен 800 г. Чтобы узнать, чему равна масса всего рациона лягушки за лето, надо полученную величину умножить на три:

800 г · 3 = 2400 г = 2,4 кг Ответ: Масса всего рациона лягушки за лето равна 2,4 кг.

Задача 2 (II). На пшеничном поле обитает популяция мышей полевок. Средняя масса одной полевки составляет 25 г. В течение лета семья беркутов отловила 80 штук полевок. Какое количество массы добытого корма было расходовано на выкармливание птенцов, если 40 % ее потребляли взрослые птицы?

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную цепь питания, исходя из того, кто кем питается:

80 øò.

полевки → беркуты и их птенцы 1 шт. – 25 г

252

2. Зная, что за лето семья беркутов отловила 80 штук полевок со средней массой одной полевки 25 г, можно подсчитать общую массу корма беркутов:

80 · 25 г = 2000 г 3. Зная общую массу корма, можно определить массу корма, по-

требленного беркутами, составив пропорцию: 2000 г – 100 %

õêã – 40 %

õ= 2000 · 40 : 100 = 800 ã

4.Чтобы определить массу корма (в кг), расходованного на выкармливание птенцов, надо от общей массы корма отнять массу корма, потребленного взрослыми птицами:

2000 ã – 800 ã = 1200 ã = 1,2 êã

Ответ: Масса корма, расходованного на выкармливание птенцов беркутов, составляла 1,2 кг.

Задача 3 (III). Один слизень на дачном участке за сезон может повредить до 10 штук плодов земляники садовой со средней массой 12 г. Серая жаба за этот период может съесть до 15 штук слизней. Определите величину урожая земляники садовой, которую способны сохранить на дачном участке за сезон 10 особей этих земноводных, охотящихся на слизней. Ответ выразите в килограммах.

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную цепь питания, исходя из того, кто кем питается:

2. Зная, что одна серая жаба за сезон может съесть до 15 штук слизней, можем рассчитать, сколько слизней за сезон могут съесть 10 таких особей:

10 · 15 шт. = 150 шт. слизней

3. Поскольку один слизень на дачном участке за сезон может повредить до 10 штук плодов земляники садовой, то можем узнать, сколько плодов земляники способны повредить 150 слизней:

150 · 10 шт. = 1500 шт. плодов земляники

4. Зная, что средняя масса одного плода земляники садовой составляет 12 г, можно узнать общую массу 1500 штук таких плодов в кг:

1500 · 12 г = 18000 г = 18 кг Ответ: За сезон 10 серых жаб могут сохранить до 18 кг земляни-

ки садовой. Следовательно, серые жабы приносят человеку пользу и их нельзя уничтожать.

253

Задача 4 (IV). Злаковые растения пойменного луга за лето усвоили 5 · 106 ккалсолнечной энергии. Известно, что на лугу обитало 20 лягушек, а одна лягушка за месяц способна съедать до 50 кузнечиков, каждый из которых, поедая растения, усваивает по 10 ккал энергии. Какой процент усвоенной энергии в составе злаков был бы изъят популяцией кузнечиков за этот период, если бы 20 % их численности не съели лягушки?

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную цепь питания, исходя из того, кто кем питается:

2. Зная численность лягушек на лугу, и сколько одна лягушка за месяц способна съесть кузнечиков, определим общую численность съеденных кузнечиков:

20 · 50 øò. = 1000 øò.

3. Поскольку было съедено только 20 % кузнечиков, то составим пропорцию и рассчитаем общую численность всей популяции кузнечиков:

1000 øò. – 20 %

õøò. – 100 %

õ= 1000 øò. · 100 : 20 = 50000 øò.

4.Общая численность популяции кузнечиков равна 50 тыс. шт. Зная, что один кузнечик в составе растительной пищи усвоил 10 ккал энергии, рассчитаем количество энергии, которое было бы потреблено популяцией кузнечиков:

10 êêàë · 50000 = 500000 êêàë = 5 · 105 êêàë

5. Зная количество энергии, которое было бы потреблено популяцией кузнечиков, рассчитаем процент солнечной энергии, который был бы потреблен этой популяцией, если бы часть их не съели лягушки:

5 · 106 êêàë – 100 %

5· 105 êêàë – õ %

õ= 5 · 105 êêàë · 100 : 5 · 106 êêàë = 10 %

Ответ: Популяция кузнечиков изъяла бы за лето 10 % энергии, усвоенной злаками, если бы часть кузнечиков не съели лягушки.

Задача 5 (V). Начальная численность популяции оленей в лесу составляет 2000 особей. Оленями питаются волки. Популяция оленей увеличивает свою численность за год на 40 %. Начальная численность популяции волков составляет 20 особей, один волк ежегодно потребляет в среднем до 31 особи оленей. Какая будет численность популяции оленей через год, при условии, что численность популяции вол-

254

ков не изменится? Какой должна быть начальная численность популяции волков, чтобы численность популяции оленей была относительно стабильна (т.е. равнялась примерно 2000 особей)?

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную цепь питания, исходя из того, кто кем питается:

2000 шт. 20 шт. олени → волки прирост 40 % / год

2. Зная начальную численность оленей и процент их годового прироста, составим пропорцию и определим прирост численности популяции оленей к концу первого года:

2000 øò – 100 %

õøò. – 40 %

õ= 2000 · 40 : 100 = 800 øò.

3.Зная годовой прирост численности оленей, определим общую численность популяции оленей к концу первого года без влияния волков:

2000 øò. + 800 øò. = 2800 øò.

4. Зная, сколько оленей съедает за год один волк, определим численность оленей, съеденных популяцией волков за год:

20 øò. · 31 øò. = 620 øò.

5. Зная количество оленей, съеденных волками за год, определим численность оленей, оставшихся в живых к концу года:

2800 øò. – 620 øò. = 2180 øò.

6. Зная количество выживших оленей к концу года, определим численность оленей, которых еще могут съесть волки, без нарушения стабильности численности популяции оленей:

2180 øò. – 2000 øò. = 180 øò.

7. Зная, сколько оленей в год съедает один волк, определим численность волков, которые смогут прокормиться за счет 180 оленей:

180 øò. · 31 øò. ≈ 6 øò.

8. Зная имеющуюся численность волков, определим начальную численность популяции волков, которая не нарушит стабильность численности популяции оленей:

20 øò. + 6 øò. = 26 øò.

Ответ: Численность популяции оленей через год будет равна 2180 особей. При начальной численности популяции волков, равной 26 особей, численность популяции оленей будет относительно стабильна (т.е. равна примерно 2000).

255

II.Задачи на составление и анализ цепей питания для самостоятельной работы

Задача 1 (I). Из-за гусениц яблоневой плодожорки в саду было потеряно 20 % урожая яблок. Определите величину оставшегося урожая яблок (в т), если известно, что каждая гусеница за время жизни способна повредить до 2 кг яблок. Общая численность гусениц в саду составляла 250 особей. (Ответ: оставшийся урожай яблок равен 2 т).

Задача 2 (II). Одна лягушка съедает до 20 кузнечиков в день, каждый из которых, поедая растения, усваивает в составе пищи по 12 ккал энергии. Сколько этой энергии сможет получить змея, съевшая 2 лягушки, которые на процессы жизнедеятельности потратили 80 % энергии корма? (Ответ: змея сможет получить 96 ккал энергии).

Задача 3 (III). Численность дождевых червей составляет примерно 2 · 106 особей на 1 га. В сутки один червь пропускает 10 кг почвы с растительными остатками. Какой месячный прирост биомассы (в г) может наблюдаться у одного червя, если содержание растительных остатков в почве составляет 1 %, и переход биомассы в данной цепи питания составляет 0,5 %? (Ответ: месячный прирост биомассы од-

ного червя равен 1,5 г).

Задача 4 (IV). В лесу зайцы используют в пищу примерно 2 % фитомассы. Зайцами питаются лисы. Популяция зайцев увеличивает свою численность за год на 150 особей, что составляет 25 % от всей численности популяции. Средняя масса одного зайца равна 4 кг, на поддержание жизнедеятельности они тратят 60 % корма. Какой объем солнечной энергии будет усваивать растительное сообщество, если в одном кг фитомассы содержится 3000 ккал энергии? (Ответ:

растительное сообщество усваивает 9 · 108 ккал энергии).

Задача 5 (V). В одном из лесов тайги численность популяции сов составляет 15 особей. Основной пищей сов являются зайцы. Популяция зайцев в этом лесу увеличивает свою численность за год на 40 %. Одна сова в среднем потребляет до 200 зайцев в год, что составляет 5 % годового прироста численности популяции зайцев. Чему будет равна численность популяции зайцев через год, при условии, что численность популяции сов не изменится? Сможет ли данная популяция сохранить свое существование (нижний предел численности равен 2000 особей), если другие хищники за этот год съедят до 3000 зайцев?

(Ответ: через год численность популяции зайцев составит 7000 особей. Популяция сохранит свое существование, так как ее численность на 2000 особей выше нижнего предела численности).

256

III.Задачи на анализ превращения вещества

èэнергии в цепи питания,

правило 10 % с методиками решения

Задача 1 (I). Мыши полевки за лето съели около 5 кг/га зерна на колхозном поле пшеницы площадью 12 га. Определите величину прироста биомассымышей,есливданнойцепипитаниясоблюдаетсяправило10 %.

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную пищевую цепь:

5 кг/га 10 % х кг Зерно пшеницы → мыши полевки

2. Затем определим общую массу зерна, съеденного мышами на поле:

5 êã/ãà · 12 ãà = 60 êã

3. Зная массу съеденного зерна, на основании правила 10% составим пропорцию и определим величину прироста биомассы мышей:

60 êã – 100 %

õêã – 10 %

õ= 60 · 10 : 100 = 6 êã

Ответ: Прирост биомассы мышей за лето составил 6 кг.

Задача 2 (II). Сколько нужно фитопланктона, согласно правилу 10 %, чтобы прирост плотвы в озере составил 125 кг, если учесть, что плотва питается мелкими беспозвоночными, использующими в каче- стве корма фитопланктон?

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную пищевую цепь:

фитопланктон → мелкие беспозвоночные → плотва

2. Зная прирост биомассы плотвы, на основании правила 10 % составим пропорцию и определим биомассу съеденных мелких беспозвоночных:

125 êã – 10 %

õêã – 100 %

õ= 125 · 100 : 10 = 1250 êã

3.Зная биомассу съеденных мелких беспозвоночных, на основании правила 10 % составим пропорцию и определим биомассу фитопланктона, которую съели мелкие беспозвоночные:

1250 êã – 10 %

õêã – 100 %

õ= 1250 · 100 : 10 = 12500 êã = 12,5 ò

Ответ: Чтобы прирост плотвы в озере составил 125 кг, нужно 12,5 т фитопланктона.

257

Задача 3 (III). Канюк за лето съедает до 80 штук мышей со средней массой 20 г. Учитывая правило 10 %, определите количество птиц, охотившихся на мышей на пшеничном поле, если благодаря ним было сохранено 2 т зерна.

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную пищевую цепь:

2 т 10 % 10 % х шт. зерно → ìûøè → канюки

2. Массу зерна переведем в кг и, учитывая правило 10 %, определим биомассу мышей, съеденных канюками с помощью следующей пропорции:

2 ò = 2000 êã

2000 êã – 100 %

õêã – 10 %

õ= 2000 · 10 : 100 = 200 êã

3.Биомассу мышей переведем в граммы и определим численность съеденных канюками мышей:

200 êã = 200000 ã

200000 ã : 20 ã = 10000 øò.

4. Зная численность съеденных канюками мышей, и количество мышей, съедаемых одним канюком, определим численность птиц, охотившихся на мышей:

10000 øò. : 80 øò. = 125 øò.

Ответ: На пшеничном поле охотилось на мышей 125 канюков.

Задача 4 (IV). Скворцы в саду за лето съели около 80 % всех гусениц яблоневой плодожорки. Прирост биомассы скворцов за этот период достиг 0,5 кг. Переход биомассы с одного трофического уровня на другой в данной цепи питания подчиняется правилу 10 %. Какая величина урожая яблок (в кг) была потеряна?

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную пищевую цепь:

яблоки → гусеницы → скворцы

2. Зная прирост биомассы скворцов, на основании правила 10 % составим пропорцию и определим биомассу съеденных гусениц:

0,5 êã – 10 %

õêã – 100 %

õ= 0,5 · 100 : 10 = 5 êã

258

3. Зная биомассу съеденных гусениц, на основании правила 10 % составим пропорцию и определим биомассу яблок, которую могли бы съесть уничтоженные скворцами гусеницы:

5 êã – 10 %

õêã – 100 %

õ= 5 · 100 : 10 = 50 êã

4.Определим процент гусениц, не съеденных скворцами:

100 % – 80 % = 20 %

5. Зная, какую биомассу яблок могли бы съесть 80 % гусениц, составим пропорцию и определим биомассу яблок, которую съели оставшиеся в живых 20 % гусениц:

50 êã – 80 %

õêã – 20 %

õ= 50 · 20 : 80 = 12,5 êã

Ответ: За лето гусеницами яблоневой плодожорки было уничтожено 12,5 кг яблок. Следовательно, для сохранения урожая яблок надо привлекать в сады скворцов, развешивая скворечники.

Задача 5 (V). Прирост биомассы популяции щук в озере за лето составил 10 кг. Сколько солнечной энергии поглощал фитопланктон за месяц, если известно, что пищевой рацион плотвы за лето составлял 1/5 часть его прироста, а прирост плотвы за этот же период был равен половине рациона щук? В 1 кг фитопланктона содержится 6 · 102 ккал энергии. В данной пищевой цепи соблюдается правило 10 %.

Методика решения

1. Вначале нужно составить пастбищную пищевую цепь:

фитопланктон → плотва → ùóêè

2. На основании правила 10 % составим пропорцию и рассчитаем величину пищевого рациона щук за лето:

10 êã – 10 %

õêã – 100 %

õ= 10 · 100 : 10 = 100 êã

3.Пищевой рацион щук за лето составил 100 кг. Прирост плотвы за лето равен половине данного рациона. Рассчитаем прирост плотвы за лето:

100 êã : 2 = 50 êã

4. Прирост плотвы за лето равнялся 50 кг. На основании правила 10 % составим пропорцию и рассчитаем величину пищевого рациона плотвы за лето:

50 êã – 10 %

õêã – 100 %

õ= 50 · 100 : 10 = 500 êã

259

5. Пищевой рацион плотвы за лето равнялся 500 кг и составлял 1/5 часть или 20 % прироста фитопланктона. Составим пропорцию и рас- считаем общее количество прироста фитопланктона в озере за лето:

500 êã – 20 %

õêã – 100 %

õ= 500 · 100 : 20 = 2500 êã

6.За лето в озере образовалось 2500 кг фитопланктона. Учитывая, что в 1 кг фитопланктона содержится 6 · 102 ккал энергии, можно рассчитать общее количество солнечной энергии, поглощенной им за лето:

6 · 102 êêàë /êã · 2500 êã = 15 · 105 êêàë

7.За лето фитопланктоном было поглощено 15 · 105 ккал солнеч- ной энергии. Чтобы определить количество энергии, поглощенной фитопланктоном за месяц, разделим полученную величину на 3:

15 · 105 êêàë : 3 = 5 · 105 êêàë

Ответ: За месяц фитопланктон поглощал 5 · 105 ккал солнечной энергии.

IV. Задачи на анализ превращения вещества и энергии в цепи питания, правило 10 % для самостоятельной работы

Задача 1 (I). Какое количество солнечной энергии потребуется, чтобы получить биомассу зоопланктона, содержащую 200 ккал, если в данной экосистеме соблюдаются правила 1 % и 10 %? Источником энергии для зоопланктона является фитопланктон. (Ответ: потре-

буется 2 · 105 ккал солнечной энергии).

Задача 2 (II). Синицы в саду за лето съели примерно половину всех гусениц яблоневой плодожорки. Какова была общая величина урожая яблок (в кг), если известно, что за лето оставшиеся гусеницы унич- тожили до 25 % урожая яблок. Прирост биомассы птиц составил 0,2 кг. Переход биомассы с одного трофического уровня на другой в данной цепи питания подчиняется правилу 10 %. (Ответ: величина об-

щего урожая яблок равна 80 кг).

Задача 3 (III). За лето в озере образовалось 500 кг биомассы фитопланктона. Популяция белого амура питается растительной пищей. Объем потребления фитопланктона белым амуром составляет 20 %. Какой можно ожидать прирост биомассы хищных рыб (в кг) за летний период, у которых белый амур составляет 5 % от рациона, если в данной пищевой цепи переход вещества и энергии с одного трофиче- ского уровня на второй составляет 10 %? (Ответ: прирост биомассы

хищных рыб за лето составил 20 кг).

260