Биология. Интенсивный курс подготовки к тестированию и экзамену

Задача 4 (IV). В озере популяция карасей за лето съедает в среднем 200 кг планктонных ракообразных. Какой общий прирост биомассы за год можно ожидать в популяции щук в расчете на одну особь, в рационе которых карась составляет 40 %, если учесть, что биомасса съеденных карасей равнялась их общему приросту биомассы за лето? Численность популяции щук составляла 40 особей. Переход биомассы в данной цепи питания подчиняется правилу 10 %. (Ответ: годо-

вой прирост одной щуки составляет 0,5 кг).

Задача 5 (V). Дельфин питается крупной рыбой, которая поедает мелкую рыбу. Кормом для мелкой рыбы служит зоопланктон, полу- чающий энергию для роста за счет фитопланктона. Объем потребления зоопланктона и фитопланктона в данной цепи питания составляет 20 % и 5 % соответственно. На основании правила 10 % определите, сколько солнечной энергии должен усвоить фитопланктон (в 1 кг фитопланктона содержится 60 кДж энергии) в местообитании дельфина, чтобы дельфин смог увеличить массу своего тела на 1 кг? (От-

вет: фитопланктон должен усваивать 6 · 107 кДж солнечной энергии).

V.Задачи на балансовое равенство

âэкосистеме с методиками решения

Âметодиках решения задач на балансовое равенство в экосистеме используются следующие сокращения: ВПП – валовая первичная продукция (вся продукция, созданная продуцентами в результате фотосинтеза); ТД – траты на дыхание (продукция, затрачиваемая организмами каждого трофического уровня на поддержание процессов жизнедеятельности); ЧПП – чистая первичная продукция (продукция продуцентов, которая может быть съедена консументами I порядка); К – корм (продукция, которая потребляется организмами последующего трофического уровня); ВтП – вторичная продукция (продукция, созданная гетеротрофными организмами из органического вещества корма после его частичного расщепления); НП – неиспользованная продукция (продукция, которая остается на трофическом уровне в качества запаса); ЧПС – чистая продукция сообщества (совокупность неиспользованных продукций на всех трофических уровнях, которая может быть использована для развития экосистемы или изъята человеком без ущерба для нее). Нижний индекс при данных сокращениях обозначает номер трофического уровня.

При решении задач на балансовое равенство следует учитывать закономерности распределения видов продукции в экосистеме, которые можно представить в виде следующих символических уравнений:

1)ÂÏÏ = ÒÄI + ×ÏÏ;

2)×ÏÏ = ÍÏI + ÊII;

261

3)ÊII = ÒÄII + ÂòÏII;

4)ÂòÏII = ÍÏII + ÊIII; È ò. ä.

5)×ÏÑ = ÍÏI + ÍÏII +……+ ÍÏn.

Задача 1 (I). Пределы численности популяции косуль в лесу составляют 20–200 особей. Известно, что годовой объем чистой первичной продукции равен 20 т/год, на корм косулям пригодно в среднем 25 % растительной биомассы, а рацион одной особи составляет 500 кг/год, Сможет ли популяция самостоятельно сохранить свою численность, или ей понадобится помощь человека?

Методика решения

1. Зная годовой объем ЧПП, составим пропорцию и определим объем ЧПП, пригодной на корм косулям:

20 ò – 100 %

õò – 25 %

õ= 20 · 25 : 100 = 5 ò

2.Зная рацион одной особи, определим, сколько косуль сможет прокормиться за счет пригодной на корм ЧПП, тонны корма переведем в килограммы:

5000 êã : 500 êã = 10 øò.

Ответ: За счет чистой первичной продукции леса сможет прокормиться только 10 косуль, а это ниже нижнего предела численности популяции. Следовательно, в этом лесу косули не смогут самостоятельно сохранить свое существование, им понадобится помощь человека в виде дополнительной подкормки.

Задача 2 (II). В озере прирост чистой первичной продукции фитопланктона за год составил 120 кг. Какое количество вторичной продукции в месяц могли образовать консументы первого порядка, если неиспользованная продукция составила 48 кг за год, а эффективность усвоения первичной продукции была равна 10 %?

Методика решения

1. Вначале нужно составить схему распределения ЧПП в экосистеме:

120 êã/ãîä 10 % õ êã/ìåñ.

×ÏÏ → Ê11 → ÂòÏ11

↓

ÍÏ1 48 êã/ãîä

2. Зная количество ЧПП и НП, определим, какое количество ЧПП было использовано фитофагами в качестве корма:

120 êã – 48 êã = 72 êã

262

3. Зная эффективность усвоения корма консументами первого порядка, составим пропорцию и определим их годовой прирост вторичной продукции:

72 êã – 100 %

õêã – 10 %

õ= 72 · 10 : 100 = 7,2 êã/ãîä

4.Зная годовой прирост вторичной продукции за год, разделим данную величину на 12 и получим количество вторичной продукции

âмесяц:

7,2 êã : 12 = 0,6 êã/ìåñ.

Ответ: Консументы первого порядка ежемесячно могли образовать 0,6 кг вторичной продукции.

Задача 3 (III). В лесу валовой первичной продукции на 1 га в год образуется больше на 400 кг, чем на лугу. Чему равна валовая первичная продукция в лесу, если траты на дыхание у продуцентов луга составляют 60 %, а вторичная продукция консументов второго порядка на лугу равна 150 кг/га в год? Переход биомассы между трофи- ческими уровнями составляет 10 %?

Методика решения

1. Вначале нужно составить схему распределения ВПП в экосистеме луга:

õ ò/ãà 10 % 10 % 150 êã/ãà

ÂÏÏ → ×ÏÏ → ÂòÏ11 → ÂòÏ111

↓

ÒÄ1

60%

2.Зная количество ВтП консументов второго порядка луга, составим пропорцию и определим количество ВтП консументов первого порядка:

150 êã/ãà – 10 %

õêã/ãà – 100 %

õ= 150 · 100 : 10 = 1500 êã/ãà

3.Зная количество ВтП консументов первого порядка луга, составим пропорцию и определим количество ЧПП на лугу:

1500 êã/ãà – 10 %

õêã/ãà – 100 %

õ= 1500 · 100 : 10 = 15000 êã/ãà

4.Зная процент ТД у продуцентов луга, определим процент ЧПП от ВПП на лугу:

100 % – 60 % = 40 %

263

5. Зная количество ЧПП на лугу, составим пропорцию и определим количество ВПП на лугу:

1500 êã/ãà – 40 %

õêã/ãà – 100 %

õ= 1500 · 100 : 40 = 3750 êã/ãà

6.Зная количество ВПП на лугу, определим количество ВПП в лесу, учитывая, что количество ВПП на лугу на 400 кг больше таковой

âëåñó:

3750 êã/ãà + 400 êã/ãà = 4150 êã/ãà = 4,15 ò/ãà

Ответ: Валовая первичная продукция в лесу равна 4,15 т/га в год. Задача 4 (IV). Вторичная продукция поголовья из 100 свиней составила по 80 кг на одного животного в год за счет вскармливания им зерна, собранного с поля площадью 10 га. Чему равна годовая валовая первичная продукция (в т) пшеничного поля, если в чистой первичной продукции доля зерна составляла 40 %, а траты на дыхание у продуцентов были равны 60 %? Переход биомассы с одного

трофического уровня на другой составлял 10 %.

Методика решения

1. Вначале нужно составить схему распределения ВПП в экосистеме: х т/га 40 % 10 % 80 кг/шт.

ÂÏÏ → ×ÏÏ → Ê11 → ÂòÏ11

↓↓

ÒÄ1 ÍÏ1

60%

2.Зная ВтП одного животного, определим ВтП всего поголовья свиней за год:

80 êã · 100 = 8000 êã = 8 ò

3. Зная ВтП всего поголовья свиней, составим пропорцию и определим массу зерна, использованного на корм свиньям за год:

8 ò – 10 %

õêã – 100 %

õ= 8 · 100 : 10 = 80 ò

4.Зная, что зерно, используемое на корм свиньям, составляло 40 % от ЧПП, составим пропорцию и определим ЧПП за год:

80 ò – 40 %

õêã – 100 %

õ= 80 · 100 : 40 = 200 ò

5.Зная процент ТД, определим процент ЧПП от ВПП:

100 % – 60 % = 40 %

264

6. Зная процент ЧПП, составим пропорцию и определим ВПП за год:

200 ò – 40 %

õêã – 100 %

õ= 200 · 100 : 40 = 500 ò

Ответ: Валовая первичная продукция пшеничного поля составляла 500 т/год.

Задача 5 (V). Валовая первичная продукция в широколиственном лесу накапливает до 12 · 10 6 кДж энергии на 1 га в год. В 1 кг биомассы продуцентов содержится 480 кДж энергии. Площадь леса равна 1000 га, траты на дыхание у продуцентов составляют 40 %, а переход биомассы с одного трофического уровня на другой равен 10 %. Сколько особей хищников второго порядка в год сможет прокормиться за счет этой продукции, если масса потребляемого корма на одну особь составляет в среднем 250 кг?

Методика решения

1. Вначале нужно составить схему распределения ВПП в экосистеме: 25 т/га 10 % 10 % 10 % х шт.

ÂÏÏ → ×ÏÏ → ÂòÏ11 → ÂòÏ111 → ÂòÏ1V

↓

ÒÄ1

40%

2.Зная количество энергии в 1 кг биомассы продуцентов, перейдем от энергии продуцентов к их биомассе:

12 · 10 6 êÄæ/ãà : 480 êÄæ = 25000 êã/ãà = 25 ò/ãà

3. Зная количество ВПП на 1 га леса, определим объем ВПП на всей площади леса:

25 ò/ãà · 1000 ãà = 25000 ò

4. Зная процент ТД, определим процент ЧПП:

100 % – 40 % = 60 %

5. Зная процент ЧПП, составим пропорцию и определим количе- ство ЧПП:

25000 ò – 100 %

õò – 60 %

õ= 25000 · 60 : 100 = 15000 ò

6.Зная количество ЧПП, составим пропорцию и определим коли- чество ВтП растительноядных животных:

15000 ò – 100 %

õò – 10 %

õ= 15000 · 10 : 100 = 1500 ò

265

7. Зная количество ВтП растительноядных животных, составим пропорцию и определим количество ВтП хищников первого порядка, являющуюся кормом для хищников второго порядка:

1500 ò – 100 %

õò – 10 %

õ= 1500 · 10 : 100 = 150 ò

8.Зная количество корма, потребляемого одной особью хищников второго порядка, и весь объем их корма, определим численность хищников второго порядка, способных прокормиться за счет этого корма, переведя тонны корма в килограммы:

150000 êã : 250 êã = 600 øò.

Ответ: В широколиственном лесу сможет прокормиться 600 особей хищников второго порядка.

VI. Задачи на балансовое равенство

в экосистеме для самостоятельной работы

Задача 1 (I). Вторичная продукция консументов первого порядка на сельскохозяйственном поле составляет 50 кг/га в год, переход биомассы с одного трофического уровня на другой в агроэкосистеме равен 10 %. Чистая первичная продукция продуцентов составляет 25 %, а неиспользованная первичная продукция равна 100 кг/га. Определите объем валовой первичной продукции, образовавшейся в агроэкосистеме за год. (Ответ: объем валовой первичной продукции в агро-

экосистеме равен 2400 кг/га).

Задача 2 (II). За год в хвойном лесу площадью 100 га численность консументов первого порядка достигла 800 особей. Средняя биомасса одной особи 50 кг. Чему должна быть равна валовая первичная продукция за год на 1 га этого леса, если траты на дыхание у продуцентов составляют 60 %, а переход биомассы с одного трофического уровня на другой равен 8 %? (Ответ: валовая первичная продукция

должна быть 12,5 т/га).

Задача 3 (III). Валовая первичная продукция в водной экосистеме составляет 8000 кг/га в год. Траты на дыхание у продуцентов равны 60 %. Какой процент чистой первичной продукции не используется, если вторичная продукция консументов второго порядка составляет 50 кг/га в год? Переход биомассы с одного трофического уровня на другой составляет 20 %. (Ответ: не используется 61 % чистой пер-

вичной продукции).

Задача 4 (IV). В луговой экосистеме площадью 10 га на первом трофическом уровне образовалось 1000 кг чистой первичной продук-

266

ции, 40 % которой осталось неиспользованной. На втором трофиче- ском уровне не использовано было 25 % вторичной продукции, а траты на дыхание составили 80 %. Определите запас неиспользованной продукции (в кг/га) в экосистеме. (Ответ: запас неиспользованной

продукции составляет 43 кг/га).

Задача 5 (V). В березово-осиновом лесу вторичной продукции консументов первого порядка на 1 га в год образуется больше на 800 кг, чем на лугу. Вторичная продукция консументов первого порядка на лугу составляет 160 кг/га. Во сколько раз больше энергии накапливает валовая первичная продукция на 1 га в лесу, чем на лугу, если траты на дыхание в обеих экосистемах равны 60%. В 1 кг биомассы продуцентов содержится 480 кДж энергии. Переход биомассы с первого трофического уровня на второй составляет в лесу 12 %, а на лугу 20 %.

(Ответ: в валовой первичной продукции леса содержится в 10 раз больше энергии, чем в валовой первичной продукции луга).

267

ЛИТЕРАТУРА

1.Биология: 7 класс / под ред. Н.Д. Лисова. – 2-е изд., испр. – Минск: Ураджай, 2000.

2.Биология: Животные. 8 класс / под ред. Е.С. Шалапенок. – Минск: Народная асвета, 1999.

3.Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Биология для поступающих в вузы / под ред. Н.Д. Лисова. – Минск: ООО «Юнипресс», 2002.

4.Лемеза Н.А., Лисов Н.Д., Камлюк Л.В. Общая биология: 10 класс / под ред. Н.Д. Лисова. – Минск: Народная асвета, 1998.

5.Лисов Н.Д., Камлюк Л.В., Лемеза Н.А. Общая биология: 10 класс / под ред. Н.Д. Лисова. – Минск: Ураджай, 2001.

6.Мащенко М.В., Акулич Н.В., Хрипкова А.Г. Биология: Человек. 9 класс. – Минск: Народная асвета, 2000.

7.Общая биология: 11 класс / Н.Д. Лисов, Л.В. Камлюк, Н.А. Лемеза

èдр. / под ред. Н.Д. Лисова. – Минск: Беларусь, 2002.

8.Общая биология: 11 класс / Н.А. Лемеза, Н.Д. Лисов, Л.В. Камлюк, В.В. Шевердов / Под ред. Н.Д. Лисова. – Минск: Ураджай, 1999.

9.Пособие по биологии для поступающих в вузы / под ред. Н.А. Лемезы. – Минск: ООО «Юнипресс», 2001.

10.Программы для учреждений, обеспечивающих получение общего среднего образования с русским языком обучения с 11-летним сроком обучения: Биология VII–XI классы. – Минск: Национальный институт образования, 2003.

268

СОДЕРЖАНИЕ

269

270