Піраміда чисел

		Хлопчик 1
	Телята 4,5
Люцерна 2 ∙ 107

Піраміда біомаси

		Хлопчик 48кг
	Телята 1035кг
Люцерна 8211кг

Піраміда енергії

			Хлопчик 34,7 кДж
		Телята 4,98 ∙103 кДж
	Люцерна 6,24 ∙ 104 кДж
Використана сонячна енергія 2,6 ∙ 107кДж

Це екологічні піраміди Одума. Вихідною продукцією такого трофічного ланцюга є люцерна, яка росте на площі 4 га. Її достатньо для годівлі 4-5-ти телят (припускається, що вони вживають тільки люцерну). Телятину споживає 12-річний хлопчик.

Люцерна використовує лише 0,24% сонячної енергії, телята 8% енергії люцерни, хлопчик 0,7% енергії, накопиченої телятами. Отже, для існування хлопчика протягом року достатньо близько мільйонної частки сонячної енергії, що надійшла на посіви люцерни.

Знання законів продуктивності екосистем необхідне для визначення посівних площ під кормові культури. Розрахунки втрат енергії в ланцюгах живлення дають змогу визначити доцільність вирощування певних видів тварин. Відомо, що найбільший коефіцієнт використання мають кури, свині. Найдешевшою є продукція рослинництва. Утримання хижих тварин коштує набагато дорожче, тому що на вирощування, наприклад, 1 кг окуня витрачається стільки енергії, скільки її необхідно на виробництво 7 кг яловичини.

Завдання

1 Яка площа акваторії моря потрібна для прогодування чайки (m=1кг, 40% - суха речовина) в ланцюзі живлення: фітопланктон – риба – чайка? Продуктивність фітопланктону – 500 г/м² сухої маси.

Розв’язання

Виходячи з умови задачі, визначаємо суху масу чайки: m_c=m • 40% = =0,4кг.

Беручи до уваги, що на кожний наступний рівень екологічної піраміди переходить приблизно 10% речовини та енергії, можемо знайти суху масу риби (4кг), потім суху масу фітопланктону (40кг).

Знаючи продуктивність фітопланктону на 1м² поверхні моря, визначаємо загальну площу акваторії: 40/0,5 = 80 м².

2 Скільки людей протягом року може прогодувати 1га планктону, якщо людині необхідно 4,19 • 10⁶ кДж/м² їжі на рік? Біопродуктивність 1м² планктону - 600 г/рік. 1г сухої речовини акумулює в середньому 20 кДж.

Розв’язання

Визначаємо енергетичну продуктивність 1га планктону протягом року: (600г • 20кДж) • 10000м² = 120000000 кДж/м².

За правилом екологічної піраміди, засвоюється лише 10% енергії, тобто 12000000 кДж/м².

Обчислюємо, скільки людей може прогодувати протягом року 1га планктону: 12000000 кДж/м² ׃ 4190000 кДж/м² = 2,9 чоловіка.

3 Біомаса планктону на 1м² площі становить 1кг. За правилом екологічної піраміди визначте площу (га) відповідного біогеоценозу, в якому зможе вирости і прогодуватися пара судаків масою 4 кг кожний у ланцюзі живлення: планктон – рослиноїдні риби – судак. Із указаних значень маси планктону та риб 40% припадає на суху речовину.

4 У савані біомаса рослинності – 750 г/м². За правилом екологічної піраміди обчисліть площу (га) відповідного біогеоценозу, в котрому зможе прогодуватися лев масою 250 кг у ланцюзі живлення: трав’янисті рослини – парнокопитні – лев. Із указаних значень маси рослин і тварин 70% припадає на воду.

5 Біомаса планктону на 1м² становить 400 г. За правилом екологічної піраміди визначте площу (га) відповідного біогеоценозу, в якому зможе прогодуватися ластоногий хижак морський леопард масою 300 кг у трофічному ланцюзі: планктон – риба – пінгвіни – морський леопард. Із указаних значень біомаси живих істот 60% припадає на воду. (3х10⁹ га).

6 Біомаса сухого сіна з 1м² лугу становить 200 г, а віко-вівсяного поля – 500 г. Використавши правило екологічної піраміди, розрахуйте, скільки гектарів лугу потрібно, щоб прогодувати протягом року одного школяра масою 52 кг (із них 63% становить вода) при ланцюзі живлення: трава – корова – людина. Скільки потрібно для цього гектарів віко-вівсяного поля?

7 З якою ефективністю (%) використовує кукурудза сонячну енергію за такими даними: 1 га кукурудзи одержав за 1 день 210000 кДж чистої енергії і за добу у вигляді приросту сухої речовини накопичилось 4830 кДж? Як використалася інша енергія?

8 Протягом одного року 1 га кукурудзяного поля поглинає 76650000 кДж, з яких тільки 2,3% акумулюється у вигляді приросту сухої речовини. Складіть ланцюг живлення і визначте, скільки гектарів такого поля потрібно, щоб прогодувати людину протягом року, якщо на добу людині необхідно приблизно 10000 кДж.

9 Який трофічний рівень може займати людина, в раціон якої входить рослинна та тваринна їжа? Наведіть приклади, склавши різні ланцюги живлення.

10 Суха біомаса трави з 1м² біоценозу становить 128 г, а безхребетних тварин – 81г. Обчисліть біомасу цього біоценозу в кг/га і його продуктивність у кДж/га. Енергетичні показники біогеоценозу: 1г сухої рослинної речовини акумулює в середньому 20 кДж. 1г сухої тваринної речовини акумулює в середньому 21 кДж.

11 1м² площі культурного біоценозу дає 800 г сухої біомаси на рік. Побудуйте ланцюг живлення із чотирьох ланок та визначте, скільки гектарів потрібно, щоб прогодувати людину масою 70 кг (із них 63% становить вода).

12 Продуктивність 1 га біоценозу становить 2∙10⁷ кДж. Розрахувати, якої маси досягне яструб у ланцюзі живлення: рослина – миша – змія – яструб. (1г сухої рослинної речовини акумулює в середньому 20 кДж).

13. Користуючись правилом екологічної піраміди, визначте, яка площа (га) відповідного біоценозу може прогодувати одну особину останньої ланки в трофічному ланцюзі:

а) планктон – синій кит (100 т);

б) планктон – риба – тюлень (300 кг);

в) планктон – нехижа риба – щука (10 кг);

г) планктон – риба – тюлень – білий ведмідь (500 кг);

д) рослина – заєць – лисиця – вовк (50 кг).

З указаної в дужках маси 60% становить вода. Біопродуктивність 1м² біоценозу: планктону – 600 г, наземна рослинність – 200 г; донна рослинність – 1000 г.

? Питання для самоконтролю

1. Що Ви розумієте під поняттям „біосфера”? Її межі та склад.

2. Що Ви розумієте під поняттями „екосистема” та „біоценоз”? Їх компоненти.

3. Біотична структура екосистеми (продуценти, консументи, редуценти та детритофаги).

4. Ланцюги живлення та їх типи.

5. Що Ви розумієте під поняттям „трофічні рівні”? Які організми їх складають?

6. Екологічні піраміди та їх типи.

7. Правило екологічної піраміди.

Література: [2], [3], [4], [5], [9], [12], [13], [16], [19].