3.3. Экологическая пирамида.
В любой трофической цепи не вся пища используется на рост особи, т.е. на накопление ее биомассы. Часть ее расходуется на удовлетворение энергетических затрат организма (дыхание, движение, размножение, поддержание температуры тела).
При этом биомасса одного звена не может быть полностью переработана последующим, и в каждом последующем звене трофической цепи происходит уменьшение биомассы.
В среднем считается, что лишь порядка 10% биомассы и связанной в ней энергии переходит с каждого трофического уровня на следующий, т.е. продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше в среднем в 10 раз продукции предыдущего уровня.
Так, например, в среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг биомассы растительноядных животных (консументов первого порядка). Плотоядные животные (консументы второго порядка), поедающие растительноядных, могут синтезировать из этого количества 10 кг своей биомассы, а хищники (консументы третьего порядка), которые питаются плотоядными животными, синтезируют только 1 кг своей биомассы.
Таким образом, суммарная биомасса, заключенная в ней энергия, а также численность особей прогрессивно уменьшаются по мере восхождения по трофическим уровням.
Эта закономерность получила название правила экологической пирамиды.
Данное явление впервые было изучено Ч.Элтоном (1927 г.) и названо им пирамидой чисел или пирамидой Элтона.
Экологическая пирамида — это графическое изображение соотношения между продуцентами и консументами разных порядков, выраженное в единицах биомассы (пирамида биомасс), числа особей (пирамида численности) или заключенной в массе живого вещества энергии (пирамида энергии) (рис.6).
Рис.6. Схема экологической пирамиды.
Экологическая пирамида выражает трофическую структуру экосистем в геометрической форме.
Различают три основных типа экологических пирамид: пирамида чисел (численности), пирамида биомассы и пирамиды энергии.
1) пирамиды чисел, основанные на подсчете организмов каждого трофического уровня; 2) пирамиды биомассы, в которых используется суммарная масса (обычно сухая) организмов на каждом трофическом уровне; 3) пирамиды энергии, учитывающие энергоемкость организмов каждого трофического уровня.
Пирамиды энергии считаются самыми важными, поскольку они непосредственно обращаются к основе пищевых отношений — потоку энергии, необходимой для жизнедеятельности любых организмов.
Пирамида чисел (численности)
Пирамида чисел (численности) или пирамида Элтона отражает численность отдельных организмов на каждом трофическом уровне.
Пирамида численности представляет собой наиболее простое приближение к изучению трофической структуры экосистемы.
При этом сначала подсчитывают число организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням и представив в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема).
Пирамида численности может иметь правильную форму, т.е. суживаться кверху (правильная или прямая), а может быть и перевернутой вершиной вниз (перевернутая или обращенная) рис.7.
правильная (прямая) перевернутая (обращенная)
(пруд, озеро, луг, степь, пастбище и др.) (лес умеренного пояса летом и др.)
Рис.7. Пирамида численности (1 – правильная; 2- перевернутая)
Пирамида численности имеет правильную форму, т.е. сужается при продвижении от уровня продуцентов к более высоким трофическим уровням, для водных экосистем (пруд, озеро и др.) и наземных экосистем (луг, степь, пастбище и др.).
тысяча особей фитопланктона в небольшом пруду может прокормить 100 особей мелких ракообразных – консументов первого порядка, которые в свою очередь прокормят 10 особей рыб – консументов второго порядка, которых будет достаточно, чтобы прокормиться 1 окуню – консументу третьего порядка.
Пирамида численности для некоторых экосистем, например для леса умеренного пояса, имеет перевернутую форму.
в лесу умеренного пояса летом небольшое количество больших деревьев — продуцентов снабжает пищей огромное количество небольших по размеру насекомых-фитофагов и птиц — консументов первого порядка.
Однако в экологии пирамида численности употребляется редко, так как из-за большого числа особей на каждом трофическом уровне очень трудно отобразить структуру биоценоза в одном масштабе.
Пирамида биомассы
Пирамида биомассы отражает более полно пищевые взаимоотношения в экосистеме, так как в ней учитывается суммарная масса организмов (биомасса) каждого трофического уровня.
Прямоугольники в пирамидах биомассы отображают массу организмов каждого трофического уровня, отнесенную к единице площади или объема.
Пирамиды биомассы, так же, как и пирамиды численности, могут быть не только правильной формы, но и перевернутыми (обращенными) рис.8.
правильная (прямая) перевернутая (обращенная)
(наземные экосистемы: (водные экосистемы: озеро,
луг, поле и др.) пруд и особенно морские
Рис.7. Пирамида биомасс (1 – правильная; 2- перевернутая)
Для большинства наземных экосистем (луг, поле и др.) суммарная биомасса каждого последующего трофического уровня пищевой цепи уменьшается.
Это создает пирамиду биомасс, где существенно преобладают продуценты, а над ними располагаются постепенно уменьшающиеся трофические уровни консументов, т.е. пирамида биомасс имеет правильную форму.
в среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг тела растительноядных животных – консументов первого порядка (фитофагов). Плотоядные животные – консументы второго порядка, поедающие растительноядных, могут синтезировать из этого количества 10 кг своей биомассы. А хищники – консументы третьего порядка, питающиеся плотоядными животными, синтезируют только 1 кг своей биомассы.
В водных экосистемах (озеро, пруд и др.) пирамида биомасс может быть перевернутой, где биомасса консументов преобладает над биомассой продуцентов.
Это объясняется тем, что в водных экосистемах продуцентом является микроскопический фитопланктон, быстро растущий и размножающийся), который в достаточном количестве непрерывно поставляет живую пищу консументам, намного медленно растущим и размножающимся. Зоопланктон (или другие животные, питающиеся фитопланктоном) накапливают биомассу годами и десятилетиями, тогда как фитопланктон имеет крайне короткий период жизни (несколько дней или часов).
Источник
решение задач на правило экологической пирамиды
методическая разработка
Тема Решение задач по правилам экологических пирамид.
Цель закрепить понятия биоценоз, биогеоценоз, экосистема, цепь питания; рассмотреть типы взаимосвязей организмов в биогеоценозах и преобразования в них; развивать умение решать задачи по правилам экологических пирамид.
а) запасают энергию, образуя органические вещества
б) разрушают мертвые остатки растений и животных
в) питаются только живыми растениями
г) используют в пищу только животных
а) синтезируют органические вещества из неорганических
б) разлагают мертвые остатки растений и животных
в) питаются только живыми растениями
г) используют в пищу только животных
а) производят органические вещества из неорганических
б) разлагают мертвые остатки растений и животных
в) питаются живыми или сухими растениями
г) используют в пищу живых и мертвых животных
в) консументам 1 го порядка
г) консументам 2 го порядка
2. Пользуясь примерами, решить предложенные задачи
2.1. Определите, какую массу растений сохранит от поедания гусеницами пара синиц при выкармливании 4 птенцов. Вес одного птенца 5 грамма.
2.2. Какая масса растений необходима для существования лисы массой 12кг, из которых 60% – вода?
2.3. Какая площадь необходима для существования дельфина массой 120кг, из которых 70% – вода, если продуктивность биоценоза 1кв.м моря 400г сухой биомассы в год?
2.4. Определите, сколько волков может прокормиться на протяжении года на площади 200000 м 2 (производительность 1 м 2 составляет 300 г), если масса 1 волка 60 кг. Сколько зайцев при этом будет съедено, если масса зайца 4 кг.
1. Определите, какую массу растений сохранит от поедания гусеницами пара синиц при выкармливании 5 птенцов. Вес одного птенца 3 грамма.
Решение : определяем вес 5 птенцов: 1 пт – 3гр; 5 птенцов – 15гр
растения – гусеницы – синицы
Согласно правилу экологической пирамиды – на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы и энергии, которые запасаются организмами за единицу времени, больше чем на последующем ~ в 10 раз . Отсюда :
растения – гусеницы – синицы
Ответ: пара синиц, выкармливая своих птенцов, сохраняет 1500 г растений.
2. Какая масса растений необходима для существования лисы, массой 8 кг, из которых 70% вода?
Определяем сухую массу лисы: 8 кг — 100%
Согласно правилу экологической пирамиды:
Ответ: масса растений, необходимая для существования лисы равна 240 кг
3. Какая площадь биоценоза может прокормить одну особь последнего звена в цепи питания: планктон – рыба – тюлень . Сухая биомасса планктона с 1 м 2 составляет 600 г в год. Масса тюленя – 300 кг, из которых 60% составляет вода.
Определяем сухую массу тюленя: 300 кг — 100%
Согласно правилу экологической пирамиды:
Определяем площадь данного биоценоза, если известно, что сухая биомасса планктона с 1 кв.м составляет 600г = 0,6кг.
х м 2 — 12000 кг планктона
Ответ: площадь биоценоза 2 га.
4. Определите, сколько лис может прокормиться на протяжении года на площади 100000 м 2 (производительность 1 м 2 составляет 300 г), если масса 1 лисы 12 кг. Сколько зайцев при этом будет съедено, если масса зайца 3 кг.
Согласно правилу экологической пирамиды:
- Определяем площадь данного биоценоза, если известно, что производительность с 1 м 2 составляет 300г = 0,3кг.
х м 2 — 1200 кг планктона х=1*1200:0,3=4000м 2
Х лис — 100000м 2 х= 1*10000:4000=25 лис
На 1 лису массой 12кг приходится 120 кг массы зайцев (масса каждого 3 кг).
А на 25 лис приходится 25*40=1000 зайцев.
Ответ : На площади 100000 м 2 на протяжении года может прокормиться 25 лис. При этом будет съедено 1000 зайцев.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Применение свойств модуля при решении задач и построении графиков функции.
ВведениеСущественной характеристикой числа, как в действительной, так и в комплексной области, является понятие его абсолютной величины или модуля.Это понятие имеет широкое распространение в раз.
Mетодическое пособие по «Теории вероятностей и математической статистике». Примеры решения задач.
урок КВН»Производная и её применение при решении задач.»
Урок проводитс я в 10 классе или на 1 курсе СПО, рассчитан на 2 часа. Цель урока привлечь интерес к математике. Проводится в нетрадиционной форме; в форме КВН.
Методические указания по решению задач «Свойства строительных материалов»
Методические указания по данной теме содержат основные сведения о свойствах материалов, применяемых в строительстве, приведены примеры решения задач, подробный перечень навыков, которые должны приобре.
урок для 5 класса «Решение задач на умножение и деление натуральных чисел»
Урок в 5 классе по теме: «Решение задач на умножение и деление натуральных чисел» по учебнику Дорофеева Г.В., Шарыгина И.Ф.
Планирование работы по развитию у обучающихся навыков решения задач В3
Рассматриваются ключевые темы, необходимые для решения задач В3.
решение задач по правилам экологических пирамид
решение задач по правилам экологических пирамид.
Источник