Задачи для самостоятельного решения. 1. Зная энергетические потребности человека, один из основоположников экологии Ю.Одум (1959), составивший предельно упрощенную пищевую цепь

1. Зная энергетические потребности человека, один из основоположников экологии Ю.Одум (1959), составивший предельно упрощенную пищевую цепь

«люцерна – теленок – мальчик», подсчитал, что для того чтобы прокормить в течение одного года мальчика весом в 45 кг, достаточно четырех с половиной телят общим весом в 1035 кг, а для того, чтобы прокормить их в течение года необходимо 20 млн растений люцерны с биомассой 8, 2 т.

Энергия, заключенная в такой массе люцерны, составляет 14, 9 млн калорий, в телятах содержится 1, 19 млн калорий, а в тканях мальчика из этого количества остается 8300 калорий.

Если строить масштабированные пирамиды биомасс и энергии для данной трофической цепи, приняв условие, что масса мальчика и энергия, заключенная в его тканях, отображаются столбиком шириной 1 мм, то какова будет ширина столбика, отражающая биомассу люцерны и энергию, заключенную в ее тканях? Рассчитайте коэффициент полезного действия при передаче энергии в каждом звене пищевой цепи. Какое количество солнечной энергии (в калориях) необходимо для обеспечения жизни мальчика, если учесть, что КПД продукции люцерны составляет 0, 24%?

2. Рассчитайте эффективность (КПД) передачи энергии в основных звеньях пищевой цепи в океане, исходя из следующих цифр. На 1 м2 поверхности океана приходится в среднем около 3 млн калорий солнечной энергии в сутки. Продукция диатомовых водорослей за

 

этот же период в проекции на эту площадь составляет 9000

калорий, зоопланктона – 4000, рыб – 5 калорий в сутки.

3. Зная «правило десяти процентов», рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы выросла одна щука весом 10 кг (пищевая цепь: фитопланктон – зоопланктон – мелкие рыбы – окунь – щука). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

4. Используя «правило десяти процентов», подсчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы вырос один питающийся мелкими ракообразными синий кит весом 150000 кг. Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только упоминаемые в условиях задачи представители предыдущего уровня.

5. Вес самки летучей мыши, питающейся насекомыми, не превышает 5 г. Вес каждого из двух ее новорожденных детенышей – 1 г. За месяц выкармливания детенышей молоком вес каждого из них достигает 4, 5 г. На основании правила экологической пирамиды определите, какую массу насекомых должна потребить самка за это время, чтобы выкормить свое потомство. Чему равна масса растений, сохраняющихся за счет истребления самкой летучей мыши растительноядных насекомых?

6. Серая жаба съедает в день до 5 г слизней, вредителей сельскохозяйственных культур. На площади 1 га обитает 10 жаб. Рассчитайте массу вредителей, которых уничтожат жабы на поле площадью 10 га за теплое время года (с мая по конец сентября – всего 150 дней).

7. Под пологом участка елового леса, расположенного по берегу небольшой лесной реки, росли кислица, майник и седмичник. После того, как речка ниже

по течению была перепружена плотиной для строительства колхозного пруда, на этом участке началось изменение состава растительности: здесь появились черника и зеленый мох, мох кукушкин лен, взрослые ели начали чахнуть, а проростки погибали на ранних стадиях развития. Затем кукушкин лен был вытеснен сфагнумом. Почему произошли эти изменения? Что произойдет с еловым лесом в дальнейшем?

8. Общее содержание углекислого газа в атмосфере Земли составляет около 1100 млрд.т. Установлено, что за один год растительность ассимилирует почти 1 млрд. тонн углерода. Примерно столько же его выделяется в атмосферу. Определите, за какое время весь углерод атмосферы пройдет через организмы.

9. ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорэтан) – пестицид, широко применявшийся в середине ХХ века для борьбы с насекомыми-вредителями. Обладая высокой устойчивостью к разрушению в среде, он подвергался интенсивному смыву с поверхности почвы, попадал в пресные водоемы и моря, где накапливался в больших количествах, входя в существующие трофические цепи. ДДТ интенсивно накапливается в жировой ткани, где его концентрация может в десятки раз превышать концентрацию в мышцах. Он отрицательно влияет на обмен кальция в организме, повышая хрупкость структур, содержащих этот элемент.

В одном из исследований (Грин, Стаут, Тейлор, 1990) обнаружилось, что концентрация ДДТ в воде достигала 0, 02 весовых единиц на 1 млн весовых единиц субстрата, в водных растениях – 0, 04, в мелких растительноядных атериновых рыбах – 10, в хищной рыбе

саргане – 50, а в рыбоядной птице скопе (верховный хищник) – 75 весовых единиц.

Постройте пирамиду, отражающую изменение концентрации пестицида в трофической цепи и ответьте на вопросы:

1. Во сколько раз возрастает концентрация ДДТ при переходе с одного трофического на другой? Почему этот показатель изменяется неравномерно?

2. На каком трофическом уровне ДДТ, скорее всего, оказывает наибольшее влияние и почему?

3. Было замечено, что позвоночные животные чаще погибали от отравления ДДТ в период дефицита пищи. Почему?

4. Какое влияние ДДТ оказывал на такой демографический показатель, как рождаемость в популяциях рыбоядных и хищных птиц?

5. Почему человечество отказалось от применения этого пестицида?