Пр.Р.7Решение практико-ориентированных расчетных заданий по переносу вещества и энергии

1. Практическая работа № 7 Трофические цепи и сети. Решение практико-ориентированных расчетных заданий по переносу вещества и

энергии в экосистемах с
составлением трофических цепей и
пирамид биомассы и энергии

2. 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.

3. Передача энергии через пищевые связи

• Вся жизнь на Земле существует за счет
энергии солнечного излучения, которая
переводится фотосинтезирующими
организмами в химические связи
органических соединений.
• Гетеротрофы получают энергию с пищей.
• Все живые существа являются объектами
питания других, т. е. связаны между собой
энергетическими отношениями.
• Пищевые связи в сообществах – это
механизмы передачи энергии от одного
организма к другому.

4. Входной контроль:

1.1. Редуценты:
а) запасают энергию, образуя органические вещества
б) разрушают мертвые остатки растений и животных
в) питаются только живыми растениями
г) используют в пищу только животных
1.2. Продуценты:
а) синтезируют органические вещества из неорганических
б) разлагают мертвые остатки растений и животных
в) питаются только живыми растениями
г) используют в пищу только животных

5.

1.3. Первичные консументы:
а) производят органические вещества из неорганических
б) разлагают мертвые остатки растений и животных
в) питаются живыми или мертвыми растениями
г) используют в пищу живых и мертвых животных
1.4. Плесневые грибы:
а) редуценты
б) продуценты
в) первичные консументы
г) вторичные консументы
1.5. Фототрофов и хемотрофов относят к:
а) гетеротрофам
б) автотрофам
в) продуцентам
г) редуцентам

6. Основные теоретические данные

7.

Биогеоценоз — исторически сложившаяся система
биотического сообщества (биоценоза) и
абиотической среды (биотопа).
Граница биогеоценоза определяется обычно по
растительному сообществу (фитоценозу). У
растительных сообществ (фитоценозов) обычно нет
чётких границ, они плавно переходят друг в друга.
Биоценоз - это исторически сложившаяся
совокупность всех животных, растений, грибов и
микроорганизмов, населяющих одну территорию,
связанных между собой и абиотической среды.
(биотопа).
Примерами могут служить совокупности организмов
пруда, соснового или берёзового леса.

8.

Популяция, сообщества, экосистемы.
Трофические цепи и сети.
Основные показатели экосистемы.
Биомасса и продукция.
Экологические пирамиды чисел, биомассы и
энергии.
Правило пирамиды энергии.

9.

Популя́ция (от лат. populatio — население)
— совокупность организмов одного вида,
длительное время обитающих на одной
территории (занимающих определённый
ареал).
Контакты между особями одной
популяции происходят чаще, чем между
особями разных.

10.

Сообщество — это социальная
единица (группа живых существ), в
которой они объединены по признаку
норм, религии, ценностей, рода
занятий, обычаев,

11.

Экосистема- это устойчивое сообщество
растений, животных и микроорганизмов,
находящихся в постоянном
взаимодействии с компонентами
атмосферы, гидросферы и литосферы.
Экосистема – функциональная система,
включающая сообщества живых
организмов и их среду обитания.

12. Поток энергии и цепи питания

13.

• Пищева́я (трофи́ческая) цепь — ряд
взаимосвязей между группами
организмов (растений, животных,
грибов и микроорганизмов), при
которых происходит перенос вещества
и энергии путём поедания одних
особей другими.

14. Трофические уровни

4 трофический уровень
3 трофический уровень
2 трофический уровень
1 трофический уровень

15.

16. Цепи питания (трофические цепи)

• Путь каждой конкретной порции энергии,
накопленной зелеными растениями,
короток.
• Она может передаваться не более чем
через 4–6 звеньев ряда, состоящего из
последовательно питающихся друг другом
организмов.
• Ряды последовательно питающихся друг
другом организмов , в которых можно
проследить пути расходования
изначальной дозы энергии, называют
цепями питания.

17. Пример цепей питания

растение → заяц → волк;
растение → полевка → лисица → орел;
растение → гусеница → синица → ястреб;
растение → суслик → гадюка → орел.

18. Цепи питания (трофические цепи)

• Трофические цепи, которые
начинаются с фотосинтезирующих
организмов, называют цепями
выедания (или пастбищными, или
цепями потребления )

19. Детритная трофическая цепь

Цепи, которые начинаются с отмерших
остатков растений, трупов и экскрементов
животных, – детритными цепями
разложения.

20. Трофические уровни

• Место каждого звена в цепи питания называют
трофическим уровнем.
• Первый трофический уровень – это всегда продуценты,
создатели органической массы;
• растительноядные консументы относятся ко второму
трофическому уровню;
• плотоядные, живущие за счет растительноядных форм, – к
третьему;
• потребляющие других плотоядных – соответственно к
четвертому и т. д.
• Таким образом, различают консументов первого, второго и
третьего порядков, занимающих разные уровни в цепях
питания.

21.

• Правило экологической пирамиды
(правило 10%):
• на каждый̆ последующий
трофический уровень переходит
не более 10% массы/ количества/
энергии предыдущего.

22. Правило 10 %

• основная часть потребляемой с пищей энергии
идет у животных на поддержание их
жизнедеятельности и лишь сравнительно
небольшая – на построение тела, рост и
размножение.
• Иными словами, большая часть энергии при
переходе из одного звена пищевой цепи в другое
теряется, так как к следующему потребителю
может поступить лишь та энергия, которая
заключается в массе поедаемого организма.
• По грубым подсчетам, эти потери составляют
около 90 % при каждом акте передачи энергии
через трофическую цепь.

23. Первичная продукция

• Скорость, с которой продуценты экосистемы
фиксируют солнечную энергию в химических
связях синтезируемого органического
вещества, определяет продуктивность
сообществ.
• Органическую массу, создаваемую
растениями за единицу времени, называют
первичной продукцией сообщества.
• Продукцию выражают количественно в сырой
или сухой массе растений либо в
энергетических единицах – эквивалентном
числе джоулей.

24. Вторичная продукция

• Перерабатываясь в цепях питания, она
идет на пополнение массы
гетеротрофных организмов.
• Прирост за единицу времени массы
консументов – это вторичная продукция
сообщества.
• Вторичную продукцию вычисляют
отдельно для каждого трофического
уровня, так как прирост массы на каждом
из них происходит за счет энергии,
поступающей с предыдущего.

25.

Экологические пирамиды

26. Пирамиды биомассы

Пирамиды биомассы в некоторых биоценозах (по Ф.
Дре, 1976): П – продуценты; РК – растительноядные
консументы; ПК – плотоядные консументы; Ф –
фитопланктон; 3 – зоопланктон
Под биомассой понимают суммарную массу
организмов данной группы или всего
сообщества в целом.

27.

• В большинстве наземных экосистем действует
правило пирамиды биомасс, т. е. суммарная
масса растений оказывается больше, чем
биомасса всех фитофагов и травоядных, а
масса тех, в свою очередь, превышает массу
всех хищников
• Для океана правило пирамиды биомасс
недействительно (пирамида имеет
перевернутый вид).
• На высших трофических уровнях преобладает
тенденция к накоплению биомассы, так как
длительность жизни крупных хищников велика,
скорость оборота их генераций, наоборот, мала
и в их телах задерживается значительная часть
вещества, поступающего по цепям питания.

28. Пирамида биомасс океана.

29. Пирамиды продукции

• правила пирамиды продукции:
• на каждом предыдущем
трофическом уровне количество
биомассы, создаваемой за
единицу времени, больше, чем на
последующем.

30. Пирамида продукции

31. Пирамида чисел

Рассмотрите экологическую
пирамиду численности и
выявите закономерность.
Почему численность
организмов уменьшается при
переходе с одного
трофического уровня к другом

32. Пирамида чисел

• В тех трофических цепях, где передача
энергии происходит в основном через связи
хищник – жертва, часто выдерживается
правило пирамиды чисел:
• общее число особей, участвующих в цепях
питания, с каждым звеном уменьшается.
• Это связано с тем, что хищники, как
правило, крупнее объектов своего питания и
для поддержания биомассы одного хищника
нужно несколько или много жертв.

33. Пирамида чисел

• Из этого правила могут быть и
исключения – те редкие случаи, когда
более мелкие хищники живут за счет
групповой охоты на крупных животных.
Правило пирамиды чисел было подмечено
еще в 1927 г. Ч. Элтоном, который
отметил также, что оно неприменимо к
цепям питания паразитов, размеры
которых с каждым звеном уменьшаются, а
число особей возрастает

34. Решение задач (Примеры)

35. Задача 1

Определите, какую массу растений сохранит от поедания
гусеницами пара синиц при выкармливании 5 птенцов. Вес
одного птенца 3 грамма.
Решение: Составим цепь питания:
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
1500г
150г
15г
Ответ: пара синиц, выкармливая своих птенцов, сохраняет
1,5 кг растений.

36. Задача 2

Пользуясь правилом экологической пирамиды
определить, какая площадь (в га) биоценоза может
прокормить одну особь последнего звена в цепи питания:
планктон – рыба – тюлень.
Сухая биомасса планктона с 1кв.м составляет 600 г в год.
Масса тюленя – 300 кг, из которых 60% составляет вода.
Решение
Определяем сухую массу тюленя:
300 кг — 100%
х кг — 40%
х = 120 кг
Составим цепь питания:
планктон – рыба – тюлень

37.

Согласно правилу экологической пирамиды:
планктон – рыба – тюлень
12000кг 1200кг 120кг
Определяем площадь данного биоценоза, если известно,
что сухая биомасса планктона с 1 кв.м составляет 600 г.
1 кв.м — 0,6 кг
х кв.м — 12000 кг
х = 20000 кв.м = 2 га
Ответ: площадь биоценоза 2 га.

38. задача3

. Постройте экологическую пирамиду
чисел для степи (летом), если количество
особей, кроме микроорганизмов и
почвенных животных, на 1000 м2
составляет: продуцентов — 1 400 000;
консументов I порядка — 200 000;
консументов II порядка — 1.
1

39. Ответ

40. Задача 4

2. Сколько потребуется растений,
чтобы в лесу вырос волк и смог
достичь массы 40 кг?
Пищевая цепь: растения → заяц → волк.

41.

40 кг волка — это 10 % биомассы от зайцев,
которые необходимы для волка, а масса зайцев
— это 10% биомассы растений, которые нужны,
чтобы прокормить всех зайцев.
Соответственно масса зайцев
40х100/10 = 400 кг.
400 кг зайцев необходимо волку.
Масса растений — это 400х100/10 = 4000 кг.
Это масса растений, необходимая для 400 кг
зайцев.

42. Домашнее задание

43. Задача 1

Домашнее задание
Задача 1
Какая масса растений необходима для
существования лисы массой 15кг, из которых
65% – вода?

44. Задача 2

Используя правило перехода энергии с одного
трофического уровня на другой (правило 10%),
постройте пирамиды биомассы и численности для
следующей пищевой цепи луга:
растения → кузнечик → лягушка → уж → змееяд.
Данные для работы:
биомасса всех растений луга — 400 000 кг;
одного побега травянистого растения — 5 г (0,005 кг);
кузнечика — 1 г (0,001 кг);
лягушки — 10 г (0,01 кг);
ужа — 100 г (0,1 кг); змееяда — 2 кг.

45. Задача 3

Какая площадь необходима для существования
дельфина массой 340кг, из которых 75% – вода,
если продуктивность биоценоза 1кв.м моря 400г
сухой биомассы в год?

46. Задача 4

Определите, сколько волков может прокормиться на
протяжении года на площади 20 га
(производительность 1 кв.м составляет 300 г), если
масса 1 волка 60 кг.
Сколько зайцев при этом будет съедено, если масса
зайца 4 кг.

47. Задача 5

48.

5.1 Укажите, какие цепи относятся к
пастбищным, а какие к детритным.
Обоснуйте свой ответ.
• А)Сосна → тля → божья коровка → паук-крестовик →
кукушка → ястреб
• Б).Листовая подстилка → Дождевой червь → Черный дрозд
→ Ястреб-перепелятник
• В).Мертвое животное → Личинки падальных мух →
Травяная лягушка → Обыкновенный уж
• Г).Фитопланктон → зоопланктон → планктоядные рыбы
→ хищные рыбы → морские птицы, ластоногие,
китообразные
• Д) детрит → Личинки ручейников → Хищные водные жуки →
Рыбы
• Е).Одноклеточные водоросли → Ресничные инфузории →
Коловратки → Хищные водные жуки → Рыбы

49. 5.2.Составьте 2 цепи питания.

50.

5.3 Что изображено на рисунках?

51.

5.4 Что в экологической пирамиде
обозначено цифрами?
Назовите, кто в этой пирамиде является
консументом 1 порядка, а кто - второго?

52. Литература

1. Чернова, Н.М. Основы экологии [Электронный ресурс]: Учеб.для 10-11 кл.
общеобразоват. учреждений / Н.М. Чернова, В.М. Галушин, В.М.
Константинов.- – М.: «Дрофа», 2008. – 302 с. (с. 79-120)
2. Власова, О. С. Экология [Электронный ресурс]: учебное пособие/ О.С.
Власова; М-во образования и науки Рос. Федерации, Волгогр. гос. архит.строит. ун-т. - Электронные текстовые и графические данные (5,1 Мбайт). Волгоград: ВолгГАСУ, 2014. (с. 12-14)