В. Методика решения задач по теме «Продуктивность экосистем»

Задача 1(I)

Пределы численности популяции косуль в лесу составляют 20—200 особей. Известно, что годовой объем чистой первичной продукции (ЧПП) 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 понадобится помощь человека?

Решение

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

20 т — 100 %

х т — 25 %

х = 20 · 25 : 100 = 5 т.

2. Зная рацион одной особи, определим, сколько косуль сможет прокормиться за счет пригодной на корм ЧПП:

5 т = 5000 кг.

5000 : 500 = 10 косуль.

О т в е т: 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 (ЧПП) фитопланктона за год составил 1200 кг. Какое количество вторичной продукции (ВтП) в месяц могли образовать консументы І порядка, если неиспользованная продукция (НП) составила 480 кг за год, а эффективность усвоения корма (К) была равна 10 %?

Решение

1. Вначале нужно составить схему распределения ЧПП в экосистеме:

                                      

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

1200 – 480 = 720 кг.

3. Исходя из эффективности усвоения корма консументами І порядка, составим пропорцию и определим годовой прирост их вторичной продукции:

720 кг — 100 %

х кг — 10 %

х = 720 · 10 : 100 = 72 кг/год.

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

72 : 12 = 6 кг/мес.

О т в е т: консументы І порядка ежемесячно могли образовать 6 кг вторичной продукции.

Задача 3(III)

В лесу валовой первичной продукции (ВПП) на 1 га в год образуется на 400 кг больше, чем на лугу. Чему равна ВПП в лесу, если траты на дыхание (ТД) у продуцентов луга составляют 60 %, а вторичная продукция (ВтП) консументов ІІ порядка на лугу равна 150 кг/га в год? Переход биомассы между трофическими уровнями составляет 10 %.

Решение

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

2. Зная количество ВтП консументов ІІ порядка луга, составим пропорцию и определим количество ВтП консументов I порядка: 

150 кг/га — 10 %

х кг/га — 100 %

х = 150  · 100 : 10 = 1500 кг/га.

3. Исходя из количества ВтП консументов І порядка луга, составим пропорцию и определим количество ЧПП на лугу:

1500 кг/га — 10 %

х кг/га — 100 %

х = 1500 · 100 : 10 = 15 000 кг/га.

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

100 % – 60 % = 40 %.

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

15 000 кг/га — 40 %

х кг/га — 100 %

х = 15 000 × 100 : 40 = 37 500 кг/га.

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

37 500 кг/га + 400 кг/га = 37 900 кг/га = 37,9 т/га.

О т в е т: валовая первичная продукция в лесу равна 37,9 т/га в год.

Задача 4(IV)

Вторичная продукция (ВтП) поголовья из 100 свиней составила по 80 кг на одного животного в год за счет вскармливания зерном, собранным с поля площадью 10 га. Чему равна годовая валовая первичная продукция (ВПП) (т) пшеничного поля, если в чистой первичной продукции (ЧПП) доля зерна составляла 40 %, а траты на дыхание (ТД) у продуцентов были равны 60 %? Переход биомассы с одного трофического уровня на другой составлял 10 %.

Решение

1. Вначале нужно составить схему распределения ВПП в экосистеме:

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

80 · 100 = 800 кг = 8 т.

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

8 т — 10 %

х кг — 100 %

х = 8 · 100 : 10 = 80 т.

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

80 т — 40 %

х кг — 100 %

х = 80 · 100 : 40 = 200 т.

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

100 % – 60 % = 40 %.

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

200 т — 40 %

х кг — 100 %

х = 200 · 100 : 40 = 500 т.

О т в е т: валовая первичная продукция пшеничного поля составляла 500 т/год.

Задача 5(V)

Валовая первичная продукция (ВПП) в широколиственном лесу накапливает до 12 · 10⁶ кДж энергии на 1 га в год. В 1 кг биомассы продуцентов содержится 480 кДж энергии. Площадь леса равна 1000 га, траты на дыхание (ТД) у продуцентов составляют 40 %, а переход биомассы с одного трофического уровня на другой равен 10 %. Сколько особей хищников (ІІ порядка) в год сможет прокормиться за счет этой продукции, если масса потребляемого корма (К) на одну особь составляет в среднем 250 кг?

Решение

1. Вначале нужно составить схему распределения ВПП в экосистеме:

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

12 · 10⁶ : 480 = 25 000 кг/га = 25 т/га.

3. Исходя из количества ВПП на 1 га леса, определим объем ВПП на всей площади леса:

25 · 1000 = 25 000 т.

4. Зная процент ТД, определим процент ЧПП:

100 % – 40 % = 60 %.

5. С учетом процента ЧПП составим пропорцию и определим количество ЧПП:

25 000 т — 100 %

х т — 60 %

х = 25 000 · 60 : 100 = 15 000 т.

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

15 000 т — 100 %

х т — 10 %

х = 15 000 · 10 : 100 = 1500 т.

7. Учитывая количество ВтП растительноядных животных, составим пропорцию и определим количество ВтП хищников (консументов І порядка), являющуюся кормом для хищников (консументов II порядка):

1500 т — 100 %

х т — 10 %

х = 1500 · 10 : 100 = 150 т.

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

150 000 : 250 = 600 особей.

150 т = 150 000 кг.

О т в е т: в широколиственном лесу сможет прокормиться 600 особей хищников (консументов ІІ порядка).