Пользуясь правилом экологической пирамиды, определите, какая площадь (в га) соответствующей экосистемы может прокормить одну особь последнего звена в цепи питания: а) планктон --- рыба --- тюлень (300 кг). Продуктивность планктона – 600 г/м2. Из указанной в скобках массы 60% составляет вода.
б) планктон --- мелкие рыбы --- щука (10 кг). Продуктивность планктона – 600 г/м2. Из указанной в скобках массы 60% составляет вода;
в) растения --- заяц --- лиса --- волк (50 кг). Продуктивность биомассы наземных растений – 1000 г/ м2. Из указанной в скобках массы 60% составляет вода.
1 м2 площади экосистемы даёт 800 г сухой биомассы за год. Построить цепь питания (4 трофических уровня) и определить, сколько га необходимо, чтобы прокормить одного человека массой 70 кг (из них 63% составляет вода).
а) В данной экосистеме имеется следующая цепь питания: планктон – рыба – тюлень. По правилу экологической пирамиды, биомасса каждого последующего звена в цепи питания составляет около 10% от предыдущего звена. То есть, рыбы должны взять 10% от биомассы планктона, а тюлень – 10% от биомассы рыбы.
Если продуктивность планктона составляет 600 г/м2, то биомасса планктона на площади в 1 га будет равна:
600 г/м2 * 10 000 м2 = 6 000 000 г = 6 000 кг
Следовательно, рыбы получат 10% от этой массы:
6 000 кг * 10% = 600 кг
А тюлень получит 10% от массы рыбы, то есть:
600 кг * 10% = 60 кг
Ответ: для прокормления одной особи тюленя необходима площадь соответствующей экосистемы размером 6 000 га.
б) В данной экосистеме цепь питания выглядит так: планктон – мелкие рыбы – щука. Биомасса каждого звена в цепи составляет 10% от предыдущего.
Исходя из того, что биомасса планктона на площади в 1 га равна 6 000 кг посчитано в предыдущем примере, мелкие рыбы получат 10% от этой массы:
6 000 кг * 10% = 600 кг
А щука получит 10% от массы мелких рыб, то есть:
600 кг * 10% = 60 кг
Ответ: для прокормления одной щуки необходима площадь соответствующей экосистемы размером 6 000 га.
в) В данной экосистеме цепь питания выглядит так: растения – заяц – лиса – волк. На каждом звене биомасса составляет 10% от предыдущего звена.
Если продуктивность биомассы наземных растений составляет 1000 г/м2, то биомасса растений на площади в 1 га будет равна:
1000 г/м2 * 10 000 м2 = 10 000 000 г = 10 000 кг
Следовательно, заяц получит 10% от этой массы:
10 000 кг * 10% = 1 000 кг
Лиса получит 10% от массы зайца, то есть:
1 000 кг * 10% = 100 кг
А волк получит 10% от массы лисы, то есть:
100 кг * 10% = 10 кг
Ответ: для прокормления одной особи волка необходима площадь соответствующей экосистемы размером 10 000 га.
Теперь перейдем к второй части задачи, где требуется определить, сколько га необходимо, чтобы прокормить одного человека массой 70 кг.
Для этого нам нужно построить цепь питания из 4 трофических уровней (так как у нас есть четыре уровня, включая растения, заяца, лису и волка).
Продуктивность биомассы на каждом уровне:
- Растения: 1000 г/м2;
- Заяц: 10% от предыдущего звена (1000 г/м2 * 10% = 100 г/м2);
- Лиса: 10% от предыдущего звена (100 г/м2 * 10% = 10 г/м2);
- Волк: 10% от предыдущего звена (10 г/м2 * 10% = 1 г/м2).
Теперь возьмем продуктивность 1 м2 площади экосистемы равной 800 г сухой биомассы в год.
Посчитаем, сколько сухой биомассы можно получить с 1 га экосистемы в год:
800 г/м2 * 1 000 м2 = 800 000 г = 800 кг
Таким образом, с 1 га экосистемы можно получить 800 кг сухой биомассы в год.
Для прокормления одного человека массой 70 кг нам необходимо расчитать, сколько площади экосистемы потребуется.
Первый уровень (растения) дают 1000 г/м2, а 1 га экосистемы дает 800 кг сухой биомассы. Следовательно, площадь, необходимая для прокормления одного человека, составляет:
70 кг * 1000 г/м2 / 800 кг = 87.5 м2
Важно отметить, что внутри человеческого организма около 63% состоит из воды. Поэтому мы должны учесть этот фактор и рассчитать площадь экосистемы, исключая воду.
Так как 100% - 63% = 37%, то 63% массы 70 кг составляет вода:
70 кг * 63% = 44.1 кг
Следовательно, нам нужно рассчитать площадь экосистемы исключительно для 44.1 кг сухой биомассы.
Площадь, необходимая для прокормления одного человека (с учетом 37% воды), будет равна:
44.1 кг * 1000 г/м2 / 800 кг = 55.125 м2
Ответ: для прокормления одного человека массой 70 кг, необходима площадь экосистемы размером около 55.125 м2.