КАРТОЧКИ
ТЕСТЫ
ЧАТ С ИИ
Теория. Экология. Трофические цепи и сети
В прошлом уроке мы разобрали большой блок вопросов по цитологии, генетике и молекулярной биологии. Сегодня поговорим о теме, необходимой для решения расчетных задач, связанных с трофическими уровнями.
Мы рассмотрим основные понятия трофических цепей и сетей и разберем типичные ошибки в задачах по данной теме.
Трофическая цепь, сеть и уровень
Трофическая цепь — это последовательность организмов, по которой передается энергия и вещество в экосистеме через питание. Каждое звено называется трофическим уровнем.
| № | Уровень | Кто входит | Пример |
|---|---|---|---|
| 1 | Продуценты | Автотрофы (обычно растения) | Деревья, фитопланктон |
| 2 | Консументы I порядка | Растительноядные | Коровы, зайцы, гусеницы |
| 3 | Консументы II порядка | Плотоядные (хищники, едят травоядных) | Лисы, волки, лягушки |
| 4 | Консументы III порядка | Хищники высшего порядка | Орлы, тигры |
| 5 | Редуценты (деструенты) | Разлагают мёртвое органическое вещество | Бактерии, грибы |
Фрагмент трофической цепи: продуценты (автотрофы) — растения, консументы I порядка (травоядные) — олени, консументы II-III порядка (хищники) — тигры.
Трофическая сеть — это совокупность трофических цепей, так как в природе организмы одновременно состоят в разных цепях и находятся на разных трофических уровня.
В природе не одна цепь, а сеть, например: лягушка ест насекомых (консумент II порядка), но сама может быть съедена цаплей (III порядок) или змеей (IV).
Правило Линдемана
В 1942 году американский эколог Рэймонд Линдеман исследовал энергетические потоки в пресноводных экосистемах и сформулировал правило, отражающее закономерность, наблюдаемую в экологических пирамидах (численности, биомассы, энергии).
Только ~$10\%$ энергии переходит на следующий трофический уровень, остальные $90\%$ теряются (тепло, дыхание, отходы и др.).
Это правило является основой для понимания структуры и функционирования экосистем, поскольку оно объясняет, почему пищевые цепи обычно не бывают длинными и почему биомасса и количество энергии уменьшаются на каждом последующем трофическом уровне.
| Причина потерь | Пояснение |
|---|---|
| Дыхание | Энергия тратится на жизнедеятельность (АТФ) |
| Тепло | Частично энергия уходит в виде тепла |
| Непереваренные остатки | Часть пищи не усваивается |
| Поддержание гомеостаза | Энергия уходит на работу систем организма |
Правило Линдемана справедливо для большинства пастбищных цепей питания, но может неточно описывать процессы в детритных цепях и при участии паразитов. В то время как энергия теряется при переходе на более высокий уровень, токсичные вещества могут накапливаться (биоаккумуляция) в организмах, часто в пропорции, соответствующей потерям энергии.
Как применять правило Линдемана для решения задач
При движении вперед по цепи (вниз по энергии) каждый следующий уровень получает $Э_{\text{след.}} = Э_{\text{пред.}} \times 0{,}1$.
При движении назад по цепи (вверх по энергии) каждый следующий уровень получает $Э_{\text{пред.}} = Э_{\text{след.}} \times 10$.
| Уровень | Пример | Энергия (при 100 000 кДж продуцентов) |
|---|---|---|
| 1. Продуценты | Растения | $100\,000$ $кДж$ |
| 2. Консументы I порядка | Травоядные | $10\,000$ $кДж$ |
| 3. Консументы II порядка | Хищники | $1\,000$ $кДж$ |
| 4. Консументы III порядка | Высшие хищники | $100$ $кДж$ |
Редуценты не входят в энергетическую цепь по Линдеману (они не получают пищу от предыдущего уровня, а разлагают мертвое)
Примеры
Первичная продукция энергии на первом трофическом уровне составляет $1\,200\,000$ $кДж$. Сколько энергии получат консументы II порядка (в килоджоулях)?
Ответ
Скрыть
Правильный ответ: $12\,000$.
Консументы II порядка — третий трофический уровень:
- 1 уровень $\rightarrow$ 2 уровень: $1\,200\,000 \times 0{,}1 = 120\,000$
- 2 уровень $\rightarrow$ 3 уровень: $120\,000 \times 0{,}1 = 12\,000$.
Консументы III порядка получили $120$ $кДж$. Какая была первичная продукция (в килоджоулях)?
Ответ
Скрыть
Правильный ответ: $120\,000$.
Консументы III порядка — четвертый трофический уровень:
- 4 уровень $\rightarrow$ 1 уровень: $120 \times 10 \times 10 \times 10 = 120\,000$.
Типичные ошибки
| Ошибка | Как не допустить |
|---|---|
| Игнорируют разницу между консументами I и II порядка | Можно запомнить так: едят растения — I, едят животных — II |
| Игнорируют разницу между редуцентами и консументами | Редуценты не едят живых, а разлагают мертвых |
| Делают 1 шаг $\times 10$ | Считаем каждый переход $\times 0{,}1$ |
| Считают без учета энергетических потерь | Всегда применяйте правило $10\%$ |
Практические советы для ЕГЭ
Что необходимо уметь делать, чтобы успешно справится с задачами по теме «Экология. Трофические цепи и сети»:
- различать трофические уровни и уметь определять, кто есть кто в цепи питания: продуценты — растения, автотрофы (1 уровень), консументы I порядка — травоядные (2 уровень), консументы II, III порядка — хищники (3+, хищники высшего порядка) и редуценты — грибы и бактерии, разлагающие мертвое (вне цепи);
- составлять и анализировать трофическую цепь: построить логичную последовательность «кто кого ест» и выявлять, кто на каком уровне;
- применять правило Линдемана ($10\%$).
Часто задаваемые вопросы
Трофический уровень — это положение организма в цепи питания, определяющее, откуда он получает энергию. Первый трофический уровень занимают продуценты — автотрофные организмы (чаще всего растения и цианобактерии), которые синтезируют органические вещества из неорганических с помощью фотосинтеза или хемосинтеза.
Трофическая цепь — это линейная последовательность «кто кого ест» (один путь передачи энергии).
Трофическая сеть — это переплетение нескольких цепей, отражающее реальные пищевые отношения, где один организм может питаться разными источниками и быть пищей для разных хищников.
Потому что около $90\%$ энергии тратится организмами на дыхание, движение, теплообмен, выделение и непереваренные остатки. Остальные ~$10\%$ остаются в теле и передаются по цепи при поедании.
Редуценты (бактерии, грибы) разлагают мертвые организмы и продукты жизнедеятельности, возвращая минеральные вещества в почву. Они не получают пищу от живых организмов, поэтому не входят в линейные цепи, но замыкают круговорот веществ.
Потому что энергия теряется на каждом уровне, и ее остается все меньше для следующего.
5
5
1
5
Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.
- Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
- Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
- Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:
- Отслеживайте прогресс освоения тем
- Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
- Проводите работу над ошибками после занятий
Хотите оставить комментарий?
Войти