Пирамида биомассы как составить

Постройте пирамиду биомассы для следующей пищевой цепи:
Злаки → саранча → лягушки → ужи → орёл−змееяд,
учитывая следующие условия: животные каждого уровня питаются только организмами предыдущего уровня, соблюдается правило 10%, биомасса растений составляет 60 т.

ГАПОУ СО «Калининский техникум агробизнеса»

Подготовил: преподаватель химии

Данилова Таисия Викторовна

Теоретические сведения:

Экологическая пирамида.

Падение количества энергии при переходе с одного трофического уровня на другой (более высокий) определяет число этих уровней и соотношение хищников и жертв. Подсчитано, что на любой данный трофический уровень поступает около 10% (или чуть более) энергии предыдущего уровня. Поэтому общее число трофических уровней редко бывает более четырех—шести .

Данное явление, изображенное графически, получило название экологическая пирамида.

Правило экологической пирамиды

Правило экологической пирамиды — закономерность, согласно которой количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных, и каждый последующий пищевой уровень также имеет массу, в 10 раз меньшую.

Различают пирамиду численности (особей) –(а) , пирамиду биомассы (б)и пирамиду энергии(в).

Основание пирамиды образуют продуценты (растения). Над ними располагаются консументы первого порядка (травоядные). Следующий уровень представляют консументы второго порядка (хищники). И так далее до вершины пирамиды, которую занимают наиболее крупные хищники. Высота пирамиды обычно соответствует длине пищевой цепи.

Пирамида биомассы показывает соотношение биомассы организмов разных трофических уровней, изображенных графически таким образом, что длина или площадь прямоугольника, соответствующего определенному трофическому уровню, пропорциональна его биомассе .

Пирамида численности отражает плотность населения организмов на каждом трофическом уровне.

Важно отметить, что пирамиды биомассы и численности никак не учитывают скорость самовозобновления организмов! Если скорость воспроизводства популяции жертвы высока, то даже при низкой биомассе такая популяция может быть достаточным источником пищи для хищников, имеющих более высокую биомассу, но низкую скорость воспроизводства. По этой причине пирамиды численности или биомассы могут быть перевернутыми, т. е. низкие трофические уровни могут иметь меньше плотность и биомассу, чем более высокие

Например, на одном дереве могут жить и кормиться множество насекомых (перевернутая пирамида численности).

Перевернутая пирамида биомассы свойственна морским экосистемам, где первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся, а их потребители (зоопланктонные ракообразные) гораздо крупнее, но размножаются значительно медленнее. Морские позвоночные имеют еще большую массу и длительный цикл воспроизводства.

Цель:  (сформулируйте самостоятельно)

№ 1 Зная «правило десяти процентов», рассчитайте, сколько нужно травы, чтобы вырос один орел весом 5 кг (пищевая цепь: трава – заяц – орел). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

№ 2 Зная «правило десяти процентов», рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы вырос один синий кит весом 150 000 кг (пищевая цепь: фитопланктон – зоопланктон – синий кит). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

В чем заключается закономерность, называемая правилом экологической пирамиды?

А) Число особей, входящих в состав каждого следующего звена пищевой цепи, всегда меньше числа особей предыдущего звена

Б) Масса вещества, служащего пищей для следующего звена пищевой цепи, всегда больше массы вещества этого звена

В) Представители каждого следующего звена пищевой цепи имеют более крупные размеры, чем представители предыдущего звена

Г) В каждое последующее звено пищевой цепи поступает меньше энергии, чем поступило ее в предыдущее звено

Если в лесу на площади в 1 га взвесить отдельно всех насекомых, все растения, всех растительноядных и всех хищных позвоночных (земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих вместе взятых), то представители какой группы суммарно будут самыми тяжелыми?

А)Насекомые

Б) Растения

В) Растительноядные позвоночные

Г)Хищные позвоночные

Постройте пирамиду биомассы следующей пищевой цепи: растения, кузнечики, лягушка, уж, ястреб-змееяд, предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня. Биомасса растений на исследуемой территории составляет 40 тонн.
 Постройте пирамиду чисел для пищевой цепи, приведенной в п.3, зная, что биомасса 1 побега травянистого растения составляет примерно 5 г, 1 кузнечика – 1г, 1 ужа – 100г, 1 змееяда – 2кг. Рассчитанные значения внесите в таблицу:

В
любой трофической цепи не вся пища
используется на рост особи, т.е. на
накопление ее биомассы. Часть ее
расходуется на удовлетворение
энергетических затрат организма
(дыхание, движение, размножение,
поддержание температуры тела).

При
этом биомасса одного звена не может
быть полностью переработана
последующим, и в каждом последующем
звене трофической цепи происходит
уменьшение биомассы.

В
среднем считается, что лишь порядка 10%
биомассы и связанной в ней энергии
переходит с каждого трофического уровня
на следующий, т.е. продукция организмов
каждого последующего трофического
уровня всегда меньше в среднем в 10 раз
продукции предыдущего уровня.

Так,
например, в среднем из 1000 кг растений
образуется 100 кг биомассы
растительноядных животных (консументов
первого порядка). Плотоядные животные
(консументы второго порядка), поедающие
растительноядных, могут синтезировать
из этого количества 10 кг своей биомассы,
а хищники (консументы третьего порядка),
которые питаются плотоядными животными,
синтезируют только 1 кг своей
биомассы.

Таким
образом,
суммарная
биомасса, заключенная в ней энергия, а
также численность особей прогрессивно
уменьшаются по мере восхождения по
трофическим уровням.

Эта
закономерность получила название
правила
экологической пирамиды.

Данное
явление впервые было изучено Ч.Элтоном
(1927 г.) и названо им пирамидой
чисел или пирамидой Элтона.

Экологическая
пирамида
— это
графическое изображение соотношения
между продуцентами и консументами
разных порядков, выраженное в единицах
биомассы
(пирамида
биомасс),
числа особей
(пирамида
численности)
или заключенной
в массе живого вещества энергии (пирамида
энергии) (рис.6).

Рис.6.
Схема экологической пирамиды.

Экологическая
пирамида выражает трофическую структуру
экосистем в геометрической
форме.

Различают
три основных типа экологических пирамид:
пирамида чисел (численности), пирамида
биомассы и пирамиды энергии.

1)
пирамиды
чисел,
основанные на подсчете организмов
каждого трофического уровня;
2)
пирамиды
биомассы,
в которых используется суммарная масса
(обычно сухая) организмов на каждом
трофическом уровне;
3) пирамиды
энергии,
учитывающие энергоемкость организмов
каждого трофического уровня.

Пирамиды
энергии
считаются самыми важными, поскольку
они непосредственно обращаются к основе
пищевых отношений — потоку энергии,
необходимой для жизнедеятельности
любых организмов.

Пирамида чисел (численности)

Пирамида чисел
(численности) или пирамида Элтона
отражает численность отдельных организмов
на каждом трофическом уровне.

Пирамида
численности представляет собой наиболее
простое приближение к изучению
трофической структуры экосистемы.

При
этом сначала подсчитывают число
организмов на данной территории,
сгруппировав их по трофическим уровням
и представив в виде прямоугольника,
длина (или площадь) которого пропорциональна
числу организмов, обитающих на данной
площади (или в данном объеме, если это
водная экосистема).

Пирамида
численности может иметь правильную
форму, т.е. суживаться кверху (правильная
или прямая), а может быть и перевернутой
вершиной вниз (перевернутая или
обращенная) рис.7.

правильная
(прямая)
перевернутая (обращенная)

(пруд,
озеро, луг, степь, пастбище и др.)
(лес умеренного пояса летом и
др.)

Рис.7.
Пирамида численности (1 – правильная;
2- перевернутая)

Пирамида
численности имеет правильную форму,
т.е. сужается при продвижении от уровня
продуцентов к более высоким трофическим
уровням, для водных экосистем (пруд,
озеро и др.) и наземных экосистем (луг,
степь, пастбище и др.).

Например:

• тысяча
  особей фитопланктона в небольшом пруду
  может прокормить 100 особей мелких
  ракообразных – консументов первого
  порядка, которые в свою очередь прокормят
  10 особей рыб – консументов второго
  порядка, которых будет достаточно,
  чтобы прокормиться 1 окуню – консументу
  третьего порядка.

Пирамида
численности для некоторых экосистем,
например для леса умеренного пояса,
имеет перевернутую форму.

Например:

• в
  лесу умеренного пояса летом небольшое
  количество больших деревьев —
  продуцентов снабжает пищей огромное
  количество небольших по размеру
  насекомых-фитофагов и птиц — консументов
  первого порядка.

Однако
в экологии пирамида численности
употребляется редко, так как из-за
большого числа особей на каждом
трофическом уровне очень трудно
отобразить структуру биоценоза в
одном масштабе.

Пирамида
биомассы

Пирамида
биомассы отражает более полно пищевые
взаимоотношения в экосистеме, так как
в ней учитывается суммарная масса
организмов (биомасса) каждого трофического
уровня.

Прямоугольники
в пирамидах биомассы отображают
массу организмов каждого трофического
уровня, отнесенную к единице площади
или объема.

Пирамиды биомассы,
так же, как и пирамиды численности, могут
быть не только правильной формы, но и
перевернутыми (обращенными) рис.8.

Консументы
3 порядка

Консументы
2 порядка

Консументы
1 порядка

П

ро

Продуценты

правильная (прямая)
перевернутая
(обращенная)

(наземные экосистемы:
(водные
экосистемы: озеро,

луг, поле и др.)
пруд и
особенно морские

экосистемы)

Рис.7. Пирамида
биомасс (1 – правильная; 2- перевернутая)

Для большинства
наземных экосистем (луг, поле и др.)
суммарная биомасса каждого последующего
трофического уровня пищевой цепи
уменьшается.

Это
создает пирамиду биомасс, где существенно
преобладают продуценты, а над ними
располагаются постепенно уменьшающиеся
трофические уровни консументов, т.е.
пирамида биомасс имеет правильную
форму.

Например:

• в
  среднем из 1000 кг растений образуется
  100 кг тела растительноядных
  животных – консументов первого порядка
  (фитофагов). Плотоядные животные –
  консументы второго порядка, поедающие
  растительноядных, могут синтезировать
  из этого количества 10 кг своей биомассы.
  А хищники – консументы третьего порядка,
  питающиеся плотоядными животными,
  синтезируют только 1 кг своей биомассы.

В
водных экосистемах (озеро, пруд и др.)
пирамида биомасс может быть
перевернутой, где биомасса консументов
преобладает над биомассой продуцентов.

Это
объясняется тем, что в водных экосистемах
продуцентом является микроскопический
фитопланктон, быстро растущий и
размножающийся), который в достаточном
количестве непрерывно поставляет
живую пищу консументам, намного медленно
растущим и размножающимся. Зоопланктон
(или другие животные, питающиеся
фитопланктоном) накапливают биомассу
годами и десятилетиями, тогда
как фитопланктон
имеет крайне короткий период жизни
(несколько дней или часов).