Решите задачу. В пастбищную цепь экосистемы луга вовлечены ласка, мышь, саранча, землеройка (перечислены в случайном порядке). В данной экосистеме обитает 6 пар ласок. Рассчитайте, какое количество первичной продукции (в килограммах) необходимо для прироста веса ласок, если траты продуцентов на дыхание составляют 60%, в 100 г продуцентов заключено 200 кДж энергии, в 100 г консументов I и II порядка – 300 кДж, в 100 г консументов III порядка - 400 кДж. С первого трофического уровня на второй переходит 10% энергии, потери энергии на последующих уровнях составляют 80%.

Для решения этой задачи нам потребуется несколько этапов расчета, чтобы определить необходимое количество первичной продукции (в килограммах) для поддержания популяции ласок. Ласки являются консументами более высокого порядка, поэтому нам нужно будет двигаться по трофической цепи в обратном направлении, учитывая потери энергии на каждом уровне. 1. Определим количество энергии, необходимое для поддержания 6 пар ласок: * Всего ласок: 6 пар * 2 ласки/пара = 12 ласок * Предположим, что прирост веса каждой ласки составляет 100 грамм (это упрощение, реальный прирост может быть иным). Тогда общий прирост веса всех ласок составит: 12 ласок * 100 г/ласка = 1200 г = 1.2 кг * Допустим, что 100 г ласки содержит 400 кДж энергии (как у консументов III порядка). Тогда для прироста 1.2 кг ласок необходимо: 1.2 кг * (400 кДж / 100 г) * (1000 г / 1 кг) = 4800 кДж 2. Учитываем потери энергии на трофических уровнях: * С третьего трофического уровня (консументы III порядка, ласки) на второй (консументы I и II порядка) переходит только 10% энергии, а 80% энергии теряется. Значит, чтобы ласки получили 4800 кДж, консументы I и II порядка должны аккумулировать: $E_{2} = \frac{4800 \text{ кДж}}{0.1} = 48000 \text{ кДж}$ * Аналогично, с первого трофического уровня (продуценты) на второй переходит только 10% энергии. Следовательно, продуценты должны произвести: $E_{1} = \frac{48000 \text{ кДж}}{0.1} = 480000 \text{ кДж}$ 3. Определяем необходимое количество первичной продукции: * В 100 г продуцентов содержится 200 кДж энергии. Значит, для производства 480000 кДж потребуется: Масса = $\frac{480000 \text{ кДж}}{200 \text{ кДж} / 100 \text{ г}} = 240000 \text{ г} = 240 \text{ кг}$ Ответ: Для обеспечения прироста веса 6 пар ласок на 1.2 кг, необходимо 240 кг первичной продукции. Развернутый ответ для школьника: Представьте, что ласки живут в лугу, и мы хотим узнать, сколько травы (первичной продукции) нужно, чтобы ласки могли расти и увеличивать свой вес. Ласки едят других животных, которые, в свою очередь, едят траву или растения. Когда энергия переходит от травы к животным, часть этой энергии теряется (например, на дыхание и другие процессы). Только небольшая часть энергии переходит на следующий уровень. Сначала мы посчитали, сколько энергии нужно всем ласкам, чтобы они немного прибавили в весе. Затем, зная, что большая часть энергии теряется при переходе от травы к животным, и от одних животных к другим, мы посчитали, сколько всего энергии должно быть в траве (первичной продукции), чтобы ласки получили необходимое им количество энергии для прироста веса. В итоге, получилось, что травы нужно очень много, так как на каждом шагу энергия теряется. Вот почему так важно беречь природу и заботиться о том, чтобы в экосистеме было достаточно ресурсов для всех животных.