Методика решения задач по экологии по теме «Пищевые взаимоотношения организмов и экологические пирамиды».
Экологическое образование представляет собой непрерывный процесс обучения, воспитания и развития личности, направленный на формирование системы научных, практических знаний и умений, ценностных ориентаций, поведения и деятельности, обеспечивающих ответственное отношение человека к окружающей среде и здоровью.
В свете концепции устойчивого развития экологическое образование приобретает роль системообразующего фактора общего образования, определяет его стратегические цели и ведущие направления.
Целью и ожидаемым результатом экологического образования школьников является экологическая культура личности ребенка, развитие ответственности человека в предупреждении и разрешении экологических проблем, поддержании устойчивого развития биосферы и общества.
Задача № 1.
Составить цепь питания и определить, сколько га смешанного леса потребуется, чтобы прокормить слона массой 2809 кг (их них 60% составляет вода).
Примечание: сухая биомасса смешанного леса с 1 кв. м составляет 400 г.
Решение. Задача № 1.
Определить сухую массу слона:
2809 кг - 100%
х кг - 40%
х = .2809 • 40
100 = 1123,6 кг.
Составляем цепь питания на основании правила экологической пирамиды:зеленая масса-слон
11236 кг - 1123,6 кг
Определяем площадь леса в га для прокорма слона.С 1 га 0,4 . 10 000 кв. м = 4 000 кг/га.
Если 1 га дает прирост биомассы 4 000 кг, то для слона весом 1123,6 кг:
1 га - 4 000 кг
х - 11236 кг
х =11236*1 =2,809 га
4000
Ответ: 2,809 га.
Задача № 2.
Составить цепь питания и определить, сколько га луга потребуется, чтобы прокормить человека массой 54 кг (из них 63% составляет вода).
Примечание: сухая биомасса травы составляет с 1 кв. м луга 200 г.
РЕШЕНИЕ. Задача № 2.
Определим сухой вес человека:54 кг - 100%
Хкг-37% х= 19,98 кг.
Составим цепь питания:трава - корова - человек
На основании правила экологической пирамиды определяем, сколько необходимо травы, чтобы воспроизвести такую массу:трава - корова - человек
1998 кг - 199,8 кг - 19,98 кг
Если с 1 кв. м луга получаем 200 г сухой биомассы, то:1 кв. м - 0,2 кг
х кв. м - 1998 кг х = 9980 кв. м, т. е. 0,999 га.
Ответ: 0,999 га.
Задача № 3.
Средняя масса толстолобика составляет 2,2 кг, из которых 64% приходится на воду. Сколько кг толстолобика можно получить из водоема площадью 8,5 га?
Примечание: 1 кв. м водоема дает сухой биомассы 1000 г.
РЕШЕНИЕ. Задача № 3.
Определим сухой вес толстолобика:2,2 кг - 100%
х кг - 36% х = 2,2•36:100 = 0,792 кг
Определяем продуктивность водоема по первичной биомассе с 1 га:1 кв. м - 1000 г
10 000 кв. м - х кг х = 10 000 кг.
Продуктивность первичной биомассы с 8,5 га:10 000 •8,5 = 85 000 кг.
Цепь питания: водоросли - толстолобик7,92 кг - 0,792 кг
85 000 кг - х кг
х = 85 000 • 0,792 : 7,92 = 8 500 кг
Ответ: 8 500 кг.
Задача № 4.
Товарная масса карпа в среднем равна 3 кг, из которых 60% приходится на воду. Сколько кг карпа можно получить в пруду для искусственного разведения рыб площадью 10 га?
Примечание: 1 кв. м водоема дает сухой биомассы 1000 г.
РЕШЕНИЕ. Задача № 4.
Сухой вес карпа:Зкг-100%
х кг - 40% х = 3 • 40 : 100 = 1,2кг.
Цепь питания:
водоросли - карп
12кг - 1,2 кг
1 кв. м водоема дает сухой биомассы 1000 г:1кв. м - 1000 г
100 000 кв. м - х кг
х=100000•1 кг = 100 000 кг.
Если с 10 га биологическая продуктивность составляет 100 000 кг, то можно получить карпа:(100 000 кг : 12) • 1,2 = 9999,9999 = 10 000 кг.
Ответ: 10000 кг карпа.
Задача № 5.
В смешанном лесу 20% деревьев составляет хвойные породы, а остальные - широколиственные. С 1 кв. м площади леса средний прирост сухой биомассы хвойных составляет 17,236 кг и широколиственных - 45,2 кг за год. Определить продуктивность данного биоценоза в кг/га и кжд/га.
Примечание: 1 г сухого растительного вещества аккумулируете среднем 20 кдж.
РЕШЕНИЕ. Задача № 5.
Биомасса суммарная с 1 га смешанного леса:(17,236 • 2000 кв. м) + (45,2 • 8000 кв. м) = 396072 кг/га
1 га - 10 000 кв. м
20% - 2 000 кв. м - хвойные
80% - 8 000 кв. м - широколиственные.
Количество энергии, заключенной в продуктивной:1000 г • 396 072 кг/га • 20 кдж = 7 921 440 000 кдж/кг.
Ответ: 396 072 кг/га, 7 921 440 000 кдж/га.
Задача № 6.
1 кв. м площади горохового поля дает 443 г сухой биомассы гороха посевного и 456 г сухой биомассы сорных растений. Определить продуктивность ценного биоценоза в кг/га и кдж/ га.
Примечание: 1 г сухого растительного вещества аккумулирует в среднем 20 кдж.
Задача № 6.
Суммарная биомасса с 1 кв. м:443 г + 456 г = 899 г/кв. м.
Биомасса с 1 га:899 • 10 000 кв. м = 8 990 000 г = 8 990 кг.
Продуктивность энергии с 1 га:8 990 000 г • 20 кдж = 179 800 000 кдж/га
Ответ: 8 990 кг/га, 179 800 000 кдж/га.
Задача № 7.
Продуктивность 1 га культурного биоценоза составляет 2-107 кдж. Определить, какого веса достигнет волк в цепи питания: растения-заяц-волк, если 60% массы волка приходится на воду.
Примечание: 1 г сухой биомассы животного составляет 20 кдж.
РЕШЕНИЕ. Задача № 7.
Составим цепь питания:растения - заяц – волк
2•107 кдж - 2•106 кдж - 2•105 кдж
1000 кг 100 кг 10 кг (сухой биомассы)
0,001 - 20 кдж
х - 2•107 кдж
х= 0,001•2•107:20 = 1000
Определим массу волка с учетом воды в организме:
10 кг - 40%
х кг - 60% х = 15 кг.
Ответ: масса волка: 10 кг + 15 кг = 25 кг.
Задача № 8.
В течение 1 года 1 га биоценоза поглощает 8.109 кдж солнечной энергии, из которых продуктивными являются лишь 3,2%. Определить количество хищных птиц со средним весом 5 кг на 10 га биоценоза в цепи питания: растения-насекомые - насекомоядные птицы-хищные птицы, если 60% массы хищных птиц приходится на воду.
Примечание: 1 г сухого растительного вещества аккумулирует в среднем 20 кдж.
РЕШЕНИЕ. Задача № 8.
Определяем первичную продуктивность биоценоза за 1 год на 1 га:8•109 кДж - 100%
Х кДж - 3,2%
х = 8 • 109 • 3,2: 100= 25,6 • 107 кДж
Первичная продуктивность биоценоза на 10 га в биомассе:в кдж: 25,6 • 107 • 10 га =2,56 • 109 кдж
в кг: 2,56 •109 : 20 кдж = 1,28 • 108 г = 128 000 кг.
Составить цепь питания:растения- насекомые- насекомоядные птицы - хищные птицы
128 000 кг 12 800 кг 1280 кг 128 кг
Определяем сухой вес хищных птиц:5 кг - 100%
х кг - 40% х =5•40:100 = 2 кг.
Определяем количество хищных птиц на 10 га биоценоза: 128 кг : 2 кг = 64Ответ: 64 хищных птицы на 10 га биоценоза.
Задача № 9.
Построить цепь питания для рыжей лисицы и определить, какое количество га смешанного леса необходимо для того, чтобы лисица достигла веса в 4 кг, из которых 60% приходится на воду.
Примечание: первичная продуктивность смешанного леса, луга составляет 500 г сухого вещества с 1 кв. м в год.
РЕШЕНИЕ. Задача № 9.
Определяем сухую биомассу лисицы:4 кг - 100%
х кг - 40%
х = 40•4:100 = 1,6 кг
Определяем продуктивность 1 га леса (поля):
1 кв. м - 500 г
10 000 кв. м-хг
х = 10 000 •500 = 5000 кг.
Строим цепь питания:растения - зайцы (мыши) - лисицы
160 кг 16 кг 1,6 кг
Определяем площадь (в га), необходимую для того, чтобы лисица достигла веса 1,6 кг:1 га - 5000 кг
х га - 160 кг
х = 160:5000 = 0,032 га.
Ответ: 0,032 га.
Задача № 10.
В течение года 1 га кукурузного поля поглощает 76 650 000 кдж, из которых только 2,3% аккумулируется в виде прироста сухого вещества. Составить цепь питания и определить, сколько га такого поля потребуется человеку для прокормления в течение года, если в сутки человеку необходимо примерно 10 000 кдж.
Примечание: 1 г вещества содержит 20 кдж.
РЕШЕНИЕ. Задача № 10.
Определяем, сколько кдж энергии аккумулируется в виде сухого вещества на 1 га:76 650 000 кдж - 100%
х кдж - 2,3%
х = 1 762 950 кдж (или 88,147 кг)
0,001-20
х-11625 950 х = 88,147
Определяем, сколько кдж энергии потребляет человек за год:10 000 кдж • 365 дней = 3 650 000 кдж (или 173,8 кг).
Составляем цепь питания от сочной массы кукурузы (2/3):кукуруза (сочная масса) - корова - человек
88,147•2/3 = 58,98 кг 5,90 кг 0,59кг
Всего 1 га поля дает за 1 год:88,147кг - 58,98 кг = 29,167 кг зерна и 5,9 кг мяса
Итого: 29,167 + 5,9 = 35,07 кг.
Необходимая площадь кукурузного поля в га для прокорма человека за 1 год:173,8- годовая потребность человека
Ответ: 4,95 га.
