Примеры решения расчетных задач по экологии

Определение массы съеденной пищии организмом на трофическом уровне

Задача 23.
Определите, сколько волков может прокормиться на протяжении года на площади 20 га (производительность 1 кв.м составляет 300 г), если масса 1 волка 60 кг. Сколько зайцев при этом будет съедено, если масса зайца 4 кг.
Решение:
Рассчитаем биомассу на площади 20 га:

h = 20 ^. 10000 ^. 0,3 = 60000 кг.

Зная, что масса зайца составляет 4 кг, а это число должно быть в 10 раз меньше массы биомассы пощади, легко рассчитаем количество зайцев, которое может прокормиться на данной территории:

N(зайцы) = (60000/10)/4 = 1500.

Определим число волков, которое может прокормиться на данной территории:

N(волки) = 1500/10 = 150.

Ответ: 150.
 

Задача 24.
Масса тела обыкновенного (синего) тунца 500 кг. Предположим, что 10% энергии, заключенной в съеденном тунцом пище, используется для построения его тела, остальные 90% расходуются на процессы жизнедеятельности. Определите массу съеденной тунцом рыбы (сардины и скумбрии), зоопланктона и фитопланктона, участвующих в данной пищевой цепи.
Решение:
1. Построим цепь питания, получим.

Ι (зоопланктон и фитопланктон) → ΙΙ (сардины и скумбрии) → ΙΙΙ (тунец).

2. Определение массы съеденной тунцом рыбы (сардины и скумбрии), зоопланктона и фитопланктона, участвующих в данной пищевой цепи. 
Согласно правилу экологической пирамиды – на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы и энергии, которые запасаются организмами за единицу времени, больше чем на последующем ~ в 10 раз.

Отсюда

ΙΙΙ тунец - 500 кг;
ΙΙ (сардины и скумбрии) - 5000 кг (500 ^. 10 = 5000);
Ι (зоопланктон и фитопланктон) - 50000 кг (5000 ^. 10 = 50000).

Ответ: m(сардины и скумбрии) = 5000 кг или 5 т; m(зоопланктон и фитопланктон) = 50000 кг или 50 т. 
 

Задача 25.
Трофическая цепь степной экосистемы определяется схемой: растения (злаки) → грызуны (полевая мышь) → хищник (хорёк). Определите минимальные размеры территории (м²), необходимой для обеспечения жизнедеятельности 30 хорьков в сутки, если считать, что травы полностью покрывают почву и их суточная чистая первичная продукция составляет 180 ккал/м², а среднесуточный прирост одного хорька составляет 90 ккал. Процесс трансформации энергии с одного трофического уровня на другой протекает в соответствии с правилом Линдемана.
Решение:
1. Построим цепь питания, получим.

Ι (злаки) → ΙΙ (полевая мышь) → ΙΙΙ (хорёк).

2. Рассчитаем среднесуточный прирост 30 хорьков:

90 ^. 30 = 2700 ккал.

3. Согласно правилу экологической пирамиды – на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы и энергии, которые запасаются организмами за единицу времени, больше чем на последующем ~ в 10 раз.

Отсюда 

ΙΙΙ хорьки - Q₃ = 2700 ккал;
ΙΙ полевыея мыши - Q₂ = 27000 ккал (2700 ^. 10 = 27000);
Ι злаки - Q₁ = 270000 ккал (27000 ^. 10 = 270000).

4. Теперь, зная продуктивность наземных растений, рассчитаем площадь соответствующего биогеоценоза, получим:

S = Q₁/h = 270000/180 = 1500 м².

Ответ: 1500 м².
 

Определение биологической урожайности ячменя

Задача 26.   
Рассчитайте биологическую урожайность ячменя (т/га), если на 1 м² было высенно 480 зерен, из них взошло 460 шт. К уборке на 1 м² сохранилось 395 продуктивных растений, на одном растении образовалось в среднем 2 стебля, в колосе сформировалось 16 зерен, масса 1000 зерен составила 44 г.
Решение:
1. Рассчитаем количество растений ячменя на одном гектаре, получим:

395 ^. 10000 = 3950000 = 3,95 млн/га.

2. Рассчитаем биологическую урожайность ячменя (т/га), используя формулу:

У = (А ^. Б ^. В ^. Г)/1000, где

У - биологическая урожайность, т/га;
А - число стояния растений к уборке, млн/га;
Б - продуктивная кустистость (число стеблей), шт/раст.; 
В - среднее число зерен в колосе, шт.; 
Г -  масса 1000 зерен, г.

Тогда

У = (3,95 ^. 2 ^. 16 ^. 44)/1000 = 5,56 т/га.

Ответ: 5,56 т/га.
 

Определение суточного потребления продукта

Задача 27.
Большую роль в обменных процессах и синтезе гормонов играет микроэлемент марганец. С продуктами питания с учетом усвояемости в организм человека должно поступать в среднем 7 мг марганца. Определите количество риса, которое должен съедать 1 человек, чтобы восполнить запасы марганца, если содержание этого микроэлемента в рисе составляет 2000 мкг/100 г.
Решение:
1 мг = 1000 мкг.
Рассчитаем количество риса, которое должен съедать 1 человек, получим:

2000 ----- 100 г
7000 ----- х г
х = (7000 ^. 100)/2000 = 350 г.

Ответ: 350 г.
 

Задача 28.
Известно, что для профилактики анемии у женщин необходимо принимать 15 мг железа ежедневно. Какое количество гречневой крупы необходимо потреблять ежедневно, если в ней содержится 6 мг/100 г железа.
Решение:
Рассчитаем количество риса, которое должен съедать 1 человек, получим:

6 ----- 100 г
15 ---- х г
х = (15 ^. 100)/6 = 250 г.

Ответ: 250 г.
 

Задача 29.
Рассчитайте, сколько 20% сметаны нужно съесть, чтобы только за счёт энергии её жиров смочь пробежать трусцой 15 мин. Энергозатраты на бег составляют 2100 кДж/ч.
Решение:
1. Рассчитаем энергозатраты за 15 мин. на бег трусцой, получим:

2100 : 60 = х : 15;
х = (15 ^. 2100)/60 = 525 кДж.

2. Рассчитаем количество необходимого жира для выделения 525 кДж, получим:

1 : 38,9  = 525 : х;
х = (1 ^. 525)/38,9 =  13,496 ≈ 13,5 г.

3. Рассчитаем массу сметаны, необходимой для бегуна, получим:

20% : 13,5 г = 100% : х;
х = (13,5 г ^. 100%)/20% = 67,5 г.

Ответ: m(сметаны) = 67,5 г.