Решение задач на правило экологической пирамиды

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Тема: «Решение экологических задач на устойчивость и развитие».

Цели работы:

1. Закрепить знания о том, что энергия, заключенная в пище, передается от первоначального источника через ряд организмов, что такой ряд организмов называется цепью питания сообщества, а каждое звено данной цепи – трофическим уровнем.

Решение задач на правило экологической пирамиды

Экологическая пирамида

Для решения задач такого типа необходимо знать, что энергия, заключенная в пище, передается от первоначального источника через ряд организмов, такой ряд организмов называется цепью питания сообщества, а каждое звено данной цепи – трофическим уровнем.

Первый трофический уровень представлен автотрофами или продуцентами, например растениями, так как они производят первичную органику. Живые организмы – гетеротрофы, которые питаются автотрофами (растительноядные) называются консументами первого порядка и находятся на втором трофическом уровне, на третьем уровне располагаются консументы второго порядка – это хищники, они питаются консументами первого порядка. Цепь питания может включать консументов третьего, четвертого… порядка, но следует отметить, что более пяти трофических уровней в природе почти не встречается. Заканчивается цепь, как правило, редуцентами, это сапрофиты, разлагающие органику до простых неорганических веществ (грибы, бактерии, личинки некоторых насекомых).

Живые организмы, поедая представителей предыдущего уровня, получают запасенную в его клетках и тканях энергию. Значительную часть этой энергии (до 90%) они расходуют на движение, дыхание, нагревание тела и так далее и только 10% накапливают в своем теле в виде белков (мышцы), жиров (жировая ткань). Таким образом, на следующий уровень передается только 10% энергии, накопленной предыдущим уровнем. Именно поэтому пищевые цепи не могут быть очень длинными. Эта закономерность называется «правилом экологической пирамиды».

Ход работы:

Примеры решения:

Задача 1. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, что бы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон, нехищные рыбы, хищные рыбы, дельфин.

Решение: согласно правилу экологической пирамиды, биомасса каждого последующего трофического уровня уменьшается приблизительно в 10 раз.

Дельфин, питаясь хищными рыбами, накопил в своем теле только 10% от общей массы пищи, зная, что он весит 300 кг, составим пропорцию.

300кг – 10%,

Х – 100%.

Найдем чему равен Х. Х=3000 кг. (хищные рыбы) Этот вес составляет только 10% от массы нехищных рыб, которой они питались. Снова составим пропорцию

3000кг – 10%

Х – 100%

Х=30 000 кг (масса нехищных рыб)

   Сколько же им пришлось съесть планктона, для того чтобы иметь такой вес? Составим пропорцию

30 000кг.- 10%

Х =100%

Х = 300 000кг

Ответ: Для того что бы вырос дельфин массой 300 кг. необходимо 300000 кг планктона.

Задача 2.

В стратосфере на высоте 20 -30 км находится слой озона O₃, защищающий Землю от мощного ультрафиолетового излучения Солнца. Если бы не "озоновый экран" атмосферы, то фотоны большой энергии достигли бы поверхности Земли и уничтожили на ней все живое. Подсчитано, что в среднем на каждого жителя Санкт-Петербурга в воздушном пространстве над городом приходится по 150 моль озона. Сколько молекул озона и какая его масса приходится в среднем на одного петербуржца?

Дано:                      Решение:

√(O₃)=150 моль       1) Вычислим число молекул озона:

√ (O₃) = N/N_a, отсюда N(O₃) = √ (O₃)·N_a

Найти:                     N(O₃) = 150 моль · 6,02·10²³молекул/моль = 9,03·10²⁵ молекул

N(O₃) =?                 2) Вычислим массу озона:

m(O₃) =?                √ (O₃) = m/M_, отсюда m(O₃) = √ (O₃)·M

m(O₃) = 150 моль·48 г/моль = 7200 г = 7,2 кг

Ответ: N(O₃) = 9,03·10²⁵ молекул,     m(O₃) = 7,2 кг.

Задача 3

Установлено, что за вегетационный период дерево, имеющее 10 кг листьев, может обезвредить без ущерба для него свыше 500 г сернистого газа и 250 г хлора. Рассчитайте, какое количество указанных газов может обезвредить одно такое дерево.

Дано:                      Решение:

m(SO₂) = 500 г        1) Определим молярные массы указанных газов:

m(Cl₂) = 250 г                   M(SO₂) = 64 г/моль

Найти:                              M(Cl₂) = 71 г/моль

√ (SO₂) =?

√ (Cl₂)=?                  2) Вычислим количество вещества каждого газа, которое может обезвредить одно дерево:

m(SO₂) 500 г

√ (SO₂) = ------ =-------- = 7,8 моль

M(SO₂) 64 г/моль

m(Cl₂) 250 г

√ (Cl₂) = ------- =-------- = 3,5 моль

M(Cl₂) 71 г/моль

Ответ: √ (SO₂) = 7,8 моль, √ (Cl₂) = 3,5 моль.

Решая эту задачу, учащиеся узнают о роли растений в обезвреживании ядовитых газов. Подобные факты еще раз убеждают их в необходимости сохранения каждого дерева и мобилизуют на активное участие в озеленении своего города

Задача 4.

При сгорании в карбюраторе автомобиля 1кг горючего в воздух выбрасывается до 800 г оксида углерода (II). Вычислите массу и объем (н. у.) оксида углерода (II), образующегося при сгорании 100 кг горючего.

Решение:

Задачу можно решить устно. Путем простых математических вычислений можно прийти к выводу, что при сгорании 100 кг горючего может образоваться оксид углерода (II) массой 80 кг.

Вычислим, какой объем займет этот газ при н.у.:

М(СО) = 80 кг = 80000 г

√(СО) = 80000 / 28 = 2857 моль

V(CO)=2856 *22,4 = 63974 л= 64 м³

Ответ: m(CO) = 80 кг, V(CO) = 64 м³

При решении подобных задач обучающиеся узнают о веществах, загрязняющих атмосферу: выхлопных газах автотранспорта, продуктах сгорания органического топлива, выбросах промышленных предприятий.