Біологія · Екологія
Екологічні піраміди: чисел, біомаси й енергії, правило 10 %
Екологічна піраміда показує, як зменшується кількість особин, біомаса чи енергія на кожному наступному трофічному рівні. Розрахункові задачі спираються на правило Ліндемана: близько 10 % енергії та біомаси переходить на вищий рівень, а решта витрачається й розсіюється.
Авторський матеріал Тями · оновлено
Трофічні рівні й ланцюги живлення
Перший трофічний рівень займають продуценти (рослини, ціанобактерії), другий — консументи I порядку (рослиноїдні), третій — консументи II порядку (хижаки, що поїдають рослиноїдних), і так далі. Редуценти (бактерії, гриби) розкладають мертву органіку до неорганічних речовин. У пасовищному ланцюзі енергія йде від рослин до рослиноїдних і хижаків (трава → заєць → лисиця), у детритному — від відмерлих решток до детритофагів та їхніх хижаків.
Ланцюги рідко мають більш як чотири-п’ять ланок, бо на кожному переході втрачається більша частина енергії.
Правило Ліндемана (правило 10 %)
Eₙ = E₁ · 0,1ⁿ⁻¹ (n — номер трофічного рівня)
У середньому лише близько 10 % енергії переходить з одного рівня на наступний; решту організми витрачають на дихання, рух і теплоту, а частина залишається в неперетравлених рештках. У задачах зазвичай беруть рівно 10 %, якщо умова не вказує інше. Те саме правило застосовують до біомаси.
Кількість переходів дорівнює номеру рівня мінус 1: від продуцентів до консументів III порядку (четвертий рівень) — три переходи, тому множник 0,1³, а не 0,1⁴.
Три види пірамід
| Піраміда | Що показує | Чи буває перевернутою |
|---|---|---|
| чисел | кількість особин на кожному рівні | так: одне дерево й тисячі комах-фітофагів; паразити на одному хазяїні |
| біомаси | масу органічної речовини організмів на кожному рівні | так: в океані біомаса фітопланктону менша за біомасу зоопланктону, бо фітопланктон швидко оновлюється |
| енергії | скільки енергії проходить через рівень за певний час | ні: завжди звужується догори |
Піраміда енергії найнадійніша, бо відображає втрати енергії на кожному переході й не залежить ні від розмірів особин, ні від швидкості оновлення біомаси.
Розібрані приклади
Спробуй розв’язати сам, а потім відкрий розв’язання. Це авторські приклади, а не завдання з тренувань.
Приклад 1
Ланцюг живлення: злаки → миші → змії → орли. Біомаса злаків дорівнює 20 000 кг. Яка біомаса орлів може утворитися за правилом 10 %?
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- Злаки — перший рівень, орли — четвертий: три переходи.
- Миші: 20 000 · 0,1 = 2000 кг; змії: 2000 · 0,1 = 200 кг; орли: 200 · 0,1 = 20 кг.
Відповідь: 20 кг.
Приклад 2
Щоб маса вовків у ланцюзі трава → зайці → вовки збільшилася на 5 кг, скільки трави має для цього вирости?
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- Вовки — третій рівень, отже між травою й вовками два переходи.
- Маса зайців має становити 5 : 0,1 = 50 кг.
- Маса трави: 50 : 0,1 = 500 кг.
Відповідь: 500 кг.
Приклад 3
На рівні продуцентів запасено 10 000 кДж енергії. Скільки енергії дійде до консументів III порядку?
Типові помилки
- Застосовувати правило 10 % до кількості особин: воно стосується енергії й біомаси.
- Помилятися в кількості переходів: між першим і четвертим рівнями їх три, а не чотири.
- Вважати, що піраміда енергії може бути перевернутою: вона завжди звужується догори.
- Зараховувати редуцентів до продуцентів: редуценти розкладають мертву органіку, а не створюють її з неорганічних речовин.
- Плутати продуцентів і консументів: продуцент створює органічні речовини з неорганічних.
- Множити на 10 замість 0,1 під час руху вгору по ланцюгу: енергія зменшується, а не зростає.