§ 55. Как происходит переход энергии внутри экологической пирамиды

Естествознание, 6 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 6: Экология и устойчивое развитие. Страницы 136–139.

Чему научишься

• Составлять пищевые (трофические) цепи и называть трофические уровни.
• Объяснять, почему энергия в природе идёт только в одну сторону, а вещества — по кругу.
• Применять правило 10 %: на следующий уровень переходит лишь десятая часть энергии.
• Рассчитывать, сколько растений или планктона нужно, чтобы вырос хищник.

Разминка

• Кто такие автотрофы? Организмы, которые сами создают пищу на свету, — растения, водоросли. Их ещё называют продуцентами.
• А гетеротрофы? Те, кто питается готовой пищей: животные, грибы, большинство бактерий.
• Кто такие редуценты? Бактерии и грибы, которые разлагают мёртвые остатки.
• Чему равна десятая часть от 1000? $1000 : 10 = 100$. А десятая часть от 100 — это 10.

Разбираемся

Цепочка от листа до ястреба

Посмотри на цепочку: листья → гусеница → воробей → ястреб. Гусеница грызёт листья, воробей клюёт гусениц, ястреб ловит воробья. Каждый следующий ест предыдущего, и стрелка показывает, куда переходит пища.

Кто тут кто? Листья — продуцент (автотроф). Гусеница — консумент I порядка (травоядный). Воробей — консумент II порядка. Ястреб — консумент III порядка. Все трое — гетеротрофы. А когда кто-то из них погибнет, его остатки разложат редуценты.

📌 Пищевая (трофическая) цепь — ряд организмов, где каждый съедает или разлагает предыдущего. Каждое звено цепи — трофический уровень.

Вот ещё одна цепь: листья → заяц → лиса. Растение — источник энергии и органических веществ. Заяц, поедая листья, получает нужные вещества и энергию. Лиса, поймав зайца, делает то же самое.

Откуда берётся вся энергия

Единственный источник энергии для жизни на Земле — Солнце. Растения и сине-зелёные водоросли при фотосинтезе превращают солнечный свет в энергию, «запертую» в органических веществах. Дальше эту энергию по цепочке передают друг другу консументы. А после смерти любого организма его разлагают грибы и бактерии (редуценты, или деструкторы).

Схема простая: Солнце → автотрофы (продуценты) → гетеротрофы (консументы и редуценты). От редуцентов к продуцентам идёт обратная стрелка: это возвращаются минеральные вещества.

💡 Запомни разницу: вещества ходят по кругу (растение → животное → редуцент → почва → растение). А энергия идёт только вперёд и по дороге рассеивается теплом. Поэтому жизнь всё время нуждается в новой порции солнечного света.

Пирамида, которая тает кверху

Если нарисовать уровни цепи друг над другом, получится экологическая пирамида. Внизу — широкое основание из растений, наверху — узкая верхушка из хищников.

📌 Экологическая пирамида — рисунок, который показывает соотношение продуцентов и консументов всех уровней в экосистеме: растений, травоядных, хищников и тех, кто ест хищников.

Почему пирамида сужается? Зверь тратит почти всю энергию пищи на жизнь: бегать, дышать, греться, расти. В его собственное тело переходит лишь малая часть. В среднем на следующий уровень попадает только около 10 % энергии.

📌 Правило 10 %: с каждого трофического уровня на следующий переходит примерно десятая часть энергии. Например, из 1000 кг растений вырастет 100 кг травоядных, из них — 10 кг плотоядных, а из них — всего 1 кг хищников III порядка.

⚠️ Частая ошибка. Умножают «вниз» неправильно: если хищник весит 8 кг, то его пищи нужно не 0,8 кг, а в 10 раз больше, то есть 80 кг. Чем ниже по пирамиде, тем больше масса.

🌟 Именно поэтому цепи питания редко бывают длиннее 4–5 звеньев. На шестом уровне энергии почти не остаётся — прокормиться там не может никто. А крупных хищников, вроде снежного барса, в природе всегда мало: каждому нужна огромная «кормовая» территория.

👨‍👩‍👧 Родителю. Можно объяснить правило 10 % «на деньгах»: из 1000 тенге каждый следующий в цепочке получает только 10 %. Сколько достанется четвёртому? 1 тенге. Дети быстро понимают, почему хищников мало.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Что такое пищевая цепь? Ряд организмов, где каждый съедает или разлагает предыдущего.
• Что такое трофический уровень? Одно звено пищевой цепи: продуценты, консументы I порядка, II порядка и т. д.
• Что показывает экологическая пирамида? Соотношение продуцентов и консументов разных уровней.
• Почему пирамида сужается кверху? На каждый следующий уровень переходит лишь около 10 % энергии.

Решаем упражнения

№ 1

(задание в начале параграфа) Рассмотри цепочку: листья → гусеница → воробей → ястреб. Как объяснить эту последовательность? Какую закономерность можно заметить? Кого из цепи можно назвать автотрофом, гетеротрофом, продуцентом, редуцентом?

Как думать. Следи, кто кого ест. И подумай, как меняется число организмов от начала цепи к концу.

Пример ответа.

• Каждый следующий организм питается предыдущим: гусеница ест листья, воробей — гусениц, ястреб — воробьёв.
• Закономерность: цепь всегда начинается с растения; к концу цепи животные крупнее, а их число меньше.
• Автотроф, продуцент — листья (растение).
• Гетеротрофы — гусеница, воробей, ястреб (консументы I, II и III порядка).
• Редуцентов на рисунке нет. Это бактерии и грибы, которые разложат опавшие листья и погибших животных.

Ответ: листья — продуцент (автотроф); гусеница, воробей, ястреб — консументы (гетеротрофы); редуценты — невидимые на рисунке бактерии и грибы.

№ 2

(задание к схеме «Солнце → автотрофы → гетеротрофы») Что означает стрелка между редуцентами и продуцентами?

Ответ: редуценты разлагают мёртвые остатки до минеральных веществ (воды, углекислого газа, солей). Растения снова берут их из почвы и воздуха. Стрелка показывает, что вещества возвращаются к продуцентам и круговорот замыкается.

№ 3

Может ли энергия передаваться по замкнутому кругу?

Как думать. Вспомни, что зверь делает с энергией пищи: бегает, дышит, греется. Можно ли «собрать обратно» тепло, которое ушло в воздух?

Ответ: нет. На каждом уровне большая часть энергии тратится на жизнь и рассеивается теплом. Редуценты тоже расходуют остаток энергии. Растениям возвращаются только вещества, а энергию они каждый день берут заново от Солнца. Энергия идёт в одном направлении.

№ 4

Что произойдёт, если Солнце перестанет существовать?

Пример ответа.

• Растения перестанут делать фотосинтез: нечем будет создавать органические вещества.
• Без растений погибнут травоядные, за ними — хищники. Вся пищевая пирамида рухнет снизу.
• Без солнечного тепла Земля замёрзнет.

Ответ: жизнь на Земле прекратится: без солнечной энергии не будет ни пищи, ни тепла.

🌟 Есть редкие исключения: на дне океана, у горячих подводных источников, живут бактерии, которые получают энергию из химических веществ Земли, а не от Солнца. Но вся остальная жизнь от Солнца зависит полностью.

№ 5

Сколько килограммов планктона нужно, чтобы в водоёме выросла щука массой 8 кг? Сначала составь пищевую цепь из объектов: щука, планктон, плотва.

Как думать. Сначала выстроим цепь: плотва ест планктон, щука ест плотву. Потом идём от щуки вниз и на каждом шаге умножаем на 10.

Решение.

1. Цепь: планктон → плотва → щука.
2. Щука 8 кг съела плотвы: $8 \cdot 10 = 80$ кг.
3. Плотва 80 кг съела планктона: $80 \cdot 10 = 800$ кг.

Ответ: 800 кг планктона.

№ 6

По правилу экологической пирамиды найди, сколько планктона (водорослей и бактерий) нужно, чтобы в Чёрном море вырос дельфин массой 400 кг. Цепь: планктон → моллюски → хищная мелкая рыба → дельфин.

Как думать. Между дельфином и планктоном три перехода. Значит, умножаем на 10 три раза, то есть на 1000.

Решение. $400 \cdot 10 \cdot 10 \cdot 10 = 400,000$ кг $= 400$ т.

Ответ: 400 000 кг, то есть 400 т планктона.

№ 7

(задание без номера в учебнике: домашний проект) Продолжай проект «Замкнутая экосистема своими руками»: снимай изменения на фото или видео.

Как думать. Подумай, как в твоей банке идёт энергия и вещества. Свет — откуда берёт энергию мох? Кто в банке разлагает отмершие листья?

Решение. Сделай очередное фото и запиши в дневник: сколько дней прошло, как выглядят растения, запотевают ли стенки. Добавь в дневник вывод по сегодняшней теме: «Энергия попадает в банку только со светом. Поэтому банку нельзя ставить в тёмный угол».

Ответ: фото и запись в дневнике наблюдений.

№ 8

(задание без номера в учебнике: творческое) Создай медиа-азбуку по разделу «Экология и устойчивое развитие». Это презентация: после титульного слайда — по слайду на каждую букву алфавита, кроме Ь, Ъ, Ы, Й. На слайде — буква в левом верхнем углу (первая буква ответа), вопрос и картинка-подсказка.

Как думать. Всего в русском алфавите 33 буквы, без четырёх — 29 слайдов (плюс титульный). Для каждой буквы придумай термин раздела, а к нему — вопрос.

План работы.

1. Выпиши термины из § 53–56 и других параграфов раздела.
2. Подбери к каждой букве слово (на трудные буквы можно брать названия животных и растений).
3. Для каждого слова сформулируй вопрос, на который оно отвечает.
4. Найди картинку-подсказку.
5. Собери слайды в алфавитном порядке в PowerPoint (или Google Презентациях).

Образец нескольких слайдов.

Ответ: презентация из 29 слайдов (+ титульный), по образцу выше.

№ 9

(задание без номера в учебнике: «К вершинам успеха») Закончи честно фразы: «Сегодня на уроке я…», «Мне удалось…», «Я могу похвалить…», «Мне недостаточно…», «Я старался…».

Пример ответа.

• Сегодня на уроке я узнал, что энергия в природе идёт только в одну сторону.
• Мне удалось посчитать, сколько планктона нужно дельфину.
• Я могу похвалить себя за то, что разобрался с правилом 10 %.
• Мне недостаточно понятно, почему редуценты — это тоже гетеротрофы. Спрошу у учителя.
• Я старался правильно составить пищевые цепи.

Ответ: у каждого свой.

Шпаргалка

• Энергия: Солнце → продуценты → консументы → редуценты. Только вперёд!
• Вещества возвращаются к растениям по кругу.
• Из 1000 кг растений → 100 кг травоядных → 10 кг хищников → 1 кг хищников III порядка.
• Считаем «вниз» по цепи: каждый шаг × 10.
• Чем выше уровень, тем меньше на нём энергии и организмов.

Мини-тест