Контрольна робота з біології у форматі Всеросійської перевірочної роботи за перше півріччя (11 клас). Контрольна робота з біології у форматі Всеросійської перевірочної роботи за перше півріччя (11 клас) Правило свідчить не більше 10 енергії надходить

КОНТРОЛЬНА РОБОТА З БІОЛОГІЇ за перше півріччя

В 11 класі (2016 – 2017 навч. рік)

На фрагменті одного ланцюга ДНК нуклеотиди розташовані в такій послідовності: А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Г.

а) Доповніть схему будови дволанцюжкової молекули ДНК

Відповідь:______________________________________________

б) Який принцип є основою структури молекули ДНК?

в) Яка довжина у нанометрах цього фрагмента ДНК?

Відповідь:________________________________________________

У гороху червоне забарвлення квіток домінує над білим, а високий зріст над карликовим. Ознаки успадковуються незалежно. При схрещуванні двох рослин з червоними квітками, одна з яких була високого зросту, а інша низького, отримали 35 високих рослин з червоними квітками, 32 низькі рослини з червоними квітками, 10 високих з білими квітками і 13 низьких з білими квітками.

Які генотипи батьків?

Відповідь:_______________________________________________

Встановіть послідовність систематичних груп тварин, починаючи з найменшої
А) Звичайна лисиця
Б) Хордові
В) Хижі
Г) Ссавці
Д) Лисиці
Е) Вовчі

У ДНК частку нуклеотидів з аденіном припадає 15%. Визначте відсотковий вміст нуклеотидів із цитозином, що входять до складу молекули.Користуючись правилом Чаргаффа, що описує кількісні співвідношення між різними типами азотистих основ ДНК (Г + Т = А + Ц), розрахуйте у цій пробі відсоток нуклеотидів з цитозином.

У відповіді запишіть лише відповідне число.

Відповідь: ___________________________%.

5. Встановіть послідовність розташування систематичних таксонів рослини, починаючи з найбільшого таксону. Запишіть у таблицю відповідну послідовність цифр.

1) Мятлик лучний

2) Мятлик

3) Покритонасінні

4) Однодольні

5) Рослини

6) Злакові

6. Проаналізуйте графік швидкості розмноження молочнокислих бактерій.

Виберіть твердження, які можна сформулювати на основі аналізу отриманих результатів.

Швидкість розмноження бактерій

1) завжди прямо пропорційна зміні температури середовища

2) залежить від ресурсів середовища, в якому знаходяться бактерії

3) залежить від генетичної програми організму

4) підвищується за температури 20–36 °С

5) зменшується при температурі вище 36 °С

Запишіть у відповіді цифри, під якими вказані вибрані твердження.

Відповідь: ___________________________

7. Правило Бергмана говорить, що серед споріднених форм теплокровних тварин, що ведуть подібний спосіб життя, ті, які мешкають в областях з переважаючими низькими температурами, мають, як правило, більші розміри тіла порівняно з мешканцями тепліших зон та областей.

Розгляньте фотографії, на яких зображені представники трьох близьких видів ссавців. Розташуйте цих тварин у тій послідовності, в якій їх природні ареали розташовані на поверхні Землі з півночі на південь.

Запишіть у таблицю відповідну послідовність цифр, якими позначені фотографії.

1. бурий ведмідь 2. 3. кадьяк

Відповідь:

2. Використовуючи знання з терморегуляції, поясніть правило Бергмана.

Відповідь:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8.

1. Розгляньте зображення органоїду еукаріотичної клітини. Як він називається?

Відповідь:___________________________

Порушення якого процесу відбудеться у клітині у разі ушкоджень (порушень у роботі) даного органоїду?

Відповідь: _______________________________________

Визначте виникнення хвороб, наведених у списку. Запишіть номер кожної із хвороб у списку у відповідну комірку таблиці. У осередках таблиці може бути записано кілька номерів.

Список хвороб людини:

1) кір

2) гемофілія

3) фенілкетонурія

4) туберкульоз

5) інсульт головного мозку

Спадкове захворювання

Придбане захворювання

Інфекційне

Неінфекційне

10. Антон прийшов до лікаря через погане самопочуття. Лікар дав йому направлення на аналіз, результати якого показали, що кількість лейкоцитів дорівнює 72×113 при нормі 4–9×109. Який аналіз запропонував здати лікар та який діагноз він поставив на основі отриманих результатів?

Виберіть відповіді з наступного списку та запишіть у таблиці їх номери.

Список відповідей:

1) запалення легень

2) недокрів'я

3) аналіз крові

4) зниження імунітету

5) аналіз калу

Відповідь:

Аналіз

Діагноз

11.

Генетичний код - властивий для всіх живих організмів спосіб кодування послідовності амінокислотних залишків у складі білків за допомогою послідовності нуклеотидів у складі нуклеїнової кислоти.

У таблиці представлені три види основ (перша, друга та третя), зверніть увагу на те, що вони даються в двох варіантах: без дужок-нуклеотиди РНК, а в дужках - нуклеотиди ДНК.

Вивчіть таблицю генетичного коду, де продемонстровано відповідність амінокислотних залишків складу кодонів.

На прикладі амінокислоти гліцину (ГЛІ) поясніть наступну властивість генетичного коду: код триплетен.

Таблиця генетичного коду

Відповідь________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Розподіліть організми за їх становищем у харчовому ланцюзі. У кожну комірку запишіть назву одного із запропонованих організмів.

Періч організмів: хрестоцвіті блішки, тхор, вуж, листя ріпи, жаба

Харчовий ланцюг:

2 . Правило говорить: «трохи більше 10% енергії надходить від кожного попереднього трофічного рівня до наступного». Використовуючи це правило, розрахуйте величину енергії (кДж), яка переходить на рівень консументів I порядку при чистій річній первинній продукції екосистеми 10 000 кДж.

Відповідь___________________________________________________________________

Заповніть порожні комірки таблиці, використовуючи наведений нижче список пропущених елементів: для кожної перепустки, позначеної буквою, виберіть та запишіть у таблицю номер потрібного елемента.

Рівень організації

Наука, що вивчає цей рівень

приклад

______________________(А)

Біохімія

______________________(Б)

Біогеоценотичний

______________________(В)

______________________(Г)

______________________(Д)

Е)

Легкі

Пропущені елементи:

1) анатомія

2) організмовий

3) екологія

4) РНК

5) молекулярно-генетичний

6) біогеоценоз

14. У суді розглядався позов про встановлення батьківства дитини. У жінки зIгрупою крові народилася дитина зIгрупою крові. Чи буде задоволено судом позов до Л. М, у якогоIVгрупа крові?

Проаналізуйте дані таблиці та дайте відповідь на запитання.

Група крові батька

I(0)

II(A)

III(B)

IV(AB)

Група крові матері

I(0)

I(0)

II(A) I(0)

III(B) I(0)

II(A) III(B)

Група крові дитини

II(A)

II(A) I(0)

II(A) I(0)

Будь-яка

II(A), III(B) IV(AB)

III(B) I

III(B) I(0)

Будь-яка

III(B) I(0)

II(A), III(B) IV(AB)

IV(AB)

II(A) III(B)

II(A), III(B) IV(AB)

II(A), III(B) IV(AB)

II(A), III(B) IV(AB)

Мати дитини заявляла у суді, що батьком її сина є Л.М. з IV(АВ) групою крові. Чи міг він бути батьком дитини?

Відповідь: ________________________________________________________________________

2 . Керуючись правилами переливання крові, вирішіть, чи дитина може бути донором крові для своєї матері.

3) Використовуючи дані таблиці«Групи крові за системою АВ0», поясніть своє рішення.

Групи крові

Антигени еритроцитів

Антитіла плазми

α, β

А β

III

У α

А,В

А, В

* Примітка.

Антиген - будь-яка речовина, яку організм розглядає як чужорідну чи потенційно небезпечну і проти якої зазвичай починає виробляти власні антитіла.

Антитіла - білки плазми, що утворюються у відповідь на введення в організм людини бактерій, вірусів, білкових токсинів та інших антигенів.

Відповідь:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

15 . . Холестерин відіграє важливу роль в обміні речовин та роботі нервової системи. Він надходить в організм із продуктів тваринного походження. У рослинних продуктах їх вміст незначний. Кількість холестерину, що надходить до організму з їжею, не повинна перевищувати 0,3–0,5 г на добу.

1. Використовуючи дані таблиці, розрахуйте кількість холестерину у сніданку людини, яка з'їла 100 г нежирного сиру, 25 г «Голландського» сиру, 20 г вершкового маслата дві сардельки.

Продукти

Продукти

Кількість холестерину, г/100 г продукту

Молоко пастеризоване

0,01

Сардельки (одна сарделька – 40 г)

0,05

Сир нежирний

0,04

Ковбаса

0,08

Сир «Російський»

0,52

Яйце куряче (одне яйце – 50 г)

0,57

Вершкове масло

0,18

Мінтай

0,03

Яку небезпеку для здоров'я людини становить надлишок холестерину в організмі людини?

Відповідь: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

16 . На малюнку зображений стегоцефал - вимерла тварина, що мешкала 300 млн років тому.

Використовуючи фрагмент геохронологічної таблиці, встановіть еру та період, в який жив цей організм, а також його можливого предка рівня класу (надзагону) тварин.

ВІДПОВІДІ:

А) Т-Т-Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-А-Т-Ц

Б) принцип комплементарності

В) 4,08

2. Генотипи батьків: АаВв, Аавв

3. д, а, е, в, г, б

4. 35%

5. 5,3,4,6,1,2

1) 1,4,5

1) 2,3.1

2) Суть правила:Теплопродукція (виділення тепла клітинами організму) пропорційна до обсягу тіла. Тепловіддача (втрата тепла, його передача у довкілля) пропорційна площі поверхні тіла. Зі збільшенням обсягу площа поверхні зростає відносно повільно, що дозволяє збільшити відношення "теплопродукція/тепловіддача" і таким чином компенсувати втрати тепла з поверхні тіла в холодному кліматі.

1) Біосинтез та транспортування білків у клітині.

2) Порушення пластичного обміну чи асиміляції, чи метаболізму у клітині.

3

1. ГТТ, ГТЦ, ЦЦА, ЦЦГ, ЦЦТ, ЦЦЦ.

12 . 1) ріпа – хрестоцвіті блішки – жаба-вуж-хор.

2) 1000

13.

5 – А біохімія 4 – Б;

Біогеоценотичний 3 - В 6 - Г

– Д 1-Е легкі

14.

1) відповідь на перше запитання: не буде, тому що у цієї пари не може народитися дитина зIгрупою крові.

2) відповідь на друге запитання: може

3) відповідь на третє запитання : може, не станеться склеювання еритроцитів

15.

Відповідь на перше запитання: 1,04 г

Відповідь на друге запитання : ураження кровоносних судин або розвиток атеросклерозу або ішемічна хвороба серця.

16. Елементи відповіді:

Епоха палеозойська

Період – кам'яновугільний

Можливий предок: риби або кістепері риби.

Критерії відповіді:

3 бали

1 бал

2 бали немає помилок, 1 бал допущена помилка

1 бал

1 бал

2 бали немає помилок, 1 бал допущена помилка

2 бали

2 бали немає помилок, 1 бал допущена помилка

2 бали немає помилок, 1 бал допущена помилка

1 бал

3 бали немає помилок; 2 бали припущено одну помилку; 1 бал допущено 2 помилки, 0 балів допущено 3 і більше помилок.

2 бали

1 бал

2 бали відповідь включає всі названі вище елементи; 1 бал – відповідь включає 2 із названих вище елементів, 0 балів – відповідь включає 1 із названих вище елементів, або відповідь неправильна

Максимальна кількість балів: 30 балів

На «5» – 25 – 30 балів

На «4» - 18 – 24 бали

На «3» – 13 – 17 балів

На «2» 12 балів та менше.

Дисципліна «Екологія» розглядає принципи управління природними та природно-антропогенними системами у процесі природокористування з метою забезпечення сталого розвитку цих систем. Для цього, перш за все, необхідно знати та враховувати правила, принципи та закони функціонування біосфери.

Правила

Правило одного відсотка. згідно з правилом одного відсотка зміна енергетики природної системи в межах 1% (від небагатьох десятих до, як виняток, одиниць відсотків) виводить природну систему з рівноважного (квазістаціонарного) стану. Всі великомасштабні явища на поверхні Землі (потужні циклони, виверження вулканів, процес глобального фотосинтезу), як правило, мають сумарну енергію, що не перевищує 1% енергії сонячного випромінювання, що падає на поверхню нашої планети. Перехід енергетики процесу за це значення (1%) зазвичай призводить до суттєвих аномалій: різких кліматичних відхилень, змін у характері рослинності, великих лісових та степових пожеж.

Примітка.Правило одного відсотка має для глобальних систем. Їхня енергетика, мабуть, принципово не може перевершити рівень приблизно 0,2% від сонячної радіації, що надходить (рівень енергетики фотосинтезу) без катастрофічних наслідків. Ймовірно, це непереборний поріг і ліміт для людства (з нього випливає і «ядерна зима»).

Правило десяти відсотків (закон піраміди енергії) . Відповідно до закону піраміди енергії, з одного трофічного рівня екологічної піраміди переходить в інший її рівень у середньому трохи більше 10% енергії. Закон піраміди енергії дозволяє робити розрахунки необхідної земельної площі для забезпечення населення продовольством та інші еколого-економічні підрахунки.

Середньомаксимальний перехід енергії (або речовини в енергетичному вираженні) з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший становить 10% (правило 10%) може коливатися від 7 до 17%. Ця величина не призводить до несприятливих для екосистеми наслідків і тому може бути прийнята за норму природокористування в господарській діяльності людини. Перевищення цієї величини неприпустимо, оскільки у разі

можуть відбутися повні зникнення популяцій. Закон піраміди енергій і правило десяти відсотків є загальним обмеженням у природокористуванні для господарської діяльності людини.

Правило обов'язковості заповнення екологічних ніш. Порожня екологічна ніша завжди природно заповнена. Екологічна ніша як функціональне місце виду в екосистемі дозволяє формі, здатної виробити пристосувальні особливості, заповнити цю нішу, але іноді це потребує значного часу.

Нерідко так звані екологічні ніші є лише обманом зору (для фахівців). Насправді ж екологічні ніші заповнені часом несподіваним чином.

У зв'язку з можливістю існування псевдопустуючих екологічних ніш ніколи не слід поспішати з висновками про можливість заповнення цих ніш шляхом акліматизації видів, оскільки акліматизаційні та реакліматизаційні роботи будуть ефективні лише за дійсної наявності вільних екологічних ніш, що буває вкрай рідко.

Примітка. Імовірним прикладом правила обов'язковості заповнення екологічних ніш є виникнення нових захворювань, наприклад, СНІДу (синдрому набутого імунодефіциту). Він був гіпотетично передбачений більш ніж за 10 років до виявлення хвороби як грипоподібний вірус із високою летальністю хворих. Підставою для передбачення було те, що перемога над багатьма інфекційними хворобами людини вивільнила екологічні ніші, які неминуче мали бути заповнені. Оскільки при екологічному дублюванні, як правило, зміна йде у напрямку від більших за розмірами та високоорганізованих форм до менших і організованих, було припущено, що одна з екологічних ніш буде заповнена саме вірусом з високим ступенем мінливості. Вірус грипу має частоту мутації 1:105 при середній нормальній частоті процесу 1:106. Вірус СНІДу ще більш мінливий - у нього реєструється частота мутацій 1:10 4 . Таким чином, гіпотеза, мабуть, виправдалася.

Правило неминучих ланцюгових реакцій (жорсткого управління природою). «Жорстке» технічне управління природними системами та процесами загрожує ланцюговими природними реакціями, значна частина яких екологічно, соціально та економічно не прийнятна в тривалому інтервалі часу. Приклад із Аральською катастрофою. Перекидання вод північних річок призвело б до небажаних екологічних ефектів (затоплення величезної площі земель, загибель лісових, нафтових, газових родовищ та ін.)

Правило "м'якого" управління природою. "М'яке" (опосередковане) управління природою викликає бажані для людини ланцюгові реакції.

«М'яке» управління краще, ніж «жорстке» техногенне рішення, попри великі початкові витрати. Це правило доцільне перетворення природи. На відміну від "жорсткого" управління (див. Правило ланцюгових реакцій при "жорсткому" управлінні) "м'яке" управління, засноване на відновленні колишньої природної продуктивності екосистем або її підвищенні шляхом цілеспрямованої та заснованої на використанні об'єктивних законів природи серії заходів, дозволяє спрямовувати природні ланцюгові реакції у сприятливий для господарства та життя людей бік. Прикладом може бути зіставлення двох форм ведення лісового господарства – суцільнососечних («жорсткий» вплив) та вибіркових рубок («м'який» вплив). Вважається економічно більш рентабельною суцільна рубка, коли він за один прийом забирається вся деревина. При вибірковій рубці виникає багато ускладнень технічного порядку, і тому собівартість заготівлі деревини виявляється дорожчою. При цьому передбачається, що на суцільних лісосіках ліс можна і потрібно відновлювати шляхом масової посадки (і цей захід обходиться в цілому недорого). Однак при суцільних рубках поступово втрачається саме лісове середовище, що веде до падіння рівня річок, в інших місцях – до заболочування, заростання лісосіки нелісовими видами рослин, що перешкоджають зростанню лісу, виникненню вогнищ розмноження шкідників лісу та інших несприятливих наслідків. Нижчі початкові витрати «жорсткого» заходу дають ланцюг збитків, які потім вимагають великих витрат з їхньої ліквідацію. Навпаки, при вибіркових рубках відновлення лісу полегшується через збереження лісового середовища. Підвищені початкові витрати поступово окупаються внаслідок запобігання екологічним збиткам.

Перехід від «м'якого» до «жорсткого» управління доцільний лише за одночасної заміні екстенсивних форм господарства гранично інтенсивними і, зазвичай, у межах щодо коротких інтервалів часу. У довгостроковій перспективі ефективне лише «м'яке» керування природними процесами. також Принципи перетворення природи.

Правило "Екологічно-економічне". Не можна протиставляти економіку та екологію. Не можна знижувати темпи індустріалізації – це означатиме свого роду економічний утопізм, так само не можна знижувати зусилля в галузі екології – це буде екологічний екстремізм. Вирішення питання знаходиться десь посередині.

Правило економіко-екологічного сприйняття. Не можна мати на увазі, що кількість ступенів свободи в діях наших нащадків зменшуватиметься, а не зростатиме. Ми живемо у кредит у наших онуків. Нащадки платитимуть дуже дорого за векселями природи, значно дорожчими, ніж ми.

Правило основного обміну, про перевагу витрати речовини та енергії на самопідтримку системи. Співвідношення між основним обміном та корисною роботою в людському господарстві до певної міри можна покращити, як і будь-який ККД. Для механічних систем може бути дуже високий, хоча досягає ніколи 100 %, ефективність складних динамічних систем лише короткий час може досягати щодо великих значень, але з більше 30%. Решта йде на внутрішній обмін, інакше не існували б самі системи. Довгоживучі великомасштабні екосистеми не можна прирівнювати до короткоживучих механічних систем. У живих системах багато «пального» йде на «ремонт» на самопідтримку та саморегуляцію, а при розрахунку ККД двигунів не враховуються витрати енергії на ремонт тощо.

Правило інтегрального ресурсу. Конкуруючі у сфері використання конкретних природнихсистем галузі господарства неминуче завдають шкоди один одному тим сильніше, чим значніше вони змінюють спільно експлуатований екологічнийкомпонентабо всю екосистемув цілому. Правило інтегрального ресурсу є ще одним прикладним наслідком закону внутрішньої динамічної рівноваги. Наприклад, у водному господарстві гідроенергетика, транспорт, комунальне господарство, зрошуване землеробство та рибна промисловість пов'язані таким чином, що у найменш виграшному становищі виявляється промисел риби. Чим повніше гідроенергетичне використання вод, тим складніше ведення інших галузей водного господарства: розвиток водного транспорту ускладнює інші способи використання води, а зрошення викликає труднощі у сполучених формах експлуатації вод.

Правило демографічного насичення. У глобальній чи регіонально ізольованій сукупності кількість населення відповідає максимальної можливості підтримки його життєдіяльності, включаючи всі аспекти потреб людини.

По суті, це правило свідчить, що людина, як і будь-який інший біологічний вид, збільшуватиме свою чисельність до максимально можливих розмірів, що визначаються ємністю середовища, і не більше. Однак людство створює тиск на середовище не так біологічно, як техногенно. Фактично, зараз у світі спостерігається не демографічне насичення, а з урахуванням усіх потреб людини, а технічне перенасичення. Недотримання правила демографічного

насичення дає різкий дисбаланс у системі взаємовідносин «людина-природа». Теоретично можлива ситуація, коли реалізуються механізми, що обмежують, і відбудеться демографічна катастрофа (різке зниження чисельності популяції людини).

Правило історичного зростання продукції за рахунок сукцеснонного омолодження екосистем. оскільки чиста продуктивність спільноти максимальна на ранніх стадіяхрозвитку екосистем, основним джерелом зростання продукції під час історичного розвитку суспільства було сукцесійне омолодження екосистем. (Сукцесія – зміна однієї спільноти організмів (біоценозів) іншими певною послідовністю).

Чиста продуктивність співтовариства (річний приріст біомаси) велика на ранніх стадіях розвитку та практично дорівнює нулю у зрілих екосистемах. Спочатку сукцесійно зрілі екосистеми були основою для збирання та полювання. З певного моменту вони починають змінюватись виробничими ценозами. В останніх вихід чистої продукції вищий. Раніше зі зростанням чисельності населення відбувалося збільшення площі омолоджених систем екстенсивний шлях розвитку сільськогосподарського виробництва. Далі включається наступний механізм підвищення продуктивності екосистеми: інтенсивний шлях розвитку – збільшення кількості енергії, що вкладається у виробництво. Однак і цей механізм не безмежний. Настає момент, коли додаткове вкладення енергії в агроекосистему призводить до її руйнування, оскільки настає енергетична межа. Сучасний історичний фінал такого розвитку – перехід на експлуатацію гранично омолоджених екосистем із різким стрибком енерговитрат. Екосистемні методи допінгу за допомогою сукцесійного омолодження практично вичерпані. подальше вкладення антропогенної енергії в землеробство призведе до руйнування природних структур, тому потрібні інші технології – ефективніші та малоенергоємніші.

Правило прискорення історичного поступу. чим стрімкіше під впливом антропогенних факторів змінюється місце існування людини та умови ведення їм господарства, тим швидше за принципом зворотного зв'язку відбувається зміна в соціально-екологічних властивостях людини, економічному та технічному розвитку суспільства. Ця система має тенденцію до самоприскорення.

Наприклад, у відповідь на показники середовища життя, що погіршуються, викликані антропогенною діяльністю, виникають механізми, що прагнуть її поліпшити (зміна поколінь техніки, ресурсозберігаюче наукомістке виробництво, демографічне регулювання). Питання лише в тому, наскільки прискорення історичного розвитку відповідатиме дії правила демографічного насичення та принципу Ле Шательє-Брауна.

Поки що історичний розвиток явно відстає і це створює небезпеку для благополуччя людей.

Відповідно до закону піраміди енергій, з одного трофічного рівня екологічної піраміди переходить в інший її рівень у середньому трохи більше 10% енергії- це правило десяти відсотків.Закон піраміди енергій дозволяє робити розрахунки необхідної земельної площі для забезпечення населення продовольством та інші еколого-економічні підрахунки. Середньомаксимальний перехід енергії (або речовини в енергетичному вираженні) з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший, становлячи 10% може коливатися в межах 7-17%. Перевищення цієї величини є неприпустимим, інакше можуть статися повні зникнення популяцій.

Правило одного відсотка -зміна енергетики природної системи у межах відсотка виводить природну систему з рівноважного (квазистаціонарного) стану.Емпірично це правило підтверджується дослідженнями клімату та інших природних процесів.

Всі великомасштабні явища на поверхні Землі (потужні циклони, виверження вулканів, процес глобального фотосинтезу), як правило, мають сумарну енергію, що не перевищує 1% енергії сонячного випромінювання, що падає на поверхню нашої планети. Перехід енергетики процесу за це значення зазвичай призводить до суттєвим аномаліям - різким кліматичним відхиленням, змін у характері рослинності, великим лісовим та степовим пожежам.

Як і у випадку правила десяти відсотків багато залежить від стану природної системи, в якій відбуваються зміни. Це робить це правило ймовірним,дає лише орієнтири, яким доцільно слідувати чи враховувати можливу з великою ймовірністю ланцюг подій, пов'язаних із виходом системи з рівноважного (квазістаціонарного) стану.

Особливе значення правило даного відсотка має для глобальних систем. Їх енергетика, як припускають, принципово не може перевершити рівень приблизно 0,2% від сонячної радіації, що надходить (рівень енергетики фотосинтезу) без катастрофічних наслідків. Ймовірно, це нездоланний і неприпустимий для людства поріг (з нього випливає і "ядерна зима").

Рис. 2. Теплова енергія, що губиться при диханні

Трофічні ланцюги, які починаються з фотосинтезуючих організмів,називають ланцюгами виїдання(Пасовищними, ланцюгами споживання).

Ланцюги, що починаються з відмерлих залишків рослин, трупів та екскрементів тварин- Детрітні ланцюги розкладання.

Трофічні ланцюги не ізольовані один від одного; тісно переплітаючись, вони утворюють трофічні мережі. Завдяки трофічним зв'язкам в екосистемі відбувається трансформація біогенних речовин та акумуляція енергії з подальшим розподілом їх між видами та популяціями. Чим багатший видовий склад, тим різноманітніший напрямок та швидкість потоків енергії в екосистемі.

Трофічні ланцюги живлення ґрунтуютьсяна:

- другий закон термодинаміки, згідно з яким деяка частина енергії розсіюється і стає недоступною для використання у вигляді теплової енергії;

В екосистемах різних типівпотужність потоків енергії через ланцюги виїдання та розкладання різна:

У воднихспільнотахчастина енергії, фіксованої одноклітинними водоростями, надходить до тварин, що харчуються фітопланктоном, далі до хижаків і вже менша частина включається в ланцюги розкладання;

Здебільшого екосистем суші спостерігається зворотне співвідношення. Так, у лісах понад 90% щорічного приросту рослинної маси надходить через опад у детрітні ланцюги.

Число ланокв ланцюгу живленняможе бути різним, але переважно їх зазвичай буває від 3 до 5.

Сукупність організмів, об'єднаних певним типом харчування,носить назву "трофічний рівень".Розрізняють:

Перший рівень, який займають автотрофи(Продуценти);

Другий - рослиноїдні тварини(Консументи першого порядку);

Трофічних рівнів може бути і більше, коли враховуються паразити, які живуть на консументах попередніх рівнів.

Прикладом ланцюга живлення може бути ланцюг живлення біологічного біоценозу.

Наприклад, починається ланцюг із уловлювання сонячної енергії: квіткою. Метелик, що харчується нектаром квітки, є другою ланкою в цьому ланцюгу. Бабка нападає на метелика. А жаба, що сховалася, ловить бабку, але сама є здобиччю для вужа, який у свою чергу буде з'їдений яструбом. Ланцюг живлення замкнувся. Потенційною (але не обов'язковою) заключною ланкою харчового ланцюга є людина.

Усі розглянуті вище процеси пов'язані з синтезом та трансформацією органічної речовини у трофічних мережах і характеризують "пасовищні ланцюги".

"Детритні ланцюги"починаються з розкладання мертвої органіки особливими групами консументів. сапрофагами. Сапрофаги механічно, а частково і хімічно, руйнують мертву органічну речовину, готуючи її до дії редуцентів. У наземних екосистемах цей процес (здебільшого) проходить у підстилці та в ґрунті. Активну участь у розкладанні мертвої органічної речовини беруть ґрунтові безхребетні тварини (членистоногі, черв'яки) та мікроорганізми. Процес деструкції йде послідовно, сапрофаги змінюють один одного відповідно до специфіки видового харчування. Механічне руйнування роблять великі сапрофаги (наприклад, комахи), а процес мінералізації здійснюють вже інші організми (насамперед бактерії та гриби).

Оскільки співтовариства сапрофагів відрізняються відносно слабкою жорсткістю організації, то в детритных ланцюгах йдуть стохастичні процеси формування сапрофагів, окремі їх види легко замінюються іншими видами, велика роль зовнішніх факторів довкілля та конкурентного виключення (Н.М. Чернова, Н.А. Кузнєцова, 1986 ). Тобто з рівня консументів потік органічної речовини йде різними групами споживачів: жива органічна речовина йде по "пасовищним ланцюгам", а мертва - по "детритним ланцюгам".

Продуктивність екосистеми

Залежність між продуктивністю та кліматичними характеристиками.Усі організми потребують побудови своїх тіл у речовині, а підтримки своєї життєдіяльності - в енергії. Сонячне світло, двоокис вуглецю, вода та мінеральні солі – це ресурси, необхідні для створення первинної продукції. На швидкість фотосинтезу істотно впливає і температура. Якість та кількість світла, наявність води та біогенних елементів, а також температура – ​​дуже мінливі фактори, які здатні лімітувати первинну продукцію.

На кожен квадратний метр земної поверхні щохвилини потрапляє від 0 до 5 Дж сонячної енергії. За спектральним складом лише близько 44% падаючого короткохвильового світла придатне для синтезу, а значна частка сонячної енергії рослин недоступна. Найбільш високою ефективністю використання сонячної енергії мають хвойні ліси: 1-3% фізіологічно активної "радіації (ФАР) вони перетворюють на біомасу. Листопадні ліси перетворюють на біомасу лише 0,5-1% ФАР, а пустелі ще менше - 0,01-0 ,02% Максимальна ефективність фотосинтезу зернових культур при ідеальних умовахне перевищує 3-10%.

Використання доступного для рослини світла трохи покращується при хорошій забезпеченості та іншими ресурсами.

Вода - незамінний ресурс і як складова частинаклітини і як учасник фотосинтезу. Тому продуктивність завжди тісно пов'язана з кількістю опадів, що випадають.

температурасередовища.Ця залежність має складний характер.

Продукція наземної спільноти залежить і від вміст у ґрунті необхідних для рослин різних мікроелементів. Особливо великий вплив надають сполуки азоту. Причому їхнє походження має бути біологічним, тобто результатом фіксації азоту мікроорганізмами, а не геологічним.

На продуктивність істотно впливає і діяльність людини. З розвитком сільського господарства у бік отримання максимуму продукції вплив на природу, обумовлене перерозподілом енергії та речовин лежить на Землі, постійно зростає. Удосконалення знарядь праці, використання високоврожайних культур і сортів, потребують великої кількості поживних речовин, різко порушувати природні процеси.

Руйнівно діють необґрунтовані землеробські прийоми та системи землеробства,які викликають:

Ерозію грунтів та втрату родючого шару;

Засолення та заболочування зрошуваних масивів;

Зниження біологічної різноманітності природних ландшафтів;

Забруднення поверхневих та підземних вод залишками пестицидів та нітратів;

Зникнення диких тварин у результаті руйнування місць їх проживання та багато іншого.

Для регулювання та вирішення цих проблем пропонують науково обґрунтовані прийоми та способи, що дозволяють у певних випадках лише частково запобігти або знизити небажані ефекти, що виникають при отриманні первинної біологічної продукції. В останні десятиліття все активніше запроваджуються екологічні обмеження.

Існує об'єктивна природна межа - поріг зниження природної родючості,при наближенні якого вся технічна міць людини стає менш ефективної. У другій половині XX ст. відбулося суттєве збільшення первинної біологічної продукції за рахунок впровадження нових високоврожайних сортів зернових культур, застосування великої кількості мінеральних добрив та використання засобів захисту рослин. Однак цей показник перестав зростати, що стало відображенням дії закону зниження енергетичної ефективності природокористування.

Але чисельність людства продовжує зростати, а родючої землі більше не стає. Тому збільшення ККД зелених рослин є найбільш нагальною проблемою під час вирішення найперших завдань життєзабезпечення людини. У табл. 4 проведено один із варіантів розрахунку первинної продукції земної куліза підсумками досліджень П. Дювіньо.

Екосистема	Поверхня, млн км 2	Вихід фотосинтезу, %	Продуктивність, т/га	Загальна продуктивність органічної речовини млрд т/га
Ліси	40,7	0,38		20,4
Степу	25,7	0,1	1,5	3,8
Ріллі	14,0	0,25		5,6
Пустелі	54,9	0,01	0,2	1,1
Антарктида	12,7
Океан		0,05	0,8
Усього				60,9

З даних табл. 4 видно, що екосистема океану дає половину всієї продукції планети, ліси - третину, а ріллі (разом зі степами) - близько однієї десятої.

При підрахунку вторинної продукції екосистем проводять обчислення окремо для кожного трофічного рівня, тому що при русі енергії від одного трофічного рівня до іншого вона збільшується за рахунок надходження з попереднього рівня. При вивченні загальної продуктивності екосистеми слід пам'ятати, що приріст вторинної продукції завжди відбувається не паралельно до зростання первинної, а за рахунок знищення якоїсь її частини. Тобто відбувається вилучення, віднімання вторинної продукції від загальної кількості первинної. Тому оцінку продуктивності екосистем завжди проводять за первинною продукцією. В цілому вторинна продуктивність коливається в межах від 1 до 10%, а це в свою чергу залежить від властивостей тварин і особливостей корму, що поїдається.

Подібна інформація.

Правило одного відсотка.Згідно з правилом одного відсотка зміна енергетики природної системи в межах 1% виводить природну систему з рівноважного (квазістаціонарного) стану. Всі великомасштабні явища на поверхні Землі (потужні циклони, виверження вулканів, процес глобального фотосинтезу), як правило, мають сумарну енергію, що не перевищує I% енергії сонячного випромінювання, що падає на поверхню нашої планети. Штучне внесення енергії до біосфери не повинно перевищувати цієї межі. Перехід енергетики процесу за це значення (1%) зазвичай призводить до суттєвих аномалій: різких кліматичних відхилень, змін у характері рослинності, великих лісових та степових пожеж.

Правило десяти відсотків (закон піраміди енергії).Відповідно до закону піраміди енергії, з одного трофічного рівня екологічної піраміди переходить в інший її рівень у середньому трохи більше 10% енергії.

Трофічний рівень – сукупність всіх живих організмів, що належать до однієї ланки харчового ланцюга. Перший трофічний рівень – це завжди продуценти, творці органічних речовин, необхідні всім живих організмів. Рослиноїдні консументи (фітотрофи або фітофаги) відносяться до другого трофічного рівня; м'ясоїдні (хижаки), що живуть за рахунок фітофагів, належать до третього трофічного рівня; споживають інших м'ясоїдних відповідно відносяться до четвертого і т.д.

Зелені рослини, споживаючи сонячну енергію та неорганічні речовини з зовнішнього середовищашляхом фотосинтезу утворюють органічні речовини, тобто. виробляють біологічну продукцію, яку часто називають первинною продукцією чи валової продукції продуцентів. Вторинною продукцією є біомаса, що створюється консументами.

У процесі своєї життєдіяльності рослини витрачають частину первинної продукції на дихання, на утворення нових клітин та тканин, на зріст. Якщо відняти з первинної продукції ту продукцію, яку витратили продуценти на свої потреби, то частина, що залишилася, є те, що називають «чистою продукцією». Чиста продукція у вигляді біомаси та переміщається безперервно з одного трофічного рівня на інший. Чиста первинна продукція, захоплена консументами як корму, також витрачається ними на процеси життєдіяльності і побудову вторинної продукції тобто. біомаси фітофагів), а частина повертається в абіатичне середовище у вигляді екскрементів, виділень та трупів. У свою чергу, запасені у фітофагах біомаса та енергія в кількості приблизно 10% передаються наступному рівню споживачів, забезпечуючи їхнє існування, різноманітність та чисельність.

Закон піраміди енергії дозволяє робити розрахунки необхідної земельної площі для забезпечення населення продовольством та інші еколого-економічні підрахунки.

Середньомаксимальний перехід енергії (або речовини в енергетичному вираженні) з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший становить 10% може коливатися від 7 до 17%. Ця величина не призводить до несприятливих для екосистеми наслідків і тому може бути прийнята за норму природокористування в господарській діяльності людини. Перевищення цієї величини неприпустимо, оскільки у разі можуть статися повні зникнення популяцій. Закон піраміди енергій і правило десяти відсотків є загальним обмеженням у природокористуванні для господарської діяльності людини.

Правило обов'язковості заповнення екологічних ніш.Порожня екологічна ніша завжди природно заповнена. Екологічна ніша як функціональне місце виду в екосистемі дозволяє формі, здатної виробити пристосувальні особливості, заповнити цю нішу, але іноді це потребує значного часу.

Примітка.Ймовірним прикладом правила обов'язковості заповнення екологічних іш служить виникнення нових захворювань, наприклад, СНІДу (синдрому набутого імунодефіциту). Він був гіпотетично передбачений більш ніж за 10 років до виявлення хвороби як грипоподібний вірус із високою летальністю хворих. Підставою для передбачення було те, що перемога над багатьма інфекційними хворобами людини вивільнила екологічні ніші, які неминуче мали бути заповнені. Оскільки при екологічному дублюванні, як правило, зміна йде у напрямку від більших за розмірами та високоорганізованих форм до менших і організованих, було припущено, що одна з екологічних ніш буде заповнена саме вірусом з високим ступенем мінливості. Таким чином, гіпотеза, мабуть, виправдалася.

Правило неминучих ланцюгових реакцій («жорсткого» управління природою). «Жорстке» технічне управління природними системами та процесами загрожує ланцюговими природними реакціями, значна частина яких екологічно, соціально та економічно не прийнятна в тривалому інтервалі часу. Приклад із Аральською катастрофою. Перекидання вод північних річок призвело б до небажаних екологічних ефектів (затоплення величезної площі земель, загибель лісових, нафтових, газових родовищ та ін.)

Правило "м'якого" управління природою."М'яке" (опосередковане) управління природою викликає бажані для людини ланцюгові реакції.

«М'яке» управління краще, ніж «жорстке» техногенне рішення, попри великі початкові витрати. Це правило доцільне перетворення природи. На відміну від "жорсткого" управління (див. Правило ланцюгових реакцій при "жорсткому" управлінні) "м'яке" управління, засноване на відновленні колишньої природної продуктивності екосистем або її підвищенні шляхом цілеспрямованої та заснованої на використанні об'єктивних законів природи серії заходів, дозволяє спрямовувати природні ланцюгові реакції у сприятливий для господарства та життя людей бік. Прикладом може бути зіставлення двох фори ведення лісового господарства - суцільнососечних («жорсткий» вплив) і вибіркових рубок («м'який» вплив). Вважається економічно більш рентабельною суцільна рубка, коли він за один прийом забирається вся деревина. При вибірковій рубці виникає багато ускладнень технічного порядку, і тому собівартість заготівлі деревини виявляється дорожчою. При цьому передбачається, що на суцільних лісосіках ліс можна і потрібно відновлювати шляхом масової посадки (і цей захід обходиться в цілому недорого). Однак при суцільних рубках поступово втрачається саме лісове середовище, що веде до падіння рівня річок, в інших місцях - до заболочування, заростання лісосіки нелісовими видами рослин, що перешкоджають зростанню лісу, виникненню вогнищ розмноження шкідників лісу та інших несприятливих наслідків. Нижчі початкові витрати «жорсткого» заходу дають ланцюг збитків, які потім вимагають великих витрат з їхньої ліквідацію. Навпаки, при вибіркових рубках відновлення лісу полегшується через збереження лісового середовища. Підвищені початкові витрати поступово окупаються внаслідок запобігання екологічним збиткам.

Перехід від «м'якого» до «жорсткого» управління доцільний лише за одночасної заміні екстенсивних форм господарства гранично інтенсивними і, зазвичай, у межах щодо коротких інтервалів часу. У довгостроковій перспективі ефективне лише «м'яке» керування природними процесами. також Принципи перетворення природи.

Правило "екологічно-економічне".Не можна протиставляти економіку та екологію. Не можна знижувати темпи індустріалізації - це означатиме свого роду економічний утопізм, так само не можна знижувати зусилля в галузі екології - це буде екологічний екстремізм. Вирішення питання знаходиться десь посередині.

Правило інтегрального ресурсу.Конкуруючі у сфері використання конкретних природнихсистем галузі господарства неминуче завдають шкоди один одному тим сильніше, чим значніше вони змінюють спільно експлуатований екологічний компонентабо всю екосистемув цілому. Наприклад, у водному господарстві гідроенергетика, транспорт, комунальне господарство, зрошуване землеробство та рибна промисловість пов'язані таким чином, що у найменш виграшному становищі виявляється промисел риби. Чим повніше гідроенергетичне використання вод, тим складніше ведення інших галузей водного господарства: розвиток водного транспорту ускладнює інші способи використання води, а зрошення викликає труднощі у формах експлуатації вод.

Правило демографічного насичення. У глобальній чи регіонально ізольованій сукупності кількість населення відповідає максимальної можливості підтримки його життєдіяльності, включаючи всі аспекти потреб людини.

По суті, це правило свідчить, що людина, як і будь-який інший біологічний вид, збільшуватиме свою чисельність до максимально можливих розмірів, що визначаються ємністю середовища, і не більше. Однак людство створює тиск на середовище не так біологічно, як техногенно. Фактично зараз у світі спостерігається не демографічне насичення, а з урахуванням усіх потреб людини, а технічне перенасичення. Недотримання правила демографічного насичення дає різкий дисбаланс у системі взаємовідносин «людина-природа». Теоретично можлива ситуація, коли реалізуються обмежуючі механізми в станеться демографічна катастрофа (різке зниження чисельності популяції людини).