Глава 12

12.1. Сухую массу используют потому, что содержание воды в различных пищевых продуктах или организмах может варьировать, но оно не влияет на количество энергии.

12.2. У мелких птиц и млекопитающих отношение поверхности тела к его объему больше, чем у человека; поэтому они быстрее теряют тепло. Так как мелкие млекопитающие и птицы, так же как и человек, являются гомойотермными ("теплокровными") организмами, они должны потреблять больше энергии для поддержания определенной температуры тела. (У птиц интенсивность метаболизма и температура тела выше, чем у млекопитающих.)

12.3. В пирамиде Б первичные продуценты представлены крупными организмами, такими, как деревья, поэтому численность их меньше численности питающихся ими травоядных. Так же обстоит дело, когда, например, тли кормятся на розовом кусте или гусеницы - на дереве.

12.4.

12.5. В основе пирамиды В лежит паразитическая цепь питания, в которой одни паразиты паразитируют на других. Пирамида численности имеет необычный перевернутый вид потому, что по ходу пищевой цепи размеры организмов постепенно уменьшаются, а численность их возрастает. На первом трофическом уровне здесь может находиться дерево или кустарник. Иногда паразитическую цепь представляют как начинающуюся с хозяина, и тогда это может быть как растение, так и животное.

12.6. Весной, с наступлением благоприятных условий, начинается быстрый рост и размножение водорослей, образующих фитопланктон (цветение воды). Биомасса фитонланктона в это время превышает биомассу поедающих его организмов. Затем, по-видимому, происходит увеличение численности и биомассы первичных консументов, а вслед за этим и вторичных консументов. При этом вещество и энергия переносятся с одного трофического уровня на другой. Биомасса фитопланктона уменьшается с увеличением биомассы его консументов и с наступлением неблагоприятных зимних условий. В некоторый момент биомасса более долгоживущих консументов становится больше, чем биомасса продуцентов. Такие сезонные изменения пирамид биомассы характерны для озерных и морских экосистем, в которых первичным продуцентом служит фитопланктон.

12.7. а) В мае, июне и июле.

6) (1) Увеличением интенсивности света и длины дня, повышением температуры в сочетании с наличием питательных веществ. Все это благоприятствует фотосинтезу и росту.

(2) Поеданием первичными консументами, например зоопланктоном, и уменьшением продуктивности из-за истощения запасов питательных веществ (последнее обусловлено тем, что остатки отмерших продуцентов опускаются в холодные слои воды, не участвующие в циркуляции).

(3) Падением численности зоопланктона. Увеличением пищевых ресурсов (циркуляция питательных веществ улучшается осенью, когда поверхностные слои воды охлаждаются и лучше смешиваются с более глубокими, холодными слоями). Температурные и световые условия еще благоприятны.

(4) Свет и температура неблагоприятны для фотосинтеза и роста.

12.8. Перенос энергии с одного уровня на другой не может происходить со 100%-ной эффективностью, поэтому до последующих уровней доходит меньше энергии и на них может располагаться в среднем меньшее число животных.

12.9. К фотосинтезирующим организмам относятся также сине-зеленые водоросли и некоторые бактерии (это уже прокариоты, а не растения). Хемосинтезирующие бактерии тоже являются автотрофами (табл. 9.1) и участвуют в создании первичной продукции. Общий вклад всех этих организмов по сравнению с растениями невелик.

12.10. а) 24⋅10⁶ кДж м^-2 год^-1.

б) 1,3%.

в) 800, 200 и 69 700 кДж⋅м^-2 o год^-1 соответственно.

г) 114⋅10³ кДж⋅м^-2 год^-1.

д) Злаки и другие травы (продуценты), зерноядные птицы, прямокрылые и лесные мыши (первичные консументы), пауки (вторичные консументы).

ё) Все, за исключением злаков и других трав. ж) Другие первичные или вторичные консументы, редуценты, детритофаги (возможна также миграция).

12.11. а) 1) х 2; 2) х 500; 3) х 2500; 4) х 3750.

б) Концентрация ДДТ увеличивается в процессе передачи его по пищевой цепи. Из этого можно заключить, что ДДТ-устойчивое вещество, мало подверженное разрушению. Оно накапливается в живых организмах быстрее, чем расщепляется в процессах метаболизма. (Фактически ДДТ в почве сохраняет активность в течение 10-15 лет.)

в) 1) и 2) На четвертом трофическом уровне (хищники высшего порядка); 3) на втором трофическом уровне (травоядные).

г) ДДТ распространился по всему миру по двум причинам. Во-первых, он, хотя и в очень незначительных количествах, переносится водой. Если ДДТ смывается с сельскохозяйственных угодий, то по рекам часть его попадает в моря и концентрируется в морских пищевых цепях. Пингвины питаются рыбой и входят в пищевые цепи. Во-вторых, ДДТ может распространяться в атмосфере, так как относится к летучим веществам и его распыляют в виде мелкого порошка, который может переноситься воздушными потоками на большие расстояния.

д) (1) Исходно небольшая часть мелких двукрылых насекомых была устойчива к ДДД и не погибла после его распыления. В промежутках между распылениями их численность увеличилась. После дальнейших распылений они продолжали размножаться и со временем стали составлять большую часть популяции. Другими словами, популяция подверглась интенсивному давлению отбора (см. гл. 25).

(2) Приведенные данные указывают на то, что ДДД (и соответственно ДДТ) накапливается преимущественно в жировых тканях. (Это происходит потому, что ДДД и ДДТ в жирах растворяются лучше, чем в воде.) Во время нехватки нищи жиры мобилизуются и используются организмом; при этом ДДД или ДДТ, накопившийся за длительный период времени, переходит в кровь в сравнительно высоких концентрациях.

ё) Можно предположить, что высокая смертность среди птиц зимой 1962/63 г. по сравнению с 1946/47 г. была вызвана дополнительным воздействием ДДТ, ранее запасенного в жировых тканях. В 1946-47 г. г. ДДТ использовался в ограниченных масштабах, а в конце 1950-х и в начале 1960-х годов он уже получил широкое применение.

12.12. Они должны 1) обладать максимально возможной специфичностью, т.е. оказывать минимальное воздействие на виды, не являющиеся вредителями, 2) быть недорогими и 3) легко разрушаться.

12.13. Географические барьеры, например океаны; экологические барьеры, например неподходящие для данного вида зоны, разделяющие области с благоприятными условиями; расстояние, на которое происходит расселение; воздушные и водные течения; размеры и характер заселяемой территории.

12.14. Могут измениться многие факторы окружающей среды, а) Свет. Интенсивность света под пологом леса может составлять всего лишь 1-6% от интенсивности света, падающего на кроны деревьев. Может изменяться также качество света: свет, прошедший через листья, обогащается лучами дальней красной области спектра (более коротковолновая часть красного света задерживается). Это имеет физиологическое значение для системы фитохромов (см. гл. 15).

б) Температура. Суточные и сезонные колебания температуры в лесу меньше, чем за его пределами. В лесу максимальные температуры обычно ниже, а минимальные - выше. Средняя температура летом ниже, а зимой выше по сравнению с температурой воздуха вне полога.

в) Ветер. Растения под кронами деревьев защищены от ветра, скорость которого здесь составляет в среднем 40-80% от скорости ветра над кронами.

г) Влажность. Перехватывание осадков и последующее испарение с крон деревьев приводит к уменьшению количества влаги, достигающей растительности нижних ярусов. Относительная влажность в лесу обычно выше, чем за его пределами, отчасти из-за более низких температур в течение дня.

12.15.

12.16. а) От каждой самки в среднем должно выжить два яйца.

б)

в) Трехиглая колюшка и акула рождают живых мальков, т. е. это живородящие организмы. Таким образом, в тех случаях, когда родители принимают большое участие в созревании потомства, требуется меньшее число яиц. Кроме того, самки фактически не могут тогда производить потомство в большем числе.

12.17. В популяции Б, так как в ней большая доля особей погибает, не достигнув репродуктивного возраста. В популяции А высокая выживаемость сочетается с низкой рождаемостью, так что размеры популяции остаются неизменными.

12.18. а) Из 3200 яиц 640 выживают, а 2560 погибают, т.е. смертность равна 80%.

б) Из 640 мальков 64 выживают, а 576 погибают - смертность равна 90%.

в) Из 64 серебрянок 2 выживают, а 62 погибают - смертность равна примерно 97%.

Общая дорепродуктивная смертность у лосося составляет 3198 особей из 3200, т.е. 99.97% (см. рис. 12.18 (отв.).

12.19. a) S. nemoralis;

б) S. nemoralis;

в) S. rugosa.

г) Результаты опытов со S. speciosa показали, что этот вид обладает пластичной реакцией на условия среды. При заселении стабильного лесного местообитания, где действует K-отбор, жизненная стратегия вида больше напоминает K-стратегию: вид расходует меньше биомассы на размножение, чем при жизни в нарушенном местообитании и на более ранней стадии сукцессии. Можно было бы сделать общий вывод, что некоторые виды обладают переменным уровнем "r", зависящим от условий окружающей среды. Это, по-видимому, действительно верно для популяций некоторых растений и животных. Если та или иная стратегия отбирается в течение долгого периода времени, может происходить видообразование, как это было в случае S. rugosa и S. nemoralis.

12.20. а) Сигмоидная (S-образная) кривая роста.

б) За пищу и пространство. В данном случае скорее всего за пищу.

в) Большая скорость размножения. Более обильное питание. Более высокая устойчивость к токсичным продуктам жизнедеятельности Paramecium или бактерий, растущих в той же культуре (как было показано, P. aurelia более устойчива, чем P. caudatum). Выделение отравляющего вещества или ингибитора роста (аллелопатия). Хищничество.