Ekosystem tworzą biocenoza (organizmy) i biotop (środowisko nieożywione). Producenci (rośliny, glony, sinice) wytwarzają materię organiczną, konsumenci ją zjadają, a destruenci (bakterie, grzyby) rozkładają szczątki do związków mineralnych. Energia przepływa przez łańcuch pokarmowy jednokierunkowo – na każdym poziomie troficznym ok. 90% jest tracone, głównie jako ciepło w oddychaniu, dlatego łańcuchy są krótkie. Materia krąży: w obiegu węgla CO₂ jest wiązany w fotosyntezie i uwalniany w oddychaniu i spalaniu; w obiegu azotu bakterie wiążą N₂, nitryfikacyjne utleniają amoniak do azotanów, a denitryfikacyjne przywracają N₂ do atmosfery. Zależności między gatunkami to m.in. konkurencja, drapieżnictwo, pasożytnictwo, mutualizm i komensalizm.
1.1 Zależność, w której oba gatunki odnoszą korzyść i nie mogą bez siebie żyć, to: (1 pkt)
Odpowiedź: C. mutualizm
Mutualizm to obligatoryjna symbioza korzystna dla obu stron, np. porosty. W komensalizmie korzyść ma tylko jeden gatunek.
Producenci w pewnym ekosystemie łąkowym wiążą rocznie 10 000 kJ energii na 1 m². Przyjmij, że na każdy kolejny poziom troficzny przechodzi ok. 10% energii.
2.1 Ilość energii dostępna dla konsumentów II rzędu wynosi około: (1 pkt)
Odpowiedź: D. 100 kJ
Konsumenci I rzędu otrzymują ok. 10% energii producentów, czyli 1000 kJ, a konsumenci II rzędu – 10% z tego, czyli 100 kJ.
2.2 Wyjaśnij, dlaczego łańcuchy pokarmowe rzadko mają więcej niż 4–5 ogniw. (1 pkt)
Odpowiedź: Na każdym poziomie troficznym większość energii jest tracona (oddychanie komórkowe, ciepło, niestrawione resztki), więc na kolejny przechodzi tylko ok. 10%. Na wyższych poziomach energii jest za mało, by utrzymać populację następnych konsumentów.
Na każdym poziomie troficznym większość energii jest tracona: zużyta w oddychaniu i rozproszona jako ciepło lub pozostawiona w niezjedzonych i niestrawionych szczątkach.
2.3 Oceń, czy podane informacje są prawdziwe. (1 pkt)
Odpowiedź: true, false, true
Energia słoneczna przechodzi przez kolejne poziomy i ostatecznie rozprasza się jako ciepło – nie wraca. Na wyższy poziom trafia tylko niewielka część energii. Pierwiastki krążą, bo reducenci mineralizują materię organiczną.
W Parku Narodowym Yellowstone wilki zostały wytępione w pierwszej połowie XX wieku i ponownie wprowadzone w 1995 r. Po powrocie wilków zmniejszyła się liczebność jeleni wapiti, a jelenie rzadziej przebywały długo w dolinach rzek. W kolejnych latach obserwowano odrastanie wierzb i topól nad rzekami oraz powrót bobrów, które wykorzystują te drzewa jako pokarm i budulec.
3.1 Wyjaśnij, w jaki sposób przywrócenie wilków wpłynęło na roślinność nad rzekami. (1 pkt)
Odpowiedź: Wilki zmniejszyły liczebność jeleni wapiti i sprawiły, że jelenie rzadziej przebywały nad rzekami. Mniej jeleni zgryzało młode wierzby i topole, więc drzewa mogły odrosnąć.
To kaskada troficzna: drapieżnik ogranicza roślinożercę, a roślinożerca przestaje niszczyć rośliny. Odpowiedź musi zawierać oba ogniwa.
3.2 W łańcuchu pokarmowym: wierzba → jeleń wapiti → wilk, wilk jest: (1 pkt)
Odpowiedź: A. konsumentem II rzędu
Wierzba to producent, jeleń zjadający rośliny – konsument I rzędu, a wilk zjadający roślinożercę – konsument II rzędu.
3.3 Podaj nazwę zależności międzygatunkowej między jeleniem wapiti a wierzbą. Uzasadnij odpowiedź, odnosząc się do korzyści lub strat obu gatunków. (1 pkt)
Odpowiedź: Roślinożerność – jeleń odnosi korzyść, bo zdobywa pokarm, a wierzba ponosi stratę, bo traci pędy i liście.
Jeleń żywi się tkankami wierzby, więc odnosi korzyść, a wierzba traci. Taka zależność to roślinożerność.