Компьютерра PDA N162 (03.03.2012-09.03.2012) - [7]
Основой для этой задачи стала байка о Вальтере Нернсте, классике термодинамики. Нернст на досуге разводил карпов. Ему сказали, что интереснее разводить кур. Тот ответил: "Я развожу таких животных, которые находятся в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Разводить теплокровных – значит обогревать на свои деньги мировое пространство". На килограмм пищи карпы дадут в несколько раз бОльший прирост, чем куры, которые существенную часть полученной энергии потратят на производство тепла.
Посмотрим, какой может быть разница между животными, активно поддерживающими постоянную температуру тела и находящимися в относительном равновесии со средой.
Синица съедает килограмм насекомых. Удав съедает килограммовую морскую свинку. Сколько они прибавят в весе? Школьник-отличник и учитель-"гуру" уверенно ответят: по 100 грамм! Ничего подобного, и не только потому, что не бывает стограммовых синиц.
Эффективность ассимиляции для животных, питающихся насекомыми, – 60 процентов, а для поедателей мяса – 90. Эффективность чистой продукции мелких птиц – 1 процент, крупных рептилий – до 75 процентов. Синица прибавит 6 грамм (1000×0,6×0,01=6), а удав - две трети килограмма (1000×0,9×0,75=675).
Коснёмся ещё одного обстоятельства, важного при оценке "экологических задач". В задаче о дельфине спрашивали, сколько фитопланктона надо, чтобы он "вырос и смог существовать". У дельфинов, как у большинства млекопитающих, рост через некоторое время после достижения половозрелости резко замедляется, практически останавливается. Сколько нужно фитопланктона, чтобы мог существовать дельфин, который дорос до своих 400 кг и больше не растёт? В соответствии с логикой обсуждаемых задач – нисколько. Прибавка "дельфинятины" равна нулю, значит, для неё нужно ноль рыбы, ноль зоопланктона и ноль фитопланктона.
Когда я был школьником, меня удивило это обстоятельство. Я даже поделился сомнениями с самой крутой учительницей-методистом в городе, которая вроде как готовила меня к республиканской олимпиаде. Она сказала, что я рассуждаю неправильно, но не объяснила, почему ("Ты что, читать не умеешь? Считать нужно так, как написано!").
Интересно, те школьники, которым сегодня приходит в голову этот вопрос, получают столь же содержательные ответы? Я хотел было написать, что сочиняю эту колонку для них, но испугался. Нельзя! Вдруг они поймут, что учебно-методическая литература, по которой их учат уму-разуму, находится в глубоком разрыве с действительностью?
Обсуждаемые мною ошибки характерны не только для "Википедии". То же самое пишут и во всех школьных учебниках, и во всех учебниках экологии для небиологических специальностей, и даже в учебниках для биофаков педвузов! Представьте себе учителя, который сам учил "правило 10 процентов" и который много лет учит своих учеников пользоваться этой галиматьёй и на занятиях, и на олимпиадах, и при тестировании. Что он скажет неучу, доказывающему, что при переходе от растений к растительноядным 10 процентов не бывает никогда, а на всех следующих может получиться лишь случайно?
А потом ученики этих учителей попадают в университет - ко мне, например. Когда я предлагаю им тестовое задание, показанное на рисунке, они не решаются поверить собственным расчётам! Зря. Цифры в задании приведены по результатам корректного исследования, и ошибок в нём нет.
Одно из тестовых заданий, которые я использую при преподавании экологии. Схема построена в соответствии с "квадратом Одума"
Итак, задачи на "правило экологической пирамиды", несмотря на свою распространённость, – просто недоразумение. Они лишь навязывают учащимся ложные представления. "Правила экологической пирамиды" в научной экологии нет, в науке есть первое и второе начала термодинамики. Их достаточно для понимания, почему с уровня на уровень переходит уменьшающееся количество энергии. То, сколько энергии рассеивается, зависит от характера её преобразований.
И напоследок – бонус: пример работы "правила экологической пирамиды" из многажды цитированной статьи "Википедии". Он не придуман безвестным шутником, а взят из книги, написанной со звериной серьёзностью: Урикова Н.В., "Факторы, влияющие на экологическое состояние системы".
Пусть одного человека в течение года можно прокормить 300 форелями. Для их питания требуется 90 тысяч головастиков лягушек. Чтобы прокормить этих головастиков, необходимы 27 000 000 насекомых, которые потребляют за год 1 000 тонн травы. Если человек будет питаться растительной пищей, то все промежуточные ступени пирамиды можно выкинуть и тогда 1 000 т биомассы растений сможет прокормить в 1 000 раз больше людей.
Вы знаете, что бегемоты по ночам выходят попастись на сушу? Видимо, в фантазиях автора лягушачьи головастики делают что-то подобное. Только представьте: ночь, вдалеке плещутся форели. По лугу движется строй из девяноста тысяч головастиков, пожирающих насекомых. Навстречу под покровом тьмы шествует тысяча "экологов". Они пасутся на траве, которая уже не достанется несчастным жертвам головастиков…
