The Living World: Ecosystems · ⁨Живой мир: экосистемы⁩

AP Environmental Science · Topic 1 · ⁨Тема 1⁩

View Slides · ⁨Просмотр слайдов⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

Video lesson for this topic · ⁨Видеоурок по этой теме⁩ Open the video page · ⁨Открыть страницу видео⁩

1.1

Introduction to Ecosystems · ⁨Введение в экосистемы⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

Learning Objective ERT-1.A: Explain how the availability of resources influences species interactions.

ERT-1.A.1 In a predator-prey relationship, the predator is an organism that eats another organism (the prey).
ERT-1.A.2 Symbiosis is a close and long-term interaction between two species in an ecosystem. Types of symbiosis include mutualism, commensalism, and parasitism.
ERT-1.A.3 Competition can occur within or between species in an ecosystem where there are limited resources. Resource partitioning—using the resources in different ways, places, or at different times—can reduce the negative impact of competition on survival.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ERT-1): Экосистемы являются результатом биотических и абиотических взаимодействий.

Цель обучения ERT-1.A: Объяснить, как доступность ресурсов влияет на взаимодействия видов.

ERT-1.A.1 В отношениях «хищник–жертва» хищник — это организм, который поедает другой организм (жертву).
ERT-1.A.2 Симбиоз — это тесное и длительное взаимодействие между двумя видами в экосистеме. Типы симбиоза включают мутуализм, комменсализм и паразитизм.
ERT-1.A.3 Конкуренция может возникать внутри или между видами в экосистеме при ограниченных ресурсах. Разделение ресурсов — использование их разными способами, в разных местах или в разное время — может снизить негативное влияние конкуренции на выживаемость.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

An ecosystem 生态系统 is all the living things (biotic) and non-living things (abiotic) in an area, interacting together. Organisms depend on each other and on their physical environment, and interactions like predation 捕食, competition 竞争, and symbiosis 共生 (mutualism, commensalism, parasitism) shape the community.

Русский

Экосистема — это совокупность всех живых организмов (биотических) и неживых объектов (абиотических) в определенной области, находящихся во взаимодействии. Организмы зависят друг от друга и от физической среды, а взаимодействия, такие как хищничество, конкуренция и симбиоз (мутуализм, комменсализм, паразитизм), формируют сообщество.

Explore · ⁨Исследовать⁩

Explore how a population grows · ⁨Изучите, как растет популяция⁩

Change the growth rate $r$ and the carrying capacity $K$. Growth is fast when a population is small, then levels off as resources run short and the ecosystem fills up. · ⁨Измените скорость роста $r$ и ёмкость среды $K$. Рост быстрый, когда популяция мала, затем выходит на плато по мере истощения ресурсов и насыщения экосистемы.⁩

1.2

Terrestrial Biomes · ⁨Наземные биома⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

Learning Objective ERT-1.B: Describe the global distribution and principal environmental aspects of terrestrial biomes.

ERT-1.B.1 A biome contains characteristic communities of plants and animals that result from, and are adapted to, its climate.
ERT-1.B.2 Major terrestrial biomes include taiga, temperate rainforests, temperate seasonal forests, tropical rainforests, shrubland, temperate grassland, savanna, desert, and tundra.
ERT-1.B.3 The global distribution of nonmineral terrestrial natural resources, such as water and trees for lumber, varies because of some combination of climate, geography, latitude and altitude, nutrient availability, and soil.
ERT-1.B.4 The worldwide distribution of biomes is dynamic; the distribution has changed in the past and may again shift as a result of global climate changes.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ERT-1): Экосистемы являются результатом биотических и абиотических взаимодействий.

Цель обучения ERT-1.B: Описывать глобальное распространение и основные экологические характеристики наземных биоом.

ERT-1.B.1 Биоом включает характерные сообщества растений и животных, которые возникают в результате и адаптированы к его климату.
ERT-1.B.2 Основные наземные биоом включают тайгу, умеренные дождевые леса, умеренные сезонные леса, тропические дождевые леса, кустарниковые заросли, умеренные луга, саванны, пустыни и тундру.
ERT-1.B.3 Глобальное распространение неминеральных природных ресурсов, таких как вода и древесина для производства пиломатериалов, варьируется из-за комбинации климата, географии, широты и высоты над уровнем моря, доступности питательных веществ и качества почвы.
ERT-1.B.4 Мировое распределение биоом является динамичным; оно изменялось в прошлом и может снова сместиться в результате глобальных изменений климата.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

A biome 生物群系 is a large region defined by its climate and characteristic life. Terrestrial biomes (deserts, grasslands, tropical rainforest, temperate forest, taiga, tundra) are determined mainly by temperature and precipitation 降水. Each has plants and animals adapted to those conditions.

The two images below sit at opposite ends of the precipitation scale, which is why their life looks so different:

Русский

Биома — это обширный регион, определяемый своим климатом и характерной флорой и фауной. Наземные биомы (пустыни, степи, тропические дождевые леса, умеренные леса, тайга, тундра) в основном определяются температурой и осадками. В каждом из них растения и животные адаптированы к этим условиям.

Два изображения ниже находятся на противоположных концах шкалы осадков, поэтому их жизнь выглядит так по-разному:

Туманный тропический дождевой лес с густым многоярусным зеленым пологом на крутых холмах — Тропический дождевой лес: жаркий и влажный круглый год, обеспечивающий густую многоярусную растительность и наибольшее биоразнообразие среди всех наземных биомов

Сухая пустыня с обнаженными песчаными барханами и почти отсутствующей растительностью — Пустыня: очень низкое количество осадков, поэтому выживает лишь редкая засухоустойчивая жизнь

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
ecosystem/ˈiːkəʊsɪstəm/	экосистема
predation/prɪˈdeɪʃn/	хищничество
competition/ˌkɒmpəˈtɪʃn/	конкуренция
symbiosis/ˌsɪmbaɪˈəʊsɪs/	симбиоз
biome/ˈbaɪəʊm/	биома
temperature and precipitation/ˈtemprɪtʃə ænd prɪˌsɪpɪˈteɪʃn/	температура и осадки
tropical rainforest/ˈtrɒpɪkl ˈreɪnfɒrɪst/	тропический дождевой лес
desert/ˈdezət/	пустыня
salinity/seɪˈlɪnɪti/	солёность
Estuaries/ˈestjuːəriz/	Эстуарии

1.3

Aquatic Biomes · ⁨Водные биома⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

Learning Objective ERT-1.C: Describe the global distribution and principal environmental aspects of aquatic biomes.

ERT-1.C.1 Freshwater biomes include streams, rivers, ponds, and lakes. These freshwater biomes are a vital resource for drinking water.
ERT-1.C.2 Marine biomes include oceans, coral reefs, marshland, and estuaries. Algae in marine biomes supply a large portion of the Earth's oxygen, and also take in carbon dioxide from the atmosphere.
ERT-1.C.3 The global distribution of nonmineral marine natural resources, such as different types of fish, varies because of some combination of salinity, depth, turbidity, nutrient availability, and temperature.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ERT-1): Экосистемы являются результатом биотических и абиотических взаимодействий.

Цель обучения ERT-1.C: Описывать глобальное распространение и основные экологические характеристики водных биоом.

ERT-1.C.1 пресноводные биоомы включают ручьи, реки, пруды и озера. Эти пресноводные биоомы являются жизненно важным источником питьевой воды.
ERT-1.C.2 Морские биоомы включают океаны, коралловые рифы, болота и эстуарии. Водоросли в морских биоомах обеспечивают значительную часть кислорода Земли, а также поглощают углекислый газ из атмосферы.
ERT-1.C.3 Глобальное распределение неминеральных морских природных ресурсов, таких как различные виды рыб, варьируется из-за комбинации солености, глубины, мутности, доступности питательных веществ и температуры.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Aquatic biomes cover more of Earth than land. Freshwater (streams, lakes, wetlands) and marine (open ocean, coral reefs, estuaries) systems differ in salinity 盐度, sunlight, and nutrients. Estuaries 河口 (where rivers meet the sea) and coral reefs are especially productive and biodiverse.

Русский

Водные биомы занимают большую часть поверхности Земли, чем суша. Пресноводные (реки, озера, болота) и морские (открытый океан, коралловые рифы, эстуарии) системы различаются по солености, освещенности и наличию питательных веществ. Эстуарии (места впадения рек в море) и коралловые рифы отличаются высокой продуктивностью и биоразнообразием.

Подводный вид на коралловый риф сразу под поверхностью моря, покрытый кораллами — Коралловый риф: теплая, освещенная солнцем мелководная вода делает его одним из самых продуктивных и биоразнообразных биомов

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
coral reef/ˈkɒrəl riːf/	коралловый риф

1.4

The Carbon Cycle · ⁨Углеродный цикл⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

Learning Objective ERT-1.D: Explain the steps and reservoir interactions in the carbon cycle.

ERT-1.D.1 The carbon cycle is the movement of atoms and molecules containing the element carbon between sources and sinks.
ERT-1.D.2 Some of the reservoirs in which carbon compounds occur in the carbon cycle hold those compounds for long periods of time, while some hold them for relatively short periods of time.
ERT-1.D.3 Carbon cycles between photosynthesis and cellular respiration in living things.
ERT-1.D.4 Plant and animal decomposition have led to the storage of carbon over millions of years. The burning of fossil fuels quickly moves that stored carbon into atmospheric carbon, in the form of carbon dioxide.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ERT-1): Экосистемы являются результатом биотических и абиотических взаимодействий.

Цель обучения ERT-1.D: Объяснять этапы и взаимодействия резервуаров в углеродном цикле.

ERT-1.D.1 Углеродный цикл — это движение атомов и молекул, содержащих элемент углерод, между источниками и стоками.
ERT-1.D.2 Некоторые резервуары, в которых находятся соединения углерода в углеродном цикле, удерживают эти соединения в течение длительного времени, тогда как другие хранят их относительно короткое время.
ERT-1.D.3 Углерод циркулирует между фотосинтезом и клеточным дыханием у живых организмов.
ERT-1.D.4 Разложение растений и животных привело к накоплению углерода на протяжении миллионов лет. Сжигание ископаемого топлива быстро переводит этот накопленный углерод в атмосферный углерод в виде углекислого газа.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

The carbon cycle

The carbon cycle 碳循环 moves carbon between the atmosphere, organisms, oceans, and rocks. Photosynthesis removes $\text{CO}_2$; respiration, decomposition, and burning fossil fuels 化石燃料 return it. Burning fossil fuels adds carbon far faster than natural processes remove it.

Русский

Углеродный цикл

Углеродный цикл перемещает углерод между атмосферой, организмами, океанами и породами. Фотосинтез удаляет $\text{CO}_2$; дыхание, разложение и сжигание ископаемого топлива возвращают его. Сжигание ископаемого топлива добавляет углерод гораздо быстрее, чем природные процессы его удаляют.

Углеродный цикл перемещает углерод между атмосферой, живыми организмами и ископаемым топливом

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
carbon cycle/ˈkɑːbən ˈsaɪkl/	углеродный цикл
fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/	ископаемого топлива

1.5

The Nitrogen Cycle · ⁨Азотный цикл⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

Learning Objective ERT-1.E: Explain the steps and reservoir interactions in the nitrogen cycle.

ERT-1.E.1 The nitrogen cycle is the movement of atoms and molecules containing the element nitrogen between sources and sinks.
ERT-1.E.2 Most of the reservoirs in which nitrogen compounds occur in the nitrogen cycle hold those compounds for relatively short periods of time.
ERT-1.E.3 Nitrogen fixation is the process in which atmospheric nitrogen is converted into a form of nitrogen (primarily ammonia) that is available for uptake by plants and that can be synthesized into plant tissue.
ERT-1.E.4 The atmosphere is the major reservoir of nitrogen.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ERT-1): Экосистемы являются результатом биотических и абиотических взаимодействий.

Цель обучения ERT-1.E: Объяснять этапы и взаимодействия резервуаров в азотном цикле.

ERT-1.E.1 Азотный цикл — это движение атомов и молекул, содержащих элемент азот, между источниками и стоками.
ERT-1.E.2 Большинство резервуаров, в которых находятся соединения азота в азотном цикле, удерживают эти соединения относительно короткое время.
ERT-1.E.3 Фиксация азота — это процесс, при котором атмосферный азот превращается в форму азота (преимущественно аммиак), доступную для усвоения растениями и способную синтезироваться в растительную ткань.
ERT-1.E.4 Атмосфера является основным резервуаром азота.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

The nitrogen cycle

The nitrogen cycle 氮循环 makes nitrogen usable for life. Nitrogen fixation 固氮 (by bacteria) converts atmospheric $\text{N}_2$ to ammonia; nitrification and assimilation pass it through organisms; denitrification returns $\text{N}_2$ to the air. Fertilizer adds reactive nitrogen, which can pollute water.

Русский

Азотный цикл

Азотный цикл делает азот доступным для жизни. Фиксация азота (бактериями) превращает атмосферный $\text{N}_2$ в аммиак; нитрификация и ассимиляция передают его через организмы; денитрификация возвращает $\text{N}_2$ в атмосферу. Удобрения добавляют реактивный азот, который может загрязнять воду.

Азотный цикл: N фиксируется в почвенные нитраты, передается по пищевой цепи и возвращается в атмосферу денитрификацией — Азотный цикл: N$_2$ фиксируется в почвенные нитраты, передается по пищевой цепи и возвращается в атмосферу денитрификацией

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
nitrogen cycle/ˈnaɪtrədʒn ˈsaɪkl/	азотный цикл
Nitrogen fixation/ˈnaɪtrədʒn fɪkˈseɪʃn/	Фиксация азота

1.6

The Phosphorus Cycle · ⁨Фосфорный цикл⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

Learning Objective ERT-1.F: Explain the steps and reservoir interactions in the phosphorus cycle.

ERT-1.F.1 The phosphorus cycle is the movement of atoms and molecules containing the element phosphorus between sources and sinks.
ERT-1.F.2 The major reservoirs of phosphorus in the phosphorus cycle are rock and sediments that contain phosphorus-bearing minerals.
ERT-1.F.3 There is no atmospheric component in the phosphorus cycle, and the limitations this imposes on the return of phosphorus from the ocean to land make phosphorus naturally scarce in aquatic and many terrestrial ecosystems. In undisturbed ecosystems, phosphorus is the limiting factor in biological systems.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ERT-1): Экосистемы являются результатом биотических и абиотических взаимодействий.

Цель обучения ERT-1.F: Объяснять этапы и взаимодействия резервуаров в фосфорном цикле.

ERT-1.F.1 Фосфорный цикл — это движение атомов и молекул, содержащих элемент фосфор, между источниками и стоками.
ERT-1.F.2 Основными резервуарами фосфора в фосфорном цикле являются горные породы и осадки, содержащие фосфорсодержащие минералы.
ERT-1.F.3 В фосфорном цикле отсутствует атмосферная компонента, и ограничения, накладываемые этим на возвращение фосфора из океана на сушу, делают его природно дефицитным во многих водных и наземных экосистемах. В нетронутой экосистеме фосфор является лимитирующим фактором в биологических системах.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

The phosphorus cycle 磷循环 has no atmospheric (gas) stage – phosphorus moves through rock, soil, water, and organisms. It is slow and often the limiting nutrient 限制性营养 for growth, so added phosphorus (fertilizer, detergents) can trigger algal blooms.

Русский

Фосфорный цикл не имеет атмосферной (газовой) стадии – фосфор движется через горные породы, почву, воду и организмы. Он протекает медленно и часто является ограничивающим фактором роста, поэтому добавление фосфора (удобрения, моющие средства) может вызвать цветение водорослей.

Фосфорный цикл: горные породы выветриваются до фосфатов почвы и медленно оседают обратно, без газовой фазы

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
phosphorus cycle/ˈfɒsfɔːrəs ˈsaɪkl/	фосфорный цикл
limiting nutrient/ˈlɪmɪtɪŋ ˈnjuːtrɪənt/	ограничивающий нутриент

1.7

The Hydrologic (Water) Cycle · ⁨Гидрологический (водный) цикл⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ERT-1): Ecosystems are the result of biotic and abiotic interactions.

Learning Objective ERT-1.G: Explain the steps and reservoir interactions in the hydrologic cycle.

ERT-1.G.1 The hydrologic cycle, which is powered by the sun, is the movement of water in its various solid, liquid, and gaseous phases between sources and sinks.
ERT-1.G.2 The oceans are the primary reservoir of water at the Earth's surface, with ice caps and groundwater acting as much smaller reservoirs.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ERT-1): Экосистемы являются результатом биотических и абиотических взаимодействий.

Цель обучения ERT-1.G: Объяснять этапы и взаимодействия резервуаров в гидрологическом цикле.

ERT-1.G.1 Гидрологический цикл, который питается энергией солнца, — это движение воды в её различных твёрдых, жидких и газообразных фазах между источниками и стоками.
ERT-1.G.2 Океаны являются основным резервуаром воды на поверхности Земли, тогда как ледяные шапки и подземные воды выступают в качестве значительно меньших резервуаров.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

The hydrologic (water) cycle

The water cycle 水循环 moves water by evaporation 蒸发, transpiration 蒸腾 (from plants), condensation, precipitation, and runoff. It distributes fresh water and shapes climate; human use and land changes can alter its flow.

Русский

Гидрологический (водный) цикл

Водный цикл перемещает воду за счет испарения, транспирации (от растений), конденсации, осадков и стока. Он распределяет пресную воду и формирует климат; человеческая деятельность и изменения ландшафта могут изменить его течение.

Водный цикл: испарение и транспирация поднимают воду в воздух; осадки и сток возвращают ее

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
water cycle/ˈwɔːtə ˈsaɪkl/	водный цикл
evaporation/ɪˌvæpəˈreɪʃn/	испарение
transpiration/trænspəˈreɪʃn/	транспирация
Primary productivity/ˈpraɪməri ˌprɒdəkˈtɪvɪti/	Первичная продуктивность
trophic levels/ˈtrəʊfɪk ˈlevlz/	трофические уровни
producers/prəˈdjuːsəz/	производителей
primary, secondary, and tertiary consumers/ˈpraɪməri ˈsekəndəri ænd ˈtɜːʃjəri kənˈsuːməz/	первичные, вторичные и третичные потребители
decomposers/ˌdiːkəmˈpəʊzəz/	редуценты
food chain/fuːd tʃeɪn/	пищевая цепь

1.8

Primary Productivity · ⁨Первичная продуктивность⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ENG-1): Energy can be converted from one form to another.

Learning Objective ENG-1.A: Explain how solar energy is acquired and transferred by living organisms.

ENG-1.A.1 Primary productivity is the rate at which solar energy (sunlight) is converted into organic compounds via photosynthesis over a unit of time.
ENG-1.A.2 Gross primary productivity is the total rate of photosynthesis in a given area.
ENG-1.A.3 Net primary productivity is the rate of energy storage by photosynthesizers in a given area, after subtracting the energy lost to respiration.
ENG-1.A.4 Productivity is measured in units of energy per unit area per unit time (e.g., $\text{kcal/m}^2\text{/yr}$).
ENG-1.A.5 Most red light is absorbed in the upper 1m of water, and blue light only penetrates deeper than 100m in the clearest water. This affects photosynthesis in aquatic ecosystems, whose photosynthesizers have adapted mechanisms to address the lack of visible light.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ENG-1): Энергия может преобразовываться из одной формы в другую.

Цель обучения ENG-1.A: Объяснить, как живые организмы получают и передают солнечную энергию.

ENG-1.A.1 Первичная продуктивность — это скорость превращения солнечной энергии (солнечного света) в органические соединения посредством фотосинтеза за единицу времени.
ENG-1.A.2 Валовая первичная продуктивность — это общая скорость фотосинтеза в заданном районе.
ENG-1.A.3 Чистая первичная продуктивность — это скорость накопления энергии фотосинтезирующими организмами в заданном районе после вычета энергии, потерянной на дыхание.
ENG-1.A.4 Продуктивность измеряется в единицах энергии на единицу площади за единицу времени (например, $\text{kcal/m}^2\text{/yr}$).
ENG-1.A.5 Большая часть красного света поглощается в верхнем слое воды толщиной 1 м, а синий свет проникает глубже 100 м только в самой прозрачной воде. Это влияет на фотосинтез в водных экосистемах, фотосинтезирующие организмы которых имеют адаптированные механизмы для компенсации недостатка видимого света.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Primary productivity 初级生产力 is the rate at which producers capture energy (usually by photosynthesis). Gross primary productivity (GPP) is the total captured; net primary productivity (NPP) is what remains after the producers' own respiration – the energy available to the rest of the ecosystem. Warm, wet, sunlit systems (rainforests, reefs) are most productive.

Worked example. If producers in a grassland capture $20{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ of energy (GPP) and burn $8{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ in their own respiration, then $\text{NPP}=\text{GPP}-R=20{,}000-8{,}000=12{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$. Only that NPP – not the full GPP – is available to the consumers above.

Русский

Первичная продуктивность — это скорость, с которой продуценты улавливают энергию (обычно путем фотосинтеза). Общая первичная продуктивность (GPP) — это весь уловленный объем; чистая первичная продуктивность (NPP) — то, что остается после собственного дыхания продуцентов, то есть энергия, доступная остальной экосистеме. Теплые, влажные, освещенные солнцем системы (тропические леса, рифы) наиболее продуктивны.

Разобранное решение. Если продуценты в степи улавливают $20{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ энергии (GPP) и сжигают $8{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ в собственном дыхании, то $\text{NPP}=\text{GPP}-R=20{,}000-8{,}000=12{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$. Только это NPP — а не полное GPP — доступно консументам выше по цепи.

Explore · ⁨Исследовать⁩

Explore GPP, respiration and NPP · ⁨Изучите валовую первичную продукцию, дыхание и чистую первичную продукцию⁩

The energy producers capture (GPP) splits into what they burn for their own respiration $R$ and what is left over as new biomass — $\text{NPP} = \text{GPP} - R$, and useful + wasted always equals the input. · ⁨Энергия, захваченная производителями (GPP), делится на то, что они тратят на собственное дыхание $R$, и на то, что остается в виде новой биомассы — $\text{NPP} = \text{GPP} - R$, и полезная + потраченная энергия всегда равны входной.⁩

1.9

Trophic Levels · ⁨Трофические уровни⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ENG-1): Energy can be converted from one form to another.

Learning Objective ENG-1.B: Explain how energy flows and matter cycles through trophic levels.

ENG-1.B.1 All ecosystems depend on a continuous inflow of high-quality energy in order to maintain their structure and function of transferring matter between the environment and organisms via biogeochemical cycles.
ENG-1.B.2 Biogeochemical cycles are essential for life and each cycle demonstrates the conservation of matter.
ENG-1.B.3 In terrestrial and near-surface marine communities, energy flows from the sun to producers in the lowest trophic levels and then upward to higher trophic levels.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ENG-1): Энергия может преобразовываться из одной формы в другую.

Цель обучения ENG-1.B: Объяснить, как энергия протекает и циркулирует материя через трофические уровни.

ENG-1.B.1 Все экосистемы зависят от непрерывного притока высококачественной энергии для поддержания своей структуры и функции переноса материи между средой обитания и организмами посредством биогеохимических циклов.
ENG-1.B.2 Биогеохимические циклы жизненно необходимы для жизни, и каждый из них демонстрирует закон сохранения материи.
ENG-1.B.3 В наземных и приповерхностных морских сообществах энергия течёт от солнца к производителям на нижних трофических уровнях, а затем вверх к более высоким трофическим уровням.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Energy flow & the 10% rule

Organisms occupy trophic levels 营养级: producers 生产者 (make their own food), then primary, secondary, and tertiary consumers 消费者, with decomposers 分解者 recycling nutrients at every level. Each level depends on the energy captured below it.

Русский

Поток энергии и правило 10%

Организмы занимают трофические уровни: продуценты (создают собственную пищу), затем первичные, вторичные и третичные консументы, при этом редуценты (разрушители) рециркулируют питательные вещества на каждом уровне. Каждый уровень зависит от энергии, уловленной ниже него.

1.10

Energy Flow and the 10% Rule · ⁨Поток энергии и правило 10%⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ENG-1): Energy can be converted from one form to another.

Learning Objective ENG-1.C: Determine how the energy decreases as it flows through ecosystems.

ENG-1.C.1 The 10% rule approximates that in the transfer of energy from one trophic level to the next, only about 10% of the energy is passed on.
ENG-1.C.2 The loss of energy that occurs when energy moves from lower to higher trophic levels can be explained through the laws of thermodynamics.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ENG-1): Энергия может преобразовываться из одной формы в другую.

Цель обучения ENG-1.C: Определить, как уменьшается энергия при её перемещении через экосистемы.

ENG-1.C.1 Правило 10% предполагает, что при передаче энергии от одного трофического уровня к следующему лишь около 10% энергии передаётся далее.
ENG-1.C.2 Потерю энергии, происходящую при переходе от нижних к верхним трофическим уровням, можно объяснить законами термодинамики.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Energy flows one way through an ecosystem and is lost as heat at each transfer. The 10% rule: only about 10% of the energy at one trophic level passes to the next; the other 90% powers life processes and escapes as heat. This is why food chains are short and top predators are few.

Worked example. Continuing from $12{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ of NPP at the producer level, the primary consumers receive about $10\%=1{,}200\ \text{kcal}$, secondary consumers $\approx120\ \text{kcal}$, and tertiary consumers only $\approx12\ \text{kcal}$. After three transfers the energy has shrunk a thousand-fold – the arithmetic reason a fourth or fifth trophic level rarely has enough to support it.

Русский

Энергия течет в одном направлении через экосистему и теряется в виде тепла при каждой передаче. Правило 10%: только около 10% энергии одного трофического уровня переходит к следующему; остальные 90% обеспечивают жизненные процессы и рассеиваются как тепло. Вот почему пищевые цепи коротки, а хищники высших уровней немногочисленны.

Разобранное решение. Продолжая от $12{,}000\ \text{kcal/m}^2/\text{yr}$ NPP на уровне продуцентов, первичные консументы получают около $10\%=1{,}200\ \text{kcal}$, вторичные консументы $\approx120\ \text{kcal}$, а третичные консументы всего $\approx12\ \text{kcal}$. После трех передач энергия сокращается в тысячу раз — это арифметическая причина, по которой четвертый или пятый трофический уровень редко имеет достаточно ресурсов для поддержания жизни.

Энергетическая пирамида: только около 10% энергии передается на следующий трофический уровень

Explore · ⁨Исследовать⁩

Explore the 10% rule · ⁨Исследуйте правило 10%⁩

Set the energy producers capture and the ecological efficiency, then watch only about a tenth pass to each level up — this is why the apex predator is left with so little and food chains stay short. · ⁨Установите, сколько энергии производители захватывают и какова экологическая эффективность, затем наблюдайте, как лишь около десятой части передается на каждый последующий уровень — вот почему у хищника вершины остается так мало, а пищевые цепи остаются короткими.⁩

1.11

Food Chains and Food Webs · ⁨Пищевые цепи и пищевые сети⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Enduring Understanding (ENG-1): Energy can be converted from one form to another.

Learning Objective ENG-1.D: Describe food chains and food webs, and their constituent members by trophic level.

ENG-1.D.1 A food web is a model of an interlocking pattern of food chains that depicts the flow of energy and nutrients in two or more food chains.
ENG-1.D.2 Positive and negative feedback loops can each play a role in food webs. When one species is removed from or added to a specific food web, the rest of the food web can be affected.

Русский

Принцип устойчивого понимания (ENG-1): Энергия может преобразовываться из одной формы в другую.

Цель обучения ENG-1.D: Описывать пищевые цепи и пищевые сети, а также их составляющие элементы по трофическому уровню.

ENG-1.D.1 Пищевая сеть — это модель взаимосвязанных пищевых цепей, которая отображает поток энергии и питательных веществ в двух или более пищевых цепях.
ENG-1.D.2 Положительные и отрицательные обратные связи могут играть роль в пищевых сетях. При удалении или добавлении одного вида в конкретную пищевую сеть, остальные её компоненты также могут быть затронуты.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

A food chain 食物链 is a single line of who-eats-whom; a food web 食物网 links many chains into a realistic picture of feeding relationships. Because species are interconnected, removing one (especially a keystone species 关键种) can disrupt the whole web.

Русский

Пищевая цепь — это одна линия «кто кого ест»; пищевая сеть связывает множество цепей в реалистичную картину отношений питания. Поскольку виды взаимосвязаны, удаление одного (особенно ключевого вида) может нарушить всю сеть.

Пищевая сеть связывает многие пищевые цепи; стрелки указывают направление потока энергии

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
food web/fuːd web/	пищевая сеть
keystone species/ˈkiːstəʊn ˈspiːsiːz/	ключевой вид

1.11

Exam tips · ⁨Советы для экзамена⁩

English

Remember energy flows and is lost (the 10% rule) while matter cycles (carbon, nitrogen, phosphorus, water).
Apply the 10% rule down a food chain and know NPP = GPP − respiration (only NPP is available to consumers).
Learn each biogeochemical cycle's stores and how humans disturb it (burning fossil fuels adds CO₂; fertiliser adds nitrogen/phosphorus).
Producers are most abundant because so little energy reaches the top.
Use correct units and show your arithmetic on the free-response math questions (no calculator — keep numbers round).

Русский

Помните, что энергия течет и теряется (правило 10%), тогда как вещества циркулируют (углерод, азот, фосфор, вода).
Применяйте правило 10% вдоль пищевой цепи и знайте, что NPP = GPP − дыхание (только NPP доступно консументам).
Выучите запасы каждого биогеохимического цикла и то, как человек его нарушает (сжигание ископаемого топлива добавляет CO₂; удобрения добавляют азот/фосфор).
Продуценты наиболее многочисленны, поскольку так мало энергии достигает вершины.
Используйте правильные единицы измерения и показывайте свою арифметику на вопросах с открытым ответом (без калькулятора — держите числа круглыми).

Interactive lessons on this topic · ⁨Интерактивные уроки по этой теме⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.⁩

Past Papers · ⁨Архив экзаменационных работ⁩

More topics in AP Environmental Science · ⁨Больше тем в AP Environmental Science⁩