{"id":"biologia-2019-maj-matura-rozszerzona/zad/21.2","paper_id":"biologia-2019-maj-matura-rozszerzona","number":"21.2","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2019,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 21.2. (0-1)\nWyjaśnij, dlaczego liczba poziomów troficznych w ekosystemie jest ograniczona.\nW odpowiedzi uwzględnij przepływ energii przez kolejne poziomy troficzne.","answer":null,"answer_text":"21.2. (0-1)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nV. Rozumowanie i argumentacja. Zdający\n[…] wyjaśnia zależności przyczynowo-\n-skutkowe […] związane z omawianymi\nzagadnieniami biologicznymi […].\nVII. Ekologia.\n5. Przepływ energii i krążenie materii\nw przyrodzie. Zdający\n2) wyjaśnia, dlaczego wykres ilustrujący\nilość energii przepływającej przez poziomy\ntroficzne od roślin do drapieżców ostatniego\nrzędu ma postać piramidy.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające straty energii - wykorzystanie na danym\npoziomie troficznym lub wykorzystanie na procesy życiowe, lub rozpraszanie\nw postaci ciepła - przy przejściu z jednego poziomu do następnego.\n0 p. - za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\n• Im więcej poziomów troficznych, tym większa jest różnica między energią przyswojoną\nprzez pierwszy i ostatni poziom troficzny, ponieważ każdy organizm traci część energii\nna procesy życiowe, dlatego liczba poziomów troficznych jest ograniczona.\n• W łańcuchach pokarmowych tylko niewielka ilość (około 10%) energii przekształcana\njest w materię organiczną następnego poziomu, ponieważ każdy poziom część energii\ntraci na własne potrzeby i w miarę wydłużania się łańcucha pokarmowego ilość energii\nprzekazywanej kolejnym poziomom troficznym jest coraz mniejsza.\nUwaga:\nUznaje się odpowiedzi, w których obok rozpraszania energii w postaci ciepła uwzględniono\nkumulację materii w środowisku, np. „Na każdym z poziomów troficznych część energii jest\nrozpraszana w postaci ciepła, a część materii organicznej wypada z obiegu”.\nZadanie 22. (0-2)","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\nLiczba poziomów troficznych jest ograniczona, ponieważ **na każdym poziomie troficznym tracona jest większość energii** (ok. 90%) w postaci ciepła podczas procesów metabolicznych. Po kilku poziomach ilość dostępnej energii jest zbyt mała, aby utrzymać populację kolejnych konsumentów.\n\n## Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku (reguła 10%)\n\n**Krok 1 - Źródło energii:** Producenci (rośliny) wiążą energię słoneczną w procesie fotosyntezy, tworząc materię organiczną. Jest to punkt wejścia energii do ekosystemu.\n\n**Krok 2 - Strata na każdym poziomie:** Gdy herbiwor zjada roślinę, **tylko ~10% energii zmagazynowanej w biomасie producenta** przechodzi do biomasy herbiwora. Pozostałe ~90% jest tracone jako:\n- ciepło podczas **oddychania komórkowego** (utrzymanie metabolizmu, ruch, termoregulacja),\n- energia w odchodach i szczątkach (niestrawione fragmenty),\n- energia zużyta na własny wzrost, która nie jest spożywana przez drapieżnika.\n\n**Krok 3 - Kumulowanie strat:**\n\n| Poziom troficzny | Przykład | Dostępna energia (%) |\n| I - Producenci | Rośliny | 100% |\n| II - Konsumenci I rzędu | Owady roślinożerne | ~10% |\n| III - Konsumenci II rzędu | Ptaki owadożerne | ~1% |\n| IV - Konsumenci III rzędu | Jastrzębie | ~0,1% |\n| V - Konsumenci IV rzędu | ? | ~0,01% |\n\n**Krok 4 - Wniosek:** Po 4-5 poziomach ilość energii spada do wartości tak niskiej, że **niemożliwe jest utrzymanie reprodukcyjnie stabilnej populacji** kolejnego drapieżnika. Łańcuch pokarmowy się urywa - nie z powodu braku organizmów, lecz **braku energii**.\n\n## Sposób 2 - Argumentacja ilościowa (piramida energii)\n\n**Punkt wyjścia:** Produkcja pierwotna netto typowego ekosystemu lądowego to np. \\(10\\,000 \\; \\text{kJ/m}^2/\\text{rok}\\).\n\n**Obliczenie dostępnej energii:**\n\\[\n\\text{Poziom II} = 10\\,000 \\times 0{,}1 = 1\\,000 \\; \\text{kJ/m}^2/\\text{rok}\n\\]\n\\[\n\\text{Poziom III} = 1\\,000 \\times 0{,}1 = 100 \\; \\text{kJ/m}^2/\\text{rok}\n\\]\n\\[\n\\text{Poziom IV} = 100 \\times 0{,}1 = 10 \\; \\text{kJ/m}^2/\\text{rok}\n\\]\n\\[\n\\text{Poziom V} = 10 \\times 0{,}1 = 1 \\; \\text{kJ/m}^2/\\text{rok}\n\\]\n\n**Wniosek ilościowy:** Już na poziomie V dostępna jest jedynie **1/10 000 energii pierwotnej**. Tak mała ilość energii nie wystarczy do podtrzymania liczebności populacji, zaspokojenia potrzeb energetycznych dorosłych osobników ani do reprodukcji. Organizmy na zbyt wysokim poziomie troficznym po prostu **nie mają wystarczającej bazy energetycznej do przeżycia jako gatunek**.\n\n## Sposób 3 - Zasada termodynamiki jako fundament\n\n**Pierwsza zasada termodynamiki:** energia nie ginie, lecz się przekształca.\n**Druga zasada termodynamiki:** każdemu przekształceniu energii towarzyszy **wzrost entropii** - część energii przechodzi w ciepło niedostępne do dalszej pracy biologicznej.\n\nW ekosystemie oznacza to, że **każde ogniwo pokarmowe to kolejna transformacja energii** - i kolejna nieuchronna strata do otoczenia (środowisko pochłania ciepło metaboliczne). Energia **przepływa jednostronnie** przez ekosystem (wchodzi jako światło, wychodzi jako ciepło) - **nie krąży** jak materia. Dlatego każdy łańcuch pokarmowy musi się skończyć, gdy strumień energii staje się zbyt wąski.\n\n> Analogia: wyobraź sobie strumień wody, z którego na każdym \"piętrze\" wyparowuje 90% wody. Po kilku piętrach ciek po prostu wysycha.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - za poprawne wyjasnienie uwzgledniajace straty energii (wykorzystanie na danym poziomie troficznym / na procesy zyciowe / rozpraszanie w postaci ciepla) przy przejsciu z jednego poziomu do nastepnego.\n\n**0 pkt** - za odpowiedz niespelniajaca tego wymagania lub jej brak.\n\n**Przyklad CKE:** \"W lancuchach pokarmowych tylko niewielka ilosc (okolo 10%) energii przeksztalcana jest w materie organiczna nastepnego poziomu, bo kazdy poziom czesc energii traci na wlasne potrzeby\".\n\n## Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć\n\nW tym zadaniu **nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów** - odpowiedź opiera się na znajomości mechanizmu przepływu energii i reguły 10% (efektywność ekologiczna).\n\n> 📖 Warto jednak wiedzieć, że **karta wzorów nie zawiera sekcji ekologii** - reguła 10% to wiedza \"z głowy\", wymagana przez podstawę programową. Karta pomoże tylko, jeśli zadanie dotyczy równocześnie biochemii (ATP, oddychanie) lub genetyki.\n\n## Częste błędne odpowiedzi\n\n| Błędna odpowiedź | Dlaczego jest niepoprawna |\n| \"Bo jest mało drapieżników na szczycie\" | Odwraca przyczynę i skutek - mało ich DLATEGO, że brakuje energii, nie odwrotnie |\n| \"Bo energia się zużywa na każdym poziomie\" | Zbyt ogólne - brakuje kluczowego wniosku: *dlatego kolejne poziomy mają zbyt mało energii, żeby istnieć* |\n| \"Bo materia się traci w łańcuchu\" | Błąd merytoryczny - materia **krąży** (cykl węgla, azotu), natomiast energia przepływa jednostronnie |\n| \"Bo organizmy są coraz rzadsze\" | Opis, nie wyjaśnienie - klucz wymaga wskazania PRZYCZYNY (energetycznej) rzadkości |\n\n## Typowe pułapki i uwaga\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie pisz \"energia ginie\" - energia **nie ginie** (I zasada termodynamiki), ona **przekształca się w ciepło niedostępne biologicznie**. Klucz CKE może nie uznać sformułowania \"energia zanika/znika\".\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Mylenie przepływu energii z obiegiem materii - w ekosystemie **materia krąży** (mineralizacja → producenci → konsumenci → rozkładacze → z powrotem), ale **energia przepływa jednostronnie** i nie wraca.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Odpowiedź musi mieć **dwa elementy**: (1) strata energii na każdym poziomie + (2) wniosek, że po kilku poziomach energii jest zbyt mało. Samo stwierdzenie \"energia maleje\" to tylko połowa odpowiedzi - za 0 pkt.","image":"img/biologia-2019-maj-matura-rozszerzona/zad-21.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":25,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2019 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 21.2. (0-1)
Wyjaśnij, dlaczego liczba poziomów troficznych w ekosystemie jest ograniczona.
W odpowiedzi uwzględnij przepływ energii przez kolejne poziomy troficzne.

","answer_text_html":"

21.2. (0-1)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
V. Rozumowanie i argumentacja. Zdający
[…] wyjaśnia zależności przyczynowo-
-skutkowe […] związane z omawianymi
zagadnieniami biologicznymi […].
VII. Ekologia.

\n
  1. Przepływ energii i krążenie materii
\n

w przyrodzie. Zdający

\n
  1. wyjaśnia, dlaczego wykres ilustrujący
\n

ilość energii przepływającej przez poziomy
troficzne od roślin do drapieżców ostatniego
rzędu ma postać piramidy.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające straty energii - wykorzystanie na danym
poziomie troficznym lub wykorzystanie na procesy życiowe, lub rozpraszanie
w postaci ciepła - przy przejściu z jednego poziomu do następnego.
0 p. - za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
• Im więcej poziomów troficznych, tym większa jest różnica między energią przyswojoną
przez pierwszy i ostatni poziom troficzny, ponieważ każdy organizm traci część energii
na procesy życiowe, dlatego liczba poziomów troficznych jest ograniczona.
• W łańcuchach pokarmowych tylko niewielka ilość (około 10%) energii przekształcana
jest w materię organiczną następnego poziomu, ponieważ każdy poziom część energii
traci na własne potrzeby i w miarę wydłużania się łańcucha pokarmowego ilość energii
przekazywanej kolejnym poziomom troficznym jest coraz mniejsza.
Uwaga:
Uznaje się odpowiedzi, w których obok rozpraszania energii w postaci ciepła uwzględniono
kumulację materii w środowisku, np. „Na każdym z poziomów troficznych część energii jest
rozpraszana w postaci ciepła, a część materii organicznej wypada z obiegu”.
Zadanie 22. (0-2)

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź

\n

Liczba poziomów troficznych jest ograniczona, ponieważ na każdym poziomie troficznym tracona jest większość energii (ok. 90%) w postaci ciepła podczas procesów metabolicznych. Po kilku poziomach ilość dostępnej energii jest zbyt mała, aby utrzymać populację kolejnych konsumentów.

\n

Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku (reguła 10%)

\n

Krok 1 - Źródło energii: Producenci (rośliny) wiążą energię słoneczną w procesie fotosyntezy, tworząc materię organiczną. Jest to punkt wejścia energii do ekosystemu.

\n

Krok 2 - Strata na każdym poziomie: Gdy herbiwor zjada roślinę, tylko ~10% energii zmagazynowanej w biomасie producenta przechodzi do biomasy herbiwora. Pozostałe ~90% jest tracone jako:

\n\n

Krok 3 - Kumulowanie strat:

\n

| Poziom troficzny | Przykład | Dostępna energia (%) |
| I - Producenci | Rośliny | 100% |
| II - Konsumenci I rzędu | Owady roślinożerne | ~10% |
| III - Konsumenci II rzędu | Ptaki owadożerne | ~1% |
| IV - Konsumenci III rzędu | Jastrzębie | ~0,1% |
| V - Konsumenci IV rzędu | ? | ~0,01% |

\n

Krok 4 - Wniosek: Po 4-5 poziomach ilość energii spada do wartości tak niskiej, że niemożliwe jest utrzymanie reprodukcyjnie stabilnej populacji kolejnego drapieżnika. Łańcuch pokarmowy się urywa - nie z powodu braku organizmów, lecz braku energii.

\n

Sposób 2 - Argumentacja ilościowa (piramida energii)

\n

Punkt wyjścia: Produkcja pierwotna netto typowego ekosystemu lądowego to np. 10000kJ/m2/rok.

\n

Obliczenie dostępnej energii:

\n
Poziom II=10000×0,1=1000kJ/m2/rok
\n
Poziom III=1000×0,1=100kJ/m2/rok
\n
Poziom IV=100×0,1=10kJ/m2/rok
\n
Poziom V=10×0,1=1kJ/m2/rok
\n

Wniosek ilościowy: Już na poziomie V dostępna jest jedynie 1/10 000 energii pierwotnej. Tak mała ilość energii nie wystarczy do podtrzymania liczebności populacji, zaspokojenia potrzeb energetycznych dorosłych osobników ani do reprodukcji. Organizmy na zbyt wysokim poziomie troficznym po prostu nie mają wystarczającej bazy energetycznej do przeżycia jako gatunek.

\n

Sposób 3 - Zasada termodynamiki jako fundament

\n

Pierwsza zasada termodynamiki: energia nie ginie, lecz się przekształca.
Druga zasada termodynamiki: każdemu przekształceniu energii towarzyszy wzrost entropii - część energii przechodzi w ciepło niedostępne do dalszej pracy biologicznej.

\n

W ekosystemie oznacza to, że każde ogniwo pokarmowe to kolejna transformacja energii - i kolejna nieuchronna strata do otoczenia (środowisko pochłania ciepło metaboliczne). Energia przepływa jednostronnie przez ekosystem (wchodzi jako światło, wychodzi jako ciepło) - nie krąży jak materia. Dlatego każdy łańcuch pokarmowy musi się skończyć, gdy strumień energii staje się zbyt wąski.

\n
Analogia: wyobraź sobie strumień wody, z którego na każdym "piętrze" wyparowuje 90% wody. Po kilku piętrach ciek po prostu wysycha.
\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - za poprawne wyjasnienie uwzgledniajace straty energii (wykorzystanie na danym poziomie troficznym / na procesy zyciowe / rozpraszanie w postaci ciepla) przy przejsciu z jednego poziomu do nastepnego.

\n

0 pkt - za odpowiedz niespelniajaca tego wymagania lub jej brak.

\n

Przyklad CKE: "W lancuchach pokarmowych tylko niewielka ilosc (okolo 10%) energii przeksztalcana jest w materie organiczna nastepnego poziomu, bo kazdy poziom czesc energii traci na wlasne potrzeby".

\n

Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć

\n

W tym zadaniu nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów - odpowiedź opiera się na znajomości mechanizmu przepływu energii i reguły 10% (efektywność ekologiczna).

\n
📖 Warto jednak wiedzieć, że karta wzorów nie zawiera sekcji ekologii - reguła 10% to wiedza "z głowy", wymagana przez podstawę programową. Karta pomoże tylko, jeśli zadanie dotyczy równocześnie biochemii (ATP, oddychanie) lub genetyki.
\n

Częste błędne odpowiedzi

\n

| Błędna odpowiedź | Dlaczego jest niepoprawna |
| "Bo jest mało drapieżników na szczycie" | Odwraca przyczynę i skutek - mało ich DLATEGO, że brakuje energii, nie odwrotnie |
| "Bo energia się zużywa na każdym poziomie" | Zbyt ogólne - brakuje kluczowego wniosku: dlatego kolejne poziomy mają zbyt mało energii, żeby istnieć |
| "Bo materia się traci w łańcuchu" | Błąd merytoryczny - materia krąży (cykl węgla, azotu), natomiast energia przepływa jednostronnie |
| "Bo organizmy są coraz rzadsze" | Opis, nie wyjaśnienie - klucz wymaga wskazania PRZYCZYNY (energetycznej) rzadkości |

\n

Typowe pułapki i uwaga

\n
⚠️ Uwaga: Nie pisz "energia ginie" - energia nie ginie (I zasada termodynamiki), ona przekształca się w ciepło niedostępne biologicznie. Klucz CKE może nie uznać sformułowania "energia zanika/znika".
\n
⚠️ Uwaga: Mylenie przepływu energii z obiegiem materii - w ekosystemie materia krąży (mineralizacja → producenci → konsumenci → rozkładacze → z powrotem), ale energia przepływa jednostronnie i nie wraca.
\n
⚠️ Uwaga: Odpowiedź musi mieć dwa elementy: (1) strata energii na każdym poziomie + (2) wniosek, że po kilku poziomach energii jest zbyt mało. Samo stwierdzenie "energia maleje" to tylko połowa odpowiedzi - za 0 pkt.
"}]}