Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 111

Представьте себе специалиста по вермикультуре (выращиванию дождевых червей). Зарплату этот человек получает червями – регулярно приносит домой большой мешок. По странной прихоти есть червей он не хочет. Он стоит перед выбором: кормить этими червями кур во дворе или карпов в пруду. Килограмм продукции кур (и их мясо, и их яйца) для него эквивалентен килограмму продукции карпов (включая их мясо и икру). Человеку надо выбрать тех животных, которые на килограмм червей обеспечат его бОльшим количеством пищи.

По школьной логике, куры эквивалентны карпам. Студенты, которым я задаю эту задачу, часто ссылаются на то, что куры растут быстрее, чем карпы. Но, конечно, ответ иной.

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.

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.