Программа вступительного экзамена по специальной дисциплине
профиля (направленности)
экология
направления подготовки
06.06.01 Биологические науки
Раздел 1. Факториальная экология
1. Свет как фактор, регулирующий условия существования и поведения бионтов. Фотосинтез растений, связь освещенности с фотосинтезом. Понятие компенсационной точки фотосинтеза. Фототаксис у животных.
2. Температура как фактор, регулирующий активность бионтов. Коэффициент Вант-Гоффа и температурная кривая Крога. Температура и распространение организмов. Стено - и эвритермные организмы. Теплолюбивые и холоднолюбивые организмы. Пойкилотермные и гомойтермные организмы.
3. Соленость как фактор, определяющий распространение бионтов. Адаптации к изменению солености. Осморегуляция и понятие критической солености. Засоление почв.
4. Вода как среда обитания и приспособления гидробионтов к водному образу жизни. Приспособления к обитанию в водной толще, на поверхности грунта и в толще грунта. Приспособления водных организмов к обитанию в проточных водоемах и в зоне прибоя. Почва как среда жизни. Наземно-воздушная среда жизни.
5. Совокупное действие экологических факторов. Биотические факторы. Формы биотических взаимоотношений. Ресурсы среды. Законы, определяющие взаимодействие факторов среды на организмы.
6. Общие закономерности воздействия экологических факторов: влияние факторов на биологические системы разного уровня, важность установления предельно допустимых концентраций и относительность их значений, многолетние наблюдения за состоянием экосистем и математические модели.
Раздел 2. Популяционная экология
1. Структура популяций, видовая структура сообществ. Олиго - и полимиксные сообщества. Методы количественной оценки структуры (биомасса, численность, число видов). Показатели разнообразия и сходства сообществ. Доминирующие и руководящие (индикаторные) виды.
2. Относительное обилие популяций как показатель структуры сообществ. Нормальное и лог-нормальное распределение (Престон). Модели относительного обилия, их ограничения (МакАртур).
3. Характер распределения организмов в пространстве. Свойства популяционной группы. Основные характеристики популяций: численность, плотность, рождаемость, смертность, прирост популяции, темп роста.
4. Популяционная структура вида. Структура популяции: половая, возрастная, пространственная и этологическая. Пространственная дифференциация и функциональная интеграция видов растений и животных. Поддержание пространственной структуры видов.
5. Понятие о динамике популяций (биотический потенциал, реальная и теоретическая кривые роста, кривые смертности, выселение особей из популяции). Флуктуация численности популяции и «циклические» колебания.
6. Понятие об агрегации, изоляции и территориальности в экологии. Понятие о гомеостазе популяции. Общие закономерности регуляции численности популяции, модифицирующие и регулирующие факторы, основные типы популяционной динамики.
Раздел 3. Экология сообществ
1. Представления о продукции как о важнейшей функциональной характеристике сообществ. Основные понятия - первичная, вторичная и конечная продукция. Вопросы терминологии (продукция, продуктивность). Выражение продукции в единицах энергии и единицах массы. Первичная продукция. Фотосинтез и хемосинтез. Валовая, эффективная и чистая продукция. Отличие процессов создания первичной продукции в наземных и водных системах. Первичная продукция морей и океанов, континентальных водоемов (масштаб и распределение), разных ландшафтных зон суши. Степень утилизации солнечной энергии. Связь процессов накопления первичного органического вещества с факторами среды (свет, минеральное питание, температура и др.). Связь процессов накопления органического вещества с биотическими факторами (конкуренция за биогенные элементы, выедание). Продукция консументов («вторичная продукция»). Фитофаги и зоофаги. Методы определения продукции популяций без постоянного пополнения (метод Бойсен-Иенсена и его модификации). Расчет популяций с постоянным пополнением (графический, «физиологический»). Радиоуглеродные методы. Определение продукции эксплуатируемых популяций по данным промысловой статистики и учета пополнения.
2. Трофическая структура сообществ. Понятие о трофическом уровне и трофической группировке. Продуценты, консументы, редуценты. Отношения организмов в пределах одной трофической группы. Пищевая конкуренция. Принцип Гаузе, его ограничения. Отношения организмов различных трофических группировок. Опыты Граузе и математические модели Вольтера и Лотки. Трофические цепи и сети. Колебание численности популяций как результат запаздывания отклика при взаимодействии хищника и жертвы. Методы количественных оценок пищевых взаимоотношений организмов в сообществе. Величины рационов, общий и частный рацион. Пищевая избирательность. Классификация бионтов по типу питания.
3. Пространственная структура сообществ. Однородность и неоднородность биотопа. Убежища. Количественная и качественная неоднородность, неоднородность сообществ, микрораспределение. Механизмы, обуславливающие пространственную неоднородность, центробежные и центростремительные силы. Консорции как реальная единица структуры биоценоза (В. Беклемишев, Раменский).
4. Граница биоценозов. Понятие об экотопе. Механизмы экспатриации (выноса), миграции и интродукции и проблема пространственной перестройки биоценозов.
5. Понятие экологической ниши. Трофический и пространственный аспекты. Фундаментальная ниша . Потенциальная и реализованная ниша. Проблема акклиматизации
6. Деструкция органического вещества. Основные представления о прижизненном распаде органического вещества. Дыхание и пищеварение как основные функциональные механизмы разрушения органического вещества живым организмом. Их количественная оценка. Связь между интенсивностью обмена и весом тела, методы оценки. Активный, пассивный и стандартный обмен. Уравнение Берталанфи.
Раздел 4. Системная экология
1. Понятие о системном подходе. Система и слагающие ее элементы. Понятие об организации систем и особенностях структуры. Изолированные, закрытые и открытые системы. Биологические системы. Системы с активным и пассивным управлением.
2. Экологические системы. Элементарные единицы экосистем. Популяция и трофическая группировка как основные подсистемы биотической компоненты экосистем. Составные части экосистемы, ее абиотическая и биотическая компоненты. Развитие представлений о взаимозависимости населения и биотопа (Тэнсли, Шорыгин, Эванс, Сукачев, Зенкевич). Биоценология – учение об экосистемах, живой частью которых является биоценоз. Соотношение понятий – биоценоз Мебиуса, биотоп Даля, биогеоценоз Сукачева, экосистема Тэнсли и Эванса.
3. Биогеоценозы – хорологические единицы биосферы. Различные подходы к определению и изучению биоценоза как некоторого организованного множества бионтов: флора-фаунистический принцип описания, биотопический принцип описания, описания на основании прямых трофических связей и связей через экологический метаболизм. Энергетически зависимые и независимые сообщества.
4. Круговорот веществ в экосистемах. Живое вещество, его накопление, состав. Масштабы этого процесса и учение и биосфере . Биогеохимические циклы основных элементов живого вещества – углерода, азота, фосфора, кремния. Синтез и распад органического вещества в биосфере.
5. Методы исследования экосистем. Задача количественной оценки взаимодействия элементов в системе. Однофакторный и многофакторный эксперимент при получении моделей описания. Изучение связей в экосистемах с помощью регрессионного анализа. Статистика в экологических исследованиях. Моделирование как специфический подход в изучении и описании экосистем. Типы моделей. Адекватные модели и прогностические свойства моделей.
6. Понятие сукцессии как развития экосистемы. Первичная и вторичная сукцессии, их характерные особенности. Движущие силы и направление сукцессии. Зрелость экосистем и концепция климакса. Виды сукцессии. Исторические сукцессии и эволюция экосистем. Сезонные сукцессии и биологические сезоны. Пространственно-динамический аспект развития сообществ. Случайные сукцессии – погодные, вызванные деятельностью человека, природными катастрофами. Глобальные изменения климата и эволюция экосистем. Дрейф континентов. Экологические катастрофы: природные, антропогенные.
Раздел 5. Прикладная экология
1. Прикладная экология. Принципы и практические меры в различных отраслях промышленности, направленные на охрану живой природы. Процесс урбанизации. Экология города. Агроэкология.
2. Фрагментация (расчленение) ареалов видов в результате расширения сельхозугодий, поселений и коммуникаций человека. Загрязнение человеком воздушной, водной среды и почвы. Основные источники загрязнения.
3. Сохранение биоразнообразия и биологической продуктивности биосферы (глобальные конвенции, создание особо охраняемых природных территорий, сохранение растительного и животного мира в урбанизированной среде и в агрокультурном ландщафте). Состояние окружающей природной среды и ее охрана в России.
4. Принципы и механизмы системного экологического мониторинга и контроля в отраслях промышленности. Оценка качества окружающей среды. Нормирование экологических нагрузок.
5. Устойчивость природных экосистем. Различные способы в ее оценке. Устойчивость по Ляпунову. Эмпирические подходы - Паттен и др. Гомеостаз системы как основной механизм поддержания устойчивости. Устойчивость экосистем к антропогенному воздействию и концепция предельно допустимого воздействия (ПДВ).
Раздел 6. Экология человека
1. Экология человека. Общие законы взаимодействия человека и биосферы. Влияние промышленной деятельности на среду обитания человека. Экология человека и проблемы адаптации.
2. Разработка принципов и механизмов, обеспечивающих устойчивое развитие человеческого общества при сохранении биоразнообразия и стабильного состояния природной среды в условиях той или иной промышленной деятельности.
3. Экологические основы жизнедеятельности. Проблема народонаселения, воспроизводство населения и демографические процессы. Образ жизни и качество здоровья. Основы биолого-генетического мониторинга человеческой популяции. Эволюция человека.
Основная и дополнительная литература
Основная литература
1. Шилов . – М.: Юрайт, 2011. – 512 с. (библиотека БФУ им. И. Канта, 50 экз.)
2. Степановских экология. Теория и практика. Учебник для ВУЗов. – М.: ЮНИТИДАНА, 2009. – 791 с. (библиотека кафедры биоэкологии и биоразнообразия - 3 экз.)
3. , Наумова общей экологии: Учебное пособие. – М.: Университетская книга, 2005. (областная библиотека, библиотека кафедры биоэкологии и биоразнообразия - 2 экземпляра).
Дополнительная литература
1. , , Баркалова основы природопользования. Учебное пособие. Издательский дом «Дашков и К°», 2001. (Имеется в личной библиотеке преподаваэкземпляр).
2. Харпер Дж., кология: особи, популяции и сообщества. В 2-х т. – М.: Мир, 1989. Т. 1,2. (областная библиотека, личная библиотека преподаваэкземпляр).
3. , , Гришанова экология: Учеб.-метод. пособие. – Калининград: Изд-во РГУ им. И. Канта, 2006. – 52 с. (учебная библиотека БФУ им. И. Канта, 50 экземпляров).
4. Воронков общая, прикладная, социальная. – М.: Агар, , 1999. (областная библиотека, личная библиотека преподаваэкземпляр).
5. Гиляров экология. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. (личная библиотека преподаваэкземпляр).
6. 350 задач и ответов по экологии. – М.: МПГУ, 2001. (личная библиотека преподаваэкземпляр).
7. аука об окружающей среде: В 2-х т. – М.: Мир, 1993. (учебная библиотека БФУ им. И. Канта, 2 экземпляра).
8. кология. – М.: Высшая школа, 1997. (учебная библиотека БФУ им. И. Канта, 21 экземпляр).
9. , Остроумов , биоценология и охрана природы: Метод. указания. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. – 44 с. (областная библиотека, библиотека кафедры биоэкологии и биоразнообразия - 2 экземпляра).
