Ответы на вопросы комплексного госэкзамена в РГАУ-МСХА имени по специальности 110101 – Агрохимия и агропочвоведение и 110102 - Агроэкология (стр. 30 )

70. Функционально-компонентный анализ зональных экосистем и агроэкосистем. Регионально-топологические формы экосистем и агроэкосистем.

По размерности геосистемы в первом приближении делятся на локальные (топологические), региональные и глобальные. В общем виде экосистемы подразделяются на естественные (луг, тундра, пустыня, лес, озеро, море, океан) и искусственные (город, агроэкосистема, аквариум, космический корабль). По структурным признакам: наземные, пресноводные, морские. Согласно почвенно-экологическому зонированию выделяют: - зона использования земель в режиме сохранения. Режим сохранения предполагается для регионов, почвенный покров которых несет основную функциональную нагрузку в поддержании исторически сложившихся круговоротов веществ и энергии в биосфере. Это особая форма эксплуатации, направленная на сохранение экологических функций почв. - Зона экономически целесообразного использования земель. К этой зоне относятся территории, почвенный покров которых состоит из почв второй группы. Землепользование на данной территории должно быть организовано лишь с учетом анализа пригодности почв под желаемые, экономически допустимые и экологически разумные виды использования.

-Зона экологически адаптивного использования земель. Эта зона объединяет почвы третьей группы (с измененными ландшафтосберегающими функциями). При организации землепользования в пределах данной зоны также необходим учет пригодности почв под конкретные виды использования, но при этом, должен учитываться и факт экологической важности почв для ландшафта в целом. Это выражается в наличии определенных дополнительных ограничений на использование земель. Некоторые виды использования земель являются запрещенными для данной зоны в связи с тем, что подобное землепользование может функций почв и, соответственно, к неконтролируемым изменениям иных компонентов ландшафта.

-Зона использования земель в режиме восстановления. Данная зона включает почвы четвертой группы, которые обладали общебиосферными и/или ландшафтосберегающими функциями, но в результате нерационального использования они были нарушены, либо утрачены. Землепользование на данной территории должно быть организованно таким образом, чтобы придать почвам тренд к восстановлению их экологических функций.

71. Аутэкология и факториальная экология. Анализ основных факторов окружающей среды (освещенность, температура, влажность).

Аутэкология – влияние среды на организмы. Факториальная экология – исследование явлений, зависимостей и связей между организмами, популяциями, биоценозами и факторами среды. Теоретическая основа – закон единства организма и среды Вернадского – жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потоков энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов. Освещенность - для фотосинтеза 380-710нм. 34 % отражается облаками, 19% поглощается атмосферой, 47% достигает Земли. Температура – пределы точка замерзания и до 40-45 ˚С, скорость ферментативных реакций в этих пределах удваивается на каждые 10 С. гомойотермные – теплокровные, поддерживают температуру тела. Имеют переменную температуру тела и относятся к группе пойкилотермных – холоднокровных. Порог развития – температура, при которой у пойкилотермных организмов восстанавливается обмен веществ после холодового угнетения. Температурные группы растений – нехолодостойкие, неморозостойкие, морозостойкие, нежаростойкие, жаростойкие, пирофиты. Температурные адаптации растений – биохимические – накопление анитфризов, физиологические – транспирация, морфологичесие – опушение, расположение листьев, отношение поверхность, объем. Влажность – давление пара над раствором, давление пара над чистой водой. Адаптации растений к недостатку воды – пойкилогидрические, гомойогидрические. Группы гомойогидрических – гидатофиты ряска, гидрофиты – назмно-водные - кубышка, гигрофиты – кислица, мезофиты – луговые травы, склерофиты – с толстой кутикулой – ковыль, суккуленты – сочные с водозапасающей паренхимой. Гетеротермные (суслики, ежи, летучие мыши, медведи). В активном состоянии у этих животных поддерживается постоянная относительно высокая температура тела. В зимнее время они впадают в спячку или глубокий сон, и температура тела у них в это время мало отличается от внешней. Уровень обмена веществ снижается.

72. Правило экологического оптимума. Точки экстремума. Зоны пессиума. Правило экологического индивидуализма, экологическая толерантность.

Правило оптимума. В соответствии с этим правилом для экосистемы, организма или определенной стадии его развития имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения фактора. За пределами зоны оптимума лежат зоны угнетения, переходящие в критические точки, за которыми существование невозможно). К зоне оптимума обычно приурочена максимальная плотность популяции. Зоны оптимума для различных организмов неодинаковы. Для одних они имеют значительный диапазон. Такие организмы относятся к группе эврибионтов (греч. эури - широкий; биос - жизнь). Организмы с узким диапазоном адаптации к факторам называются стенобионтами (греч. стенос - узкий). Важно подчеркнуть, что зоны оптимума по отношению к различным факторам различаются, и поэтому организмы полностью проявляют свои потенциальные возможности в том случае, если весь спектр факторов имеет для них оптимальные значения. Диапазон значений факторов (между критическими точками) называют экологической валентностью. Синонимом термина валентность является толерантность (лат. толеранция - терпение), или пластичность (изменчивость). Эти характеристики зависят в значительной мере от среды, в которой обитают организмы. Если она относительно стабильна по своим свойствам (малы амплитуды колебаний отдельных факторов), в ней больше стенобионтов (например, в водной среде), если динамична, например, наземно-воздушная - в ней больше шансов на выживание имеют эврибионты. Зона оптимума и экологическая валентность обычно шире у теплокровных организмов, чем у холоднокровных. Надо также иметь в виду, что экологическая валентность для одного и того же вида не остается одинаковой в различных условиях (например, в северных и южных районах в отдельные периоды жизни и т. п.). Молодые и старческие организмы, как правило, требуют более кондиционированных (однородных) условий. Иногда эти требования весьма неоднозначны. Например, по отношению к температуре личинки насекомых обычно стенобионтны (стенотермны), в то время как куколки и взрослые особи могут относиться к эврибионтам (эвритермным), наименьшее допустимое значение данного фактора – пессимум, нижний предел выносливости. Наивысшее допустимое значение фактора – максимум. Заключенный между пессимумом и максимумом диапазон изменчивости – пределы выносливости – валентности.

Правило взаимодействия факторов. Сущность его заключается в том, что одни факторы могут усиливать или смягчать силу действия других факторов.

Правило лимитирующих факторов. Сущность этого правила заключается в том, что фактор, находящийся в недостатке или избытке (вблизи критических точек) отрицательно влияет на организмы и, кроме того, ограничивает возможность проявления силы действия других факторов, в том числе и находящихся в оптимуме.

73. Экологическая пластичность, экологическая валентность. Механизмы гомеостаза и гомеокинеза. Отрицательные обратные связи. Дублирование связей.

Пластичность – способность к приспособлению.

Валентность – зависимость действия фактора от его интенсивности, определяет степень адаптивности вида.

Гомеостаз – поддержание оптимальной в данных условиях численности, через взаимоотношения особей. Гомеостаз популяции – поддержание пространственной структуры, плотности и генетического разнообразия. Гомеостаз экосистем – наиболее устойчивые формы взаимодействия между видами, приспособленность к особенностям среды и поддержание циклов круговорота биогенов. В гомеостазе выделяют выносливость – способность переносить изменения среды без нарушения основных свойств системы, и упругость (резистентность, сопротивляемость) – способность самостоятельно быстро возвращаться в нормальное состояние из неустойчивого. Гомеостаз обеспечивается механизмами регулирования, действующими по принципу обратной связи. Обратные связи – положительные (создание материально-биологических ресурсов и отрицательные – расходование ресурсов на синтез и процессы жизнедеятельности). Отрицательные обратные связи регулируют состав, численность и продуктивность живых компонентов экосиситем или биогеоценоза, поддерживая видовые популяции на определенном уровне численности, создавая предел безграничному увеличению этого уровня. Положительная обратная связь ведет к усилению процесса в одном направлении. Пример ее - заболачивание территории, например, после вырубки леса. Снятие лесного полога и уплотнение почвы обычно ведет к накоплению воды на ее поверхности. Это, в свою очередь, дает возможность поселяться здесь растениям-влагонакопителям, например сфагновым мхам, содержание воды в которых в 25-30 раз превышает вес их тела. Процесс начинает действовать в одном направлении: увеличение увлажнения - обеднение кислородом - замедление разложения растительных остатков - накопление торфа - дальнейшее усиление заболачивания. Отрицательная обратная связь действует таким образом, что в ответ на усиление действия элемента А увеличивается противоположная по направлению сила действия элемента В. Такая связь позволяет сохраняться системе в состоянии устойчивого динамического равновесия. Это наиболее распространенный и важный вид связей в природных системах. На них прежде всего базируется устойчивость и стабильность экосистем. Пример такой связи - взаимоотношение между хищником и его жертвой. Увеличение численности жертвы как кормового ресурса, например полевых мышей для лис, создает условия для размножения и увеличения численности последних. Они, в свою очередь, начинают более интенсивно уничтожать жертву и снижают ее численность. В целом численность хищника и жертвы синхронно колеблется в определенных границах. Дублирование связей – максимально полно провести и использовать поток энергии, стабилизировать биоценоз в меняющихся условиях существования. Гомеокинез – подвижное равновесие – биотическое равновесие сохраняется вопреки колебаниям среды, но при воздействии необычных факторов структурно изменяется с переносом точки опоры на другие растительные компоненты.