Специальность: 020801 «Экология»

По дисциплине «Общая экология»

1. Экология как наука. Определения экологии. История экологии. Роль Геккеля и Рулье в становлении экологии. Этапы развития экологии. Место экологии в системе знаний. Разделы и направления экологии. Задачи, объект и предмет исследования экологии. Гуппы задач и соответствующие им подходы в современной экологии: 1. Популяционный подход; 2. Экосистемный подход.

2. Организм. Определение понятия «организм». Свойства организма. Унитарные и модулярные организмы. Общие закономерности воздействия факторов на организмы. Типы изменения среды и реакция организма на эти изменения. Экотипы и полиморфизм. Толерантность, экологическая валентность.

3. Понятие, свойства и классификация экологических факторов. Основные экологические факторы (солнечное излучение, температура, влажность, осадки) и их влияние на организм. Механизмы адаптации к данным факторам у разных групп организмов.

4. Гомо- и пойкилотермность. Зависимость интенсивности обмена и скорости развития от температуры. Правило "суммы температур". Влияние концентрации биогенных элементов, солености, рН, газового состава среды, течений и ветера, гравитация, электромагнитных полей на организмы. Заменимые и незаменимые ресурсы. Классификация ресурсов по Тилману (1982). Изоклины ресурсов. Концепция экологической ниши. Свойства ниши. Принцип Гаузе, принцип Мак-Артура.

5. Обменные процессы, связывающие организмы со средой. Биогенные элементы. Источники энергии для организмов. Автотрофы. Концепция лимитирующих факторов. "Закон Ю. Либиха". Закон толерантности. Взаимодействие факторов. Гетеротрофы. Поступление энергии и её трансформация. Ассимиляция, траты на обмен, рост и размножение. Потребление кислорода как показатель скорости обмена. Зависимость общего обмена и его интенсивности от массы тела. Правило Аллена, Бергмана, Глогера.

6. Определения популяции. Границы популяции. Статические характеристики популяции: общая численность, плотность, структура (размерная, возрастная, половая). Популяция в пространстве: случайное, агрегированное и регулярное размещение особей. Методы определения степени агрегированности. Причины, определяющие характер пространственного размещения. Территориальность. Соотношение затрат на охрану территории и получаемых при этом выгод.

7. Динамические характеристики популяции: скорость роста численности, рождаемость, смертность, интенсивность иммиграции и эмиграции. Динамика популяции как баланс протекающих в ней процессов. Когортные и статические таблицы выживания (дожития): способы их построения. Основные типы кривых выживания и их распространенность среди различных групп организмов. Определение коэффициента воспроизводства R₀.

8. Экспоненциальная модель популяционного роста. Биотический потенциал. Зависимость скорость экспоненциального роста от характеристик организма (размера и др.), обеспеченности ресурсами и условий среды. Логистическая модель регуляции роста численности. Разностная модель Мальтуса (х+1=rх(1-х)). Её свойства при различных значениях r и X. Колебания численности популяции. Механизмы регуляция численности популяции (поведенческие, физиологические и генетические и др.). Типы динамики популяций. Стратегии развития популяций. K и r – стратегии. Экостратегии по Л. Г. Раменскому.

9. Внутривидовая конкуренция. Эксплуатация и интерференция. Зависимость смертности и плодовитости от плотности популяции. Чистое пополнение. Асимметричность конкуренции. Эффект самоизреживания.

10. Межвидовая конкуренция. Система уравнений Вольтерры – Лотки. Их графическая интерпретация. Поведение модельной системы и исход конкуренции в зависимости от соотношения параметров уравнений. Сосуществование конкурирующих видов. Степень допустимого перекрывания экологических ниш (модель МакАртура и Левинсона (1967)). Освобождение от конкуренции. Явление "смещения признаков".

11. Конкуренция в пространственно неоднородной среде и при колебательном режиме поступления ресурсов (модель Аткинсона и Шоррока). "Планктонный парадокс". Кажущаяся конкуренция. Конкуренция за два ресурса: графическая модель Д.Тилмана. Различие пороговых концентраций и предсказание исхода конкуренции. Принцип конкурентного исключения (закон Гаузе) и его современная трактовка.

12. Хищничество и его типы. Влияние растительноядности на растения. Отношения "ресурс - потребитель" (хищник - жертва). Функциональная реакция потребителя на увеличение числа жертв. Типы функциональной реакции (ее механизм). Пищедобывательное поведение хищников (потребителей). Соотношение затрат на добывание пищи и получаемых при этом выгод (энергия оптимизации).

13. Пищевые предпочтения (ранжированная и сбалансированная диеты). Переключение, его механизм и причины. Модель широты спектра питания (Мак Артур, Пианка). Скорость получения энергии. Численная реакция потребителя на возрастание количества ресурса. Агрегирующий ответ. Теорема о пороговой ценности кормового пятна.

14. Колебания "хищник - жертва". Математические модели Лотки – Вольтерры и Розенцвейга - Макартура: их графическое выражение и интерпретация. Моделирование вспышек численности. Самоограничение в модели «хищник-жертва». Эффективность регуляции хищниками популяций жертв в зависимости от их плотности в модели Лотки-Вольтерры (в зависимости от степени самоограничения жертвы и хищника). Морфологические и поведенческие способы защиты от хищника. Стратегии промысла. Фиксированная квота. Промысловое усилие.

15. Паразитизм. Классификация форм паразитизма. Паразитоиды. Размещение паразитов. Конкуренция между паразитами. Влияние паразитизма на выживаемость, рост и плодовитость хозяев. Динамика паразитизма. Коэффициент воспроизводства популяции паразитов (R_p). Способы и механизм передачи микро- и макропаразитов прямым и непрямым путем. Мутуализм и его типы. Примеры мутуализма. Классификация мутуализма по уровню взаимодействия структур. Математические модели мутуализма, коменсализма и паразитизма.

16. Сообщество. Различные подходы к выделению сообществ, описанию их структуры и функционированию. Ординация и классификация сообществ. Пространственная, видовая и трофическая структура сообщества. Вертикальная и горизонтальная структура. Консорция. Парцелла. Топические, фабрические и форические связи в сообществе. Пространственное распределение сообществ. Гепотеза Раменского-Глизона (1926). Континуум сообществ. Краевой эффект.

17. Динамика сообществ во времени. Аллогенные и автогенные сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии. Климаксные сообщества. Изменение энергетики и продуктивности сообщества в ходе сукцессии. Видовое разнообразие и его типы. Индексы видового разнообразия. Процентное сходство. Коэффициенты общности. Значимость видов. Выровненность. Кривые значимости. Расхождение экологических ниш в сообществе. Причины увеличения или уменьшения видового разнообразия сообществ. Градиенты видового богатства.

18. Экосистема. Основные функциональные группы организмов в экосистеме. Продуценты, консументы и редуценты. Биомасса и продукция. Первичная продукция: чистая, валовая. Распределение первичной продукции. Соотношения: продукция/биомасса и дыхание/биомасса. Лимитирование первичной продукции различными факторами. Трофическая сеть и трофические уровни. Схема потока энергии через трофический уровень. Пастбищная и детритная пищевые цепи. Пирамиды биомассы, энергии и численности. Модель трофической структуры наземного сообщества. Эффективность переноса энергии при переходе с одного на другой трофический уровень.

19. Водные экосистемы. Вода как среда жизни, ее свойства. Распределение первичной продукции. Продуктивность прибрежных зон и апвеллингов. Соотношение автохтонного и аллохтонного органического вещества. Особенности наземных экосистем, отличие от водных. Роль высших растений. Важность детритных пищевых цепей. Эффективность потребления, ассимиляции, продуцирования.

20. Влажные тропические леса. Ярусная структура. Видовое разнообразие и его возможное объяснение. Последствия сведения тропических лесов. Саванны и бореальные степи. Количество осадков и неравномерность их распределения. Распределение первичной продукции. Пресс фитофагов. Последствия превращение степей в пастбища и поля. Пустыни. Адаптации растений и животных к недостатку влаги. Засоление почв. Расширение области, занятой пустынями, в результате деятельности человека.

21. Листопадные и хвойные леса умеренной зоны. Сезонность. Хвойные бореальные леса (тайга). Короткий период вегетации и долгая снежная зима. Тундра. Низкие температуры и короткий вегетационный сезон. Приспособления организмов к длительному промерзанию. Уязвимость тундровых экосистем для антропогенных воздействий.

22. Биосфера, как охваченная жизнью область планеты Земля. Распределение солнечной радиации по поверхности Земли. Вода и атмосфера. Их роль в поддержании температурного режима. Роль организмов. Концепция биосферы В. И. Вернадского.