06.04.01 Биология. «Экология - Самарский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Биологический факультет
УТВЕРЖДАЮ
И.о. проректора по учебной работе
________________В.П. Гарькин
«____»_______________ 2015 г.
ПРОГРАММА КОМПЛЕКСНОГО ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
В МАГИСТРАТУРУ
Направление подготовки 06.04.01 Биология
Магистерская программа
«Экология»
Самара
2015
Аннотация программы
Программа дисциплины «Экология» предназначена для подготовки к
вступительным испытаниям в магистратуру по направлению подготовки 06.04.01
Биология.
Программа
соответствует
федеральному
государственному
образовательному стандарту по направлению подготовки 06.04.01 Биология
высшего профессионального образования (ВПО) (магистратура), утвержденного
приказом Минобрнауки РФ от 04 февраля 2010 г. № 100. В программе
представлено содержание основных разделов и тем по предмету, необходимые
для обучения на уровне магистратуры в классическом университете, а также,
указана основная и дополнительная литература для подготовки.
Научный руководитель программы
Матвеев Н.М.
Составитель программы
Матвеев Н.М.
2
Введение
Предмет и задачи экологии, основные направления исследований.
Раздел 1. Аутэкология
Тема 1.1. Факторы окружающей среды, их классификация: абиотические,
биотические, антропогенные. Лимитирующие факторы. Прямое, косвенное и
сигнальное действие факторов. Взаимодействия факторов. Интенсивность
действия факторов и понятие оптимума.
Тема 1.2. Краткая характеристика основных абиотических факторов
(температура, освещенность, плотность и химический состав среды обитания, ее
движения, давление, пространство). Факторы как ресурсы.
Раздел 2. Экология популяций
Тема 2.1. Популяционный подход в экологии. Понятие экологической
популяции. Структура популяции (численность, половая, возрастная, размерная,
генеративная, хорологическая структуры). Ареал.
Тема 2.2. Динамика популяции, характерное время. Рождаемость,
плодовитость, смертность, скорость роста популяций. Жизненные стратегии.
Раздел 3. Биогеоценозы
Тема 3.1. Биогеоценозы, их структура и основные компоненты
(продуценты, консументы, редуценты). Цепи и сети питания, трофические
уровни.
Тема 3.2. Круговорот вещества и превращения энергии в биогеоценозах.
Системный и информационный подходы в экологии. Продукция первичная и
вторичная. Биомасса.
Тема 3.3. Связи между компонентами сообщества (трофические,
топические, форические, фабрические). Взаимодействия между популяциями
(хищничество, паразитизм, конкуренция (виоленты, патиенты, эксплеренты),
нейтрализм, аменсализм, комменсализм, формы мутуализма).
Тема 3.4. Коэволюция популяций. Проблема видового разнообразия в
сообществах. Сукцессия, типы сукцессий. Биомы.
3
Раздел 4. Биосфера
Тема 4.1. Биосфера, ее структура и границы. Роль и функции живого
вещества в биосфере. Эволюция биосферы, перспективы ее дальнейшего
развития.
Тема 4.2. Ноосфера и техносфера, их особенности. Общество и природа проблемы и перспективы взаиморазвития.
Тема 4.3. Принципы рационального природопользования и устойчивое
развитие. Основные формы воздействия человека на окружающую среду: охота,
животноводство,
растениеводство,
строительство,
транспорт,
добыча
ископаемых,
энергетика,
гидростроительство.
Основные
проблемы
современности, связанные с состоянием окружающей среды: эвтрофикация,
ацидофикация, разрушение озонового экрана, парниковый эффект, загрязнение
атмосферы, водоемов и почвы. Шумовое, световое и биологическое загрязнения.
Разрушение биогеоценозов и уменьшение видового разнообразия
Раздел 5. Актуальные проблемы аут-, син- и демэкологии
Основные разделы современной экологии: аутэкология, демэкология,
синэкология, биогеоценология (экосистемология). История развития аутэкологии,
демэкологии и синэкологии. Важнейшие экологические понятия и категории:
экологический фактор, экологическая среда, условия существования организмов.
Экотоп и биотоп. Особенности экологической среды. Современные задачи
аутэкологии, демэкологии и синэкологии в связи с охраной природы и
хозяйственными потребностями человечества.
Тема 5.1. Общие закономерности действия экологических факторов на
живые организмы.
Общебиологическое значение света, тепла, воздуха, воды, почвы в
существовании растений, животных, микроорганизмов. Общие закономерности
действия экологических факторов на живые организмы. Кардинальные точки
жизни. Экологическая амплитуда. Пределы толерантности. Аутэкологический и
синэкологический оптимум. Закон минимума. Лимитирующие факторы. Закон
толерантности.
Тема 5.2. Свет, тепло и воздух как экологические факторы
Солнечная
радиация.
Физиологически
активная
радиация.
Ультрафиолетовая и инфракрасная солнечная радиация и их роль в развитии
растений, животных и микроорганизмов. Световой режим. Фотопериодизм и
фотопериодическая реакция. Группы видов растений и животных по отношению
к световому режиму.
Тепловой режим местообитания и его влияние на развитие живых
организмов. Адаптации живых организмов к низким и высоким температурам
природной среды. Способы оценки отношений живых организмов к тепловому
4
режиму. Экологические группы видов растений и животных по отношению к
тепловому режиму.
Общебиологическое значение атмосферного и внутрипочвенного воздуха в
жизни растений, животных и микроорганизмов. Кислород, азот, углекислый газ
как экологические факторы. Антропогенные примеси в атмосферном воздухе и их
влияние на живые организмы. Физические свойства воздуха (запыленность,
облачность, движение воздушных масс и т.д.) в жизни живых организмов.
Тема 5.3. Вода и почва в существовании живых организмов
Вода как экологический фактор. Формы атмосферных осадков. Водный
режим воздушной и почвенной части экологической среды. Коэффициент
завядания. Гидратура. Пресные и соленые водоемы как среда существования
живых организмов. Адаптации морских и пресноводных организмов. Реакции и
адаптации живых организмов к избытку и дефициту влаги в среде. Группы видов
живых организмов по отношению к режиму увлажнения.
Почва как экологический фактор в жизни растений, животных и
микроорганизмов. Минеральная, органическая и биологическая части почвы.
Генетические горизонты. Солевой режим почвы. Группы видов растений по
отношению к солевому режиму (плодородию) почвы, величине рН, содержанию
макро- и микроэлементов. Почва как среда жизни животных и микроорганизмов.
Гумификация и минерализация и роль живых организмов в данных процессах.
Биогенные факторы. Средообразующая роль живых организмов в
трансформации экотопа в биотоп. Растения, животные, микроорганизмы как
биотические факторы.
Тема 5.4. Экология популяций (демэкология) растений и животных
Виды и популяции. Типы популяций. Ценопопуляции растений. Размер
(численность) ценопопуляций и факторы, его определяющие (биотический
потенциал и «сопротивление среды»). Смертность и пластичность. Демография
жизненных форм. Диаспоры, клоны, куртины, отбеги, раметы, парциальные
образования, партикулы, генеты. Плотность ценопопуляции. Ценопопуляционные
локусы. Пространственное распределение особей.
Абсолютный и биологический возраст особи. Возрастные периоды и
состояния (по Т.А. Работнову и А.А. Уранову). Типы ценопопуляций. Возрастные
спектры ценопопуляций. Онтогенез полный и сокращённый. Поливариантность
ценопопуляций.
Смертность абсолютная, относительная, удельная. Интенсивность
отмирания. Жизненность особи и ценопопуляции. Семенная продуктивность
ценопопуляции. Рождаемость абсолютная и удельная. Кривые выживания. Рост
ценопопуляции. Фитомасса ценопопуляции. Виталитет. Виталитетные спектры.
Индексы замещения, восстановления, возрастности, старения ценопопуляции.
Энергетическая эффективность. Эффективная плотность ценопопуляции.
Пространственная
структура
популяций
животных.
Типы
пространственного
распределения
особей:
равномерный,
диффузный
(случайный), агрегированный (мозаичный). Пространственная дифференциация
5
оседлых и номадных (кочевых) популяций с интенсивным и экстенсивным типом
использования территорий. Знакомство территории, ее освоенность. Размеры
участка и его кормовые ресурсы, стереотипы поведения особей оседлых
популяций. Номадные животные и пространственная структура одиночных
(семейных) и групповых (стада, стаи) популяций. Биологические преимущества
группового образа жизни (особенности питания, защита от хищников,
оповещение об опасности, передача опыта молоди, конкуренция за пищу и т.д.).
Пространственные взаимоотношения особей в стадах и стаях: регуляция
взаимного расположения в пространстве, индивидуальная дистанция и
«жизненное пространство» особей, внутригрупповые связи (стадная дистанция
групп), стадная дистанция особи.
Функциональная
интеграция
стадных
животных.
Поддержание
информационных контактов (личные сигналы – зрительные, слуховые, по запаху;
попутные сигналы – следы, тропы, поеди, норы, гнезда, фекалии и т.д.), тяга к
контактам. Интеграция у территориальных (оседлых) животных. Участки
обитания. Буферные зоны. Внутрипопуляционная иерархия (доминанты,
субдоминанты и субординанты). Ранговые отличия особей.
Гомеостаз
популяций.
Поддержание
адаптивного
характера
пространственной структуры. Поддержание генетической структуры. Регуляция
плотности населения.
Территориальная
агрессия.
Маркировка
территории.
Регуляция
территориального поведения. Механизмы поддержания иерархии. Реакция
напряжения (стресса). Сильный тип центральной нервной системы. Генетическая
разнородность популяции. Сексуальное доминирование. Подвижность и
расселение.
Демографическая структура популяций. Возрастная структура. Половая
структура. Плодовитость и смертность.
Тема 5.5. Растительные сообщества как объекты синэкологии и их
структура (синморфология)
Видовой (флористический) состав фитоценоза и факторы, его
определяющие.
Экотопический,
фитоценотический
(биоценотический),
антропический отбор. Флористическое богатство окружения. Флористическая
ёмкость экотопа.
Вертикальная морфологическая структура фитоценоза. Ярусность
надземная и подземная. Ступени. Вертикальный континуум с фитоценотическими
горизонтами. Горизонтальная морфологическая структура. Микрогруппировки.
Регенерационные и клоновые мозаики. Ценоячейка, синузия, гиперсинузия,
коном, ценом, сином. Функциональная структура фитоценоза. Эдификаторы и
ассектаторы. Доминанты. Классификация функциональных групп видов (по
Л.Г. Раменскому и Дж. Грайму).
Общие экологические свойства видов растений и экологические группы в
фитоценозе. Форма и теснота связи количественных характеристик видов по
экологическому градиенту. Экологические шкалы.
Световой режим в фитоценозе. Отражение, пропускание, поглощение
6
солнечной радиации в зависимости от сомкнутости, сквозистости, покрытия в
фитоценозах с разными эдификаторами. Особенности светового режима в среде
фитоценоза. Тепловой режим в фитоценозе. Источники тепла и его
трансформация в фитоценозе. Тепловой режим воздуха и почвы. Воздушный
режим в фитоценозе. Химические и физические свойства воздушной среды (СО2,
О2, органические летучие выделения, горизонтальные и вертикальные смещения).
Водный режим в фитоценозе. Источники влаги в среде сообщества. Осадки,
испаряемость, коэффициент увлажнения. Транспирационный коэффициент.
Гидротермический коэффициент. Поступление воды в фитоценоз. Влажность
воздуха. Снег в лесу. Водный баланс в фитоценозе. Расход воды в фитоценозе.
Трансформация водного режима сообществом. Почва как фактор в развитии
фитоценозов. Почва как среда для корневых систем растений. Типы растений по
глубине проникновения корней. Функции корневых систем. Способы
проникновения корней в почвогрунт и факторы, препятствующие развитию
корневых систем растений в фитоценозах. Почва как кладовая питательных
веществ. Группы видов по отношению к плодородию почвы. Обмен химическими
элементами между почвой и растениями в фитоценозе. Роль опада и подстилки.
Трансформация органических остатков в почве фитоценоза. Ферменты в почве.
Роль почвенных животных, водорослей, простейших, грибов, бактерий в
минерализации и гумификации. Типы гумуса в фитоценозах. Состав гумуса.
Биотический круговорот в фитоценозах. Фитомасса. Отпад и опад.
Биохимические превращения органического опада в почве.
Межвидовые взаимоотношения как фактор фитоценотического отбора
видовых ценопопуляций. Конфации. Классификации взаимоотношений (по В.Н.
Сукачёву, М.В. Маркову, В.С. Ипатову). Интерференция (по Дж. Харперу).
Конкуренция, её причины и механизмы. Аллелопатия. Аллелопатия как форма
прямых межвидовых взаимодействий растений (по А.М. Гродзинскому).
Аллелопатическая активность растений. Химический состав летучих и
водорастворимых (листовых и корневых) выделений. Посмертные выделения.
Химический состав миазминов и сапролинов. Аллелопатический режим и его
напряжённость в фитоценозах. Аллелопатия как фактор биотопа (по С.И.
Чернобривенко и В.И. Шанде, по Н.М. Матвееву). Аллелопатическая
чувствительность растений. Аллелопатический порог чувствительности.
Амплитуда действия аллелопатического фактора.
Приспособительные (адаптационные) межвидовые взаимодействия.
Полный цикл приспособительного взаимодействия воздействующего и
подчинённого видов, недопущение, самоограничение, самоблагоприятствование
(по В.С. Ипатову).
Тема 5.6. Синэкология ценокомплексов животных и микроорганизмов
Биоценоз и составляющие его наземные ценокомплексы. Топическая и
трофическая связь с фитоценозом ценокомплексов животных и микроорганизмов.
Экологические особенности ценокомплексов позвоночных животных на примере
степных лесов (по В.Л. Булахову, А.Е. Пахомову, А.А. Губкину и др.).
Экологическая характеристика ценокомплексов беспозвоночных животных на
7
примере степных лесов (по А.Г. Топчиеву, Л.Г. Апостолову и др.). Экологические
особенности ценокомплекса почвенных микроорганизмов (по Л.Г. ПостолицеДолговой, Ю.Н. Чернобаю и др.).
8
Вопросы к собеседованию (для поступающих на места по договорам с
оплатой стоимости обучения):
1. Аутэкология: факторы среды, лимитирующие факторы.
2. Действие абиотических факторов на организмы.
3. Экология популяций: структура, характеристика и динамика популяций.
4. Биогеоценозы, их структура. Цепи и сети питания. Экологические пирамиды.
5. Коэволюция популяций. Сукцессия, ее виды.
6. Биосфера, ее границы и эволюция. Роль живого вещества, круговороты
элементов.
7. Ноосфера, ее развитие и современное состояние. Проблема взаимодействия
природы и общества.
8. Вода и почва как экологические факторы в жизни растений.
9. Растительные сообщества как объекты синэкологии и их структура
(синморфология).
10. Синэкология ценокомплексов животных и микроорганизмов
9
Вопросы к экзамену (для поступающих на места, финансируемые из
средств федерального бюджета):
1. Факторы окружающей среды, их классификация: абиотические, биотические,
антропогенные.
2. Биосфера, ее структура и границы. Роль и функции живого вещества в
биосфере.
3. Краткая характеристика основных абиотических факторов. Факторы как
ресурсы.
4. Ноосфера и техносфера, их особенности. Общество и природа: перспективы
взаиморазвития.
5. Принципы рационального природопользования и устойчивое развитие.
6. Приспособительные (адаптационные) межвидовые взаимодействия.
7. Основные формы воздействия человека на окружающую среду.
8. Общие экологические свойства видов растений и экологические группы в
фитоценозе.
9. Популяционный подход в экологии. Понятие экологической популяции.
10. Основные разделы современной экологии: аутэкология, демэкология,
синэкология, биогеоценология (экосистемология).
11. Структура популяции (численность, половая, возрастная, генеративная,
хорологическая структуры). Ареал.
12.
Кардинальные
точки
жизни.
Экологическая
амплитуда.
Пределы
толерантности. Аутэкологический и синэкологический оптимум.
13. Важнейшие экологические понятия и категории: экологический фактор,
экологическая среда, условия существования организмов.
14. Солнечная радиация. Физиологически активная радиация.
15. Экотоп и биотоп. Особенности экологической среды.
16. Почва как экологический фактор в жизни растений, животных и
микроорганизмов.
17. Загрязнение атмосферы, водоемов и почвы.
биологическое загрязнения.
10
Шумовое, световое
и
18. Видовой (флористический) состав фитоценоза и факторы, его определяющие.
19. Разрушение биогеоценозов и уменьшение видового разнообразия.
20. Межвидовые взаимоотношения как фактор фитоценотического отбора
видовых ценопопуляций. Конфации.
11
Литература
Литература основная
1.
Валова Р.Д. Основы экологии. М., 2002.
2.
Гирусов О.В. и др. Экология и экономика природопользования. М..2000.
3.
Ипатов В.С., Кирикова Л.А. Фитоценология. – СПб.: Изд-во СанктПетербургского ун-та, 1999.
4.
Коробкин В.И., Предельских Л.В. Экология. Ростов-на-Дону: Феникс, 2001.
5.
МатвеевН.М. Биоэкологический анализ флоры и растительности (на
примере лесостепной и степной зоны): учебное пособие. – Самара: Издательство
«Самарский университет», 2006.
6.
Медведев В.И., Алдашева Экология сознания. М., 2001.
7.
Общая экология. М.: Юнити, 2002.
8.
Прикладная экология. М., 2003.
9.
Степанковских А.С. Экология. М.: Юнити, 2001.
10. Шилов И.А. Экология. – М.: Высшая школа, 2000.
Литература дополнительная
1.
Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития. М., 1994.
2.
Гиляров А.М. Популяционная экология. М., 1990.
3.
Горизонты экологического знания. М., 1986.
4.
Дерябин Д.Г. Функциональная морфология клетки. – М.: КДУ, 2005. – 320
с.
5.
Одум Ю. Основы экологии. М., 1975.
6.
Маргалеф Р. Облик биосферы. М., 1992.
7.
Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. Книга 2. М, 1991.
8.
Риклефс Р. Основы общей экологии. М., 1979.
9.
Родионова И.А. Глобальные проблемы человека М, 1994.
10. Философские проблемы глобальной экологии. М., 1983
11. Бигон М. Экология. Т. 1-2. М., 1989.
12. Розенберг Г.С., Мозговой Д.П., Гелашвили Д.Б. Экология. Элементы
теоретических конструкций современной экологии. Самара: Самарский научный
центр РАН, 1999.
13. Культиасов И.М. Экология растений. – М.: Изд-во МГУ, 1982.
14. Работнов Т.А. История фитоценологии. – М.: Аргус, 1995.
15. Бигон М., Харпер Д., Таунсенд К. Экология: особи, популяции и
сообщества. – М.: Мир, 1989. Т. 1 и 2.
16. Гиляров А.М. Популяционная экология. – М.: Изд-во МГУ, 1990.
17. Пахомов
А.Е.
Биогеоценологическая
роль
млекопитающих
в
почвообразовательных процессах степных лесов Украины. – Днепропетровск:
Изд-во ДГУ, 1998. Т. 1 и 2.
18. Брук М.С. Подвалы биосферы. – М.: Наука, 1987.
19. Райс Э.Л. Аллелопатия. – М.: Мир., 1978.
12
20. Матвеев Н.М. Аллелопатия как фактор экологической среды. – Самара:
Самарское кн. изд-во, 1994.
21. Голубец М.А. Актуальные вопросы экологии. – Киев: Наукова думка, 1982.
22. Лархер В. Экология растений. – М.: Мир, 1978.
23. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о
растительности. – М.: Логос, 2001.
24. Горчаковский П.Л., Золотарева Н.В. Реликтовая степная растительность
Ильменьких гор на Южном Урале. – Екатеринбург: Гощицкий, 2004.
25. Методы изучения лесных сообществ. – С.-Пб.: НИИ Химии СПбГУ, 2002.
26. Динамика устойчивости рекреационных лесов. – М.: Товарищество
научных изданий КМК, 2006.
27. Горчаковский П.Л. Антропогенная трансформация и восстановление
продуктивности луговых фитоценозов. – Екатеринбург: Екатеринбург, 1999.
28. Шенников А.П. Введение в геоботанику. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1964.
13