Билет 1
1. Концепция экосистемы и системный подход в экологии. Методы управления популяциями и экосистемами (биогеоценозами).
Концепция экосистемы, А.Тенсли. Хорологический (биогеоценология, В.Н. Сукачёв) и функциональный подходы к выделению экосистем. Общие свойства экосистем: биокосные системы, структура биоценоза (продуценты, консументы и редуценты), поток энергии, круговорот вещества, гомеостаз, динамика и развитие. Классификация экосистем по Ю. Одуму, основные биомы биосферы. Управление экосистемами: системный подход, иерархия и эмерджентность, гомеостатические механизмы, обратная связь; природные и природно-антропогенные экосистемы: агроэкосистемы, управляемые леса, аква- и марикультура.
2. Исторические предпосылки появления концепции устойчивого развития и её социальная миссия.
Экологический вызов развитию цивилизации, период «всеобщей экологизации». Римский клуб, конференция ООН в Стокгольме, организация ЮНЕП. Концепция устойчивого развития в докладе МКОСР «Наше общее будущее»: основные принципы, идеи и положения. Конференция ООН в Рио-де-Жанейро, «Повестка дня на ХХI век». Экология и устойчивое развитие: экологические ограничения роста. Устойчивое развитие как феномен интеграции экологии, экономики, социологии. Экологическая культура и нравственный императив устойчивого развития.
Билет 2
1. Биотический круговорот вещества (БИК).
Биогеохимические циклы. Биотический круговорот вещества (БИК). Круговорот вещества в элементарной экосистеме. Особенности биогеохимических циклов различных элементов. Замкнутость и степень разомкнутости биогеохимических циклов элементов в экосистеме: закон бережливости. Ёмкость и интенсивность биотического круговорота вещества. Примеры биогеохимических циклов в элементарной экосистеме:
- круговорот азота в экосистеме: азотфиксация, аммонификация, нитрификация и денитрификация
- круговорот углерода в экосистеме: синтез и разложение органического вещества в аэробных (оксигенных) и анаэробных условиях.
2. Предпосылки и условия перехода России к устойчивому развитию
Российские подходы к устойчивому развитию: экологическая доктрина Российской Федерации, концепция ноосферного пути развития, концепция коэволюции природы и общества Н.Н. Моисеева, теория биотической регуляции В.Г. Горшкова. Экологически значимые природные характеристики России: планетарное значение географического пространства России, площади Севера, многолетнемерзлых пород и ненарушенных земель; глобальные экологические функции лесов и водно-болотных угодий; глобальное значение водных объектов, запасов пресной воды и протяженности береговой линии с «маргинальными фильтрами». Социально-экономические индикаторы устойчивого развития России.
Билет 3
1. Организм и среда, экологические факторы. Экологическая ниша
Подразделение экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные факторы, классификация абиотических факторов. Императивные экологические факторы наземно-воздушной и водной среды. Информационные факторы. Закон минимума Ю. Либиха. Закон толерантности В. Шелфорда, характерные точки и зоны на кривой толерантности, дополнения к закону толерантности, взаимодействие факторов. Лимитирующие факторы. Представление об экологической нише: работы Дж. Гринелла, Ч. Элтона, Г.Ф. Гаузе, Дж. Хатчинсона, фундаментальная и реализованная экологическая ниша. Частные экологические ниши. Трофическая экологическая ниша. Моделирование экологической ниши, многомерная ниша. Экологическая ниша человека.
2. Природный потенциал (базис) устойчивого развития
Природные биокосные системы и их устойчивость. Оценка экологических функций и экосистемных услуг. Геоэкологическая оценка территории и устойчивость ландшафта. Устойчивость природных систем к антропогенному воздействию, виды антропогенной деградации природных систем. Природный потенциал ландшафта по Б.И. Кочурову. Критерии оценки устойчивости природных систем. Рейтинговая оценка устойчивости ландшафта к антропогенному воздействию.
Билет 4
1. Популяционная экология: объекты и методы изучения
Популяция, основные характеристики популяции. Модели динамики численности популяции, лимитируемый и нелимитируемый рост популяции. Динамика численности населения популяций и жизненные стратегии: виоленты, патиенты и эксплеренты; r-стратеги и К-стратеги. Авторегуляция плотности населения популяций. Типы взаимодействия видов (популяций) в биоценозе: антибиоз, нейтрализм, аменсализм, комменсализм, конкуренция, хищничество, паразитизм, мутуализм. Методы популяционной экологии.
2. Природные факторы социально-экономического развития и его экологические ограничения
Понятие «социоприродная система», система «природа – хозяйство – население», важнейшие природные факторы развития. Условия выхода за пределы устойчивости социоприродной системы в модели World3 (Медоуз и др.): экспоненциальный рост, запаздывание ответной реакции, наличие физических пределов – планетарные «источники и стоки», неэффективность управления. Причины выхода социоприродной системы за пределы устойчивости по В.Г. Горшкову: сравнение скорости эволюции и скорости прогресса, ситуация мнимого изобилия ресурсов.
Билет 5
1. Биологическая продуктивность экосистем (биогеоценозов)
Энергия и продуктивность экосистем, применение законов термодинамики в экологии. Понятие биологической продуктивности, первичная и вторичная биологическая продукция. Трансформация первичной продукции в агроэкосистеме (валовая и чистая продукция, автотрофное и гетеротрофное дыхание, урожай). Универсальная модель потока энергии, модель потока энергии в трофической цепи экосистемы (по Ю. Одуму). Калорийность биомассы, решение задач по энергетике экосистем.
2. Индексы и индикаторы устойчивого развития. Проблема оценки и измерения устойчивости развития
Индикаторы устойчивого развития (УР): экологические, экономические, социальные, институциональные; простые и сложные (агрегированные) индикаторы. Примеры и краткая характеристика индикаторов УР: индикаторы мирового развития Всемирного банка, индекс развития человеческого потенциала, экологический след и биоёмкость, индекс живой планеты. Проблема оценки и измерения устойчивости развития: наличие достоверной информации, сложность интерпретации агрегированных индикаторов.
Билет 6
1. Экологические (трофические) пирамиды, отношения биомассы и энергии на отдельных уровнях
Экологические пирамиды, Ч. Элтон. Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни, закон (правило) Линдемана. Построение пирамид численностей, биомасс и продуктивности (энергии); обращённые пирамиды биомасс водных экосистем. Соотношение биомассы и продуктивности в различных типах экосистем.
2. Геоэкологические параметры устойчивого развития и теория биотической регуляции В.Г. Горшкова
Основные положения теории биотической регуляции. Устойчивость биосферы и климатический, биологический и экологический пределы антропогенного энергопотребления. Значение сохранности природных экосистем, площадь ненарушенных территорий как индикатор устойчивого развития.
Билет 7
1. Динамика и устойчивость экосистем. Взаимосвязь биологической продуктивности и экологической стабильности.
Понятие устойчивости природных экосистем (биогеоценозов) по Н.В. Дылису. Гомеостатические механизмы экосистем, упругая и резистентная устойчивость. Динамика природных экосистем, циклические и поступательные изменения. Экологическая сукцессия, типы экологических сукцессий: первичные и вторичные сукцессии, аутогенные и аллогенные сукцессии, демутационные сукцессии и дигрессии. Концепция климакса: закономерности изменения экосистем в ходе аутогенной сукцессии, Закон Одума – Пинкертона. Устойчивость природных систем к антропогенному воздействию: природный потенциал и устойчивость ландшафта, потенциальная устойчивость и устойчивость к конкретному воздействию по Б.И. Кочурову, критерии оценки.
2. Биосфера и антропосфера: определения, взаимодействие
Учение В.И. Вернадского о биосфере: геохимический подход, закон биогенной миграции атомов, живое и косное вещество, биокосные тела, границы биосферы. Возникновение и эволюция биосферы: уникальные характеристики планеты Земля, источники вещества и энергии, экосфера, биосфера и географическая оболочка – соотношение понятий. Структура биосферы: геосферы и биогеосферы, аэробиосфера, гидробиосфера, геобиосфера (по Н.Ф. Реймерсу). Антропосфера: особенности антропосферы, взаимодействие антропосферы и биосферы, техногенез и техносфера, возможность коэволюции природы и общества, переход к ноосфере.