МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.И. ГЕРЦЕНА»

Факультет биологии

«ЭКОЛОГИЯ»

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ В МАГИСТРАТУРУ

по направлению «022000 Экология и природопользование»

магистерская программа «Общая экология» с присвоением квалификации (степени) «магистр»

по направлению «050100 Педагогическое образование»

магистерская программа «Экологическое образование» с присвоением квалификации (степени) «магистр»

Санкт-Петербург

2012

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ЭКОЛОГИИ ДЛЯ ПОСТУПЛЕНИЯ В МАГИСТРАТУРУ

по направлению «022000 Экология и природопользование» (магистерская программа «Общая экология»)

по направлению «050100 Педагогическое образование» магистерская программа «Экологическое образование»

1. Цели и задачи вступительного испытания

Вступительные испытания в магистратуру по экологии направлены на выявление степени готовности абитуриентов к освоению магистерских программ «Общая экология» и «Экологическое образование». Исходя из этого, в ходе вступительных испытаний оцениваются обобщенные знания и умения по общей экологии. Кроме того, проведение испытаний содействуют становлению специальной профессиональной компетентности специалиста в области экологического образования на основе овладения соответствующим содержанием.

2. Основные требования к уровню подготовки абитуриентов

В ходе экзамена оценивается качество усвоения знаний:

– теоретических основ общей экологии,

– основных понятий и современных концепции экологии,

– структурно-функциональных особенностей и закономерностей существования и развития, важнейших статических и динамических характеристик биосистем надорганизменного ранга,

– о подходах и методах оценки и нормирования состояния окружающей среды;

Абитуриент должен уметь практически использовать полученные экологические знания при решении ситуационных задач, планировать и осуществлять экологические исследования, эксперименты, наблюдения, обрабатывать, анализировать и интерпретировать полученные результаты, моделировать, прогнозировать и определять меры по регулированию изменений природной среды, пользоваться нормативными документами;

Абитуриент должен иметь представление о современных тенденциях развития экологии, о глобальных и региональных экологических проблемах и о путях их решения, о прикладных направлениях экологии.

3. Форма вступительного испытания и его процедура

Вступительное испытание проводится в письменной форме по специально подготовленным вопросам, которые позволяют определить не только качество усвоения знаний и умений по общей экологии, но и выявить степень развития профессиональной мотивации к деятельности в области экологии и экологического образования.

На подготовку ответов по экзаменационным вопросам отводится два академических часа. По результатам вступительного испытания выставляется оценка по 100-балльной шкале. Объявление результатов происходит в течение трех дней после даты проведения испытаний членами приемной комиссии.

При проведении вступительного испытания применяются следующие контролирующие средства: вопросы, нацеленные на выявление теоретических знаний абитуриентов; задания, ориентированные на выявление сформированности методических умений и умений применять знания при решении учебных задач; вопросы и задания проблемного характера, творческие задания.

4. Содержание программы

Предмет и задачи экологии. Экология как наука. Понятия экологии, окружающей среды и ее охраны, рационального природопользования. Определение общей экологии, ее основные понятия, цели и задачи. Понятие биологической системы (биосистемы). Свойства биосистем эмерджентные и аддитивные. Основные типы биосистем (от организма до биосферы) и их иерархия. Краткий очерк истории экологии, смена её парадигм в связи с закономерным изменением основного объекта исследования (от организма к экосистемам, экосфере и биосфере). Появление и развитие аут-, дем- и синэкологии, их сущность и взаимосвязь. Холизм и редукционизм в экологии.

Превращение экологии от науки о взаимоотношениях организмов с окружающей средой в науку о об экосистемах, экосфере и биосфере. Место экологии в системе естественных и гуманитарных наук. Значение экологии для современного общества. Прикладные направления экологии. Экология и науки об окружающей среде. Экология как теоретическая основа охраны окружающей природной среды и рационального природопользования.

Методы экологических исследований. Полевые и лабораторные методы исследования экологических явлений. Описание, наблюдение и экспериментирование в экологии. Методы количественного учета. Мониторинги и кадастры. Моделирование природных явлений. Стратегия моделирования в экологии и интерпретация полученных результатов. Системный подход и количественная оценка как специфические методы экологии.

Организмы и среда. Лимитирующие экологические факторы. Основы аутэкологии.

Представление об окружающей природной среде. Факторы абиотические и биотические, естественные, естественно-антропогенные и искусственные.

Особенности различных сред жизни: водной, наземно-воздушной, почвенной, живого организма как среды обитания. Основные абиотические факторы в различных природных средах. Организм во взаимодействии с окружающей его средой. Понятие о жизненных формах. Адаптации организмов к различным средам. Экологические классификации организмов. Ресурсы и их классификации.

Аэробные и анаэробные организмы. Автотрофы и гетеротрофы. Фотосинтез, фотосинтезирующие организмы. Хемосинтез, хемосинтезирующие организмы. Гетеротрофы: бактерии, грибы, животные. Продуценты, консументы и редуценты. Пойкилотермные и гомойотермные организмы.

Баланс вещества и энергии в организме. Рацион, ассимиляция, неусвоенная часть пищи. Продукция организма и траты на обмен. Рост и индивидуальное развитие пойкилотермных и гомойотермных организмов. Эффективность использования ассимилированной и потребленной пищи на продуцирование (К₁, К₂), её изменения в онтогенезе. Гомеостаз и его обеспечение. Адаптивные и компенсаторные реакции организмов. Изменения адаптивности организмов в онтогенезе. Средообразующая роль живых организмов.

Концепция лимитирующих факторов. Анализ функций отклика свойств организмов и функций их благополучия от факторов окружающей среды. Закон толерантности, основные диапазоны факторных значений. Эврибионты и стенобионты. Виды-эндемики. Взаимодействие различных факторов, их комбинированное действие на биосистемы. Понятия "экологической ниши" (по Дж. Гриннелу, по Дж. И. Хатчинсону и по Ч. Элтону).

Сигнальное и витальное действие экологических факторов. Сезонность и экологические факторы. Фотопериодизм. Биологические ритмы, их классификация и особенности.

Популяции и их динамика. Понятие популяции с точки зрения генетика и эколога. Популяция как форма существования биологического вида и как элемент экосистемы. Субпопуляционные структуры. Эмерджентные характеристики популяции.

Статические характеристики популяции: численность, плотность, биомасса, структурные характеристики. Методы оценки статических характеристик популяций. Случайное, равномерное и агрегированное пространственное распределение особей популяции. Причины распределения указанных типов и критерии их выявления.

Статические показатели: численность, плотность, возрастная, половая и пространственная структуры. Территориальность. Факторы, обусловливающие агрегированное распределение. Механизмы образования агрегаций, роев, стай. Принцип Олли. Методы количественного учета в популяциях.

Динамические характеристики популяций: меры рождаемости, плодовитости, смертности, абсолютные и относительные характеристики изменения численности, плотности, биомассы. Экспоненциальный и логистический типы роста популяций. Потенциал роста популяций и емкость среды. Гомеостаз популяций. Репродукционные особенности разных популяций. Типы популяций. Типы кривых выживания. Демографическая структура популяций.

Факторы, определяющие динамику популяций. Циклические колебания популяционных показателей. Саморегуляция численности популяций. Механизмы саморегуляции: физиологические, генетические, поведенческие.

Продукция популяций и факторы, её определяющие. Показатели продукции, продуктивности абсолютной и удельной. Методы определения популяционной продукции.

Сообщество. Основы синэкологии. Полисемантичность понятия сообщества, его основные определения. Биоценозы.

Типы взаимоотношения между организмами. Симбиоз в широком и в узком смысле. Нейтрализм, аменсализм, мутуализм, протокооперация, комменсализм, биотрофия (хищничество в широком смысле слова), конкуренция. Межвидовая конкуренция: эксплуатация и интерференция. Принцип конкурентного исключения, «планктонный парадокс» Хатчинсона и его причины. Дифференциация экологических ниш функционально сходных видов. Условия сосуществования конкурирующих видов. Отношения "хищник-жертва". Сопряженные колебания численности хищника и жертвы. Коэволюция симбионтов. Ценотические стратегии (r- и К–, виолентность, патиентность и эксплерентность), сравнительный анализ их эффективности в различных условиях окружающей среды и роль в формировании сообществ.

Видовая структура сообществ, способы ее определения и изучения. Качественная специфичность сообществ и определяемые ей эмерджентные свойства. Видовое многообразие и разнообразие сообществ, доминирование, методы их оценки, зависимость от условий окружающей среды. Трофическая структура сообществ, методы её изучения, оценки, биоиндикационной интерпретации. Пространственная структура сообщества. Соотношение дискретности и континуальности. Динамика сообществ во времени. Динамические характеристики сообществ (показатели абсолютных и относительных изменений статических характеристик, функциональные показатели). Классификация сукцессий сообществ. Сериальные и климаксовые сообщества. Cложность сообществ и их устойчивость (резистентная, упругая). "Реальная" продукция сообщества и методы её определения.

Экосистемы. Определение понятия "экосистема". Структура экосистемы, её компоненты. Потоки энергии, круговороты вещества и информации, разнообразие экосистем. Иерархия экосистем. Экосистема и биогеоценоз. Холизм и редукционизм в синэкологии. Учение В. Н. Сукачева о биогеоценозе. Хорологическая структура биогеоценоза. Экотоны. Краевой эффект.

Структура и функционирование экосистемы. Основные этапы использования вещества и энергии в экосистемах. Трофические уровни. Первичная продукция - продукция автротрофов. Значение фото- и хемосинтеза. Продукция чистая и валовая. Траты на дыхание. Основные методы оценки первичной продукции. Деструкция органического вещества в экосистеме. Биотрофы и сапротрофы. Вторичная продукция. Пищевые цепи «пастбищные» и «детритные». Потери энергии при переходе с одного трофического уровня на другой. Экологическая эффективность. "Пирамида продукций" и "пирамида биомасс". Микро- и макроредуценты (консумен­ты). Понятие о круговороте веществ как интегрирующем факторе экосистемы. Круговорот биогенных элементов. Биогеохимические циклы углерода, азота, фосфора, серы. Скорость круговоротов различных химических элементов. Емкость и устойчивость экосистем. Экологическое равновесие и видовое разнообразие.

Основные типы экосистем и их динамика. Развитие экосистем – сукцессия. Циклические и направленные изменения в экосистемах. Аллогенные и автогенные изменения. Причины и механизмы сукцессий. Первичная и вторичная сукцессия, масштабы. Примеры сукцессий. Концепция климакса. Понятие дисклимакса. Вещественно-энергетические характеристики сообществ на разных стадиях сукцессии. Видовое разнообразие и структура сообществ в сериальных и климаксных экосистемах. Циклический климакс. Сукцессия и эволюция экосистем. Основные тенденции эволюции экосистем.

Основные биомы суши и Мирового океана. Климатическая зональность и основные типы наземных экосистем. Тундры, болота, тайга, смешанные и широколиственные леса умеренной зоны, степи, тропические влажные леса, пустыни. Первичная продукция разных наземных экосистем. Взаимосвязи разных компонентов наземных экосистем. Значение почвы как особого биокосного тела. Подстилка. Полнота биотического круговорота. Особенности сукцессии наземных экосистем.

Водные экосистемы и их основные особенности. Отличия вод­ных элементов экосистем от наземных. Основные биотопы и их сообщества. Основные группы продуцентов в водной среде: фитопланктон, макрофиты, перифитон. Роль зоопланктона и бактерий в минерализации органического вещества. Детрит. Вертикальная структура водных экосистем. Континен­тальные водоемы: реки, озера, водохранилища, эстуарии. Трофическая классификация водоемы. Эвтрофирование водоемов, особенности антропогенного эвтрофирования при различных формах поступления биогенных соединений с водосбора. Биологическая структура океана. Неритические и пелагические области. Апвеллиги. Интенсивность первичного продуцирования в различных частях Мирового океана.

Экосистемы естественные и искусственные, особенности искусственных экосистем. Агроценоз, его продуктивность.

Биосфера. Строение Земли, ее оболочки, их структура, взаимосвязь, динамика. Природные ландшафты.

История биосферологии. Роль русского естествознания и философии в формировании учения о биосфере. Феномен В.И. Вернадского в мировой науке и культуре.

Определение понятия "биосфера". Понятия об открытой системе и динамическом равновесии. Гетерогенность биосферы. Структура, границы и объем биосферы. Лимитирующие факторы и парабиосферные участки. Живое, косное, биокосное вещество, их взаимопроникновение и перерождение в круговоротах веще­ства и энергии. Почва как ком­понент биосферы. Происхождение и классификация почв. Разнообразие состава и свойств почв как результат функционирования экосистем и ус­ловие их устойчивости.

Основные типы биогеохимических циклов. Круговорот важнейших химических элементов в биосфере. Функциональная целостность биосферы. Энергетический баланс биосферы. Распределение солнечной радиации на поверхности Земли. Роль атмосферы в удержании тепла. Атмосфера Земли в сравнении с атмосферами других планет. Биосфера и ритмы Космоса. Принципы устойчивости биосферы.

Определение живого вещества. Состав и распределение. Преобразующее влияние живого на среду обитания. Эффект самоочищения. Обменные процессы в организмах как ключевой этап биопродуктивности. Биогеохимические функции разных групп организмов. Биоразнообразие как ресурс биосферы. Первичная продукция суши и океана. Потенциальная продуктивность Земли. Экологические кризисы как необходимые этапы эволюции биосферы. Основные этапы эволюции биосферы. Биогеохимические принципы - законы функционирования и эволюции биосферы.

Понятие "ноосфера". Этапы становления ноосферы. Понятие об этносе. Биосфера и этногенез. Биосферные функции человечества. Ноосфера, антропосфера, техносфера. Глобальные проблемы современности. Причины планетарного экологического кризиса.

Современные представления о дальнейшем развитии биосферы. Биосферное мировоззрение. Биосферные запреты и ограничения – основа экологического императива.

Основные виды антропогенного воздействия на экосистемы. Человек как биологический вид. Его экологическая ниша. Экология и здоровье человека. Популяционные характеристики человека. Экология человечества: проблемы демографии, развития технологической цивилизации, ресурсы биосферы.

Преднамеренное и непреднамеренное, прямое и косвенное воздействие человека на природу. Понятия и виды нарушения и загрязнения окружающей природной среды. Основные антропогенные воздействия и вызываемые ими сукцессии экосистем, изменения экосферы-биосферы.

Принципы и методы экологического нормирования. Восстановление нарушенной и загрязненной природной среды (рекультивация, биоремедиация, биоманипуляция).

Экологический кризис. Ограниченность ресурсов и загрязнение среды как фактор, лимитирующий развитие человечества. Моделирование и прогнозирование биосферных процессов и будущего человечества.