Раздел 3. Понятие экосистемы. Разнообразие экосистем. Динамика экосистем

61. В чем особенность экосистемного подхода в экологии? Чем отличается понимание экосистемы в определении А. Тенсли и Ю. Одума? Какие понятия, близкие к понятию «экосистема», имеют «параллельное хождение» в науке и чем они отличаются?

62. Какова роль продуцентов в экосистеме? Приведите примеры фото- и хемоавтотрофов. Расскажите о роли консументов в экосистеме. Охарактеризуйте группы консументов. В чем заключается условность разделения детритофагов и редуцентов, детритофагов и хищников? Может ли экосистема устойчиво существовать без редуцентов? Почему?

63. Приведите классификацию экосистем по источнику энергии и роли человека Существование каких экосистем можно рассматривать как комменсализм на уровне экосистем? Почему? Что объединяет бентические экосистемы глубоководий океана и экосистемы темных пещер? За счет каких источников вещества и энергии функционируют эти экосистемы? Назовите экосистемы переходного типа от автотрофной энергетики к гетеротрофной, от естественной энергетики к антропогенной.

64. Проиллюстрируйте на примере любой экосистемы понятия «пищевая цепь» и «пищевая сеть»? Приведите примеры пастбищных (автотрофных) и детритных (гетеротрофных) цепей питания. В конце 80-х годов одно из государств Юго-Восточной Азии Бангладеш весьма успешно зарабатывало валюту, экспортируя лягушачьи ножки. Общий объем прибыли достигал 10 млн долларов в год. Однако вскоре этому государству пришлось потратить значительно большие суммы на «смягчение» весьма неблагоприятных экологических последствий подобного бизнеса. В чем было дело? Какие звенья в пищевой сети были нарушены? Приведите другие примеры, в которых уничтожение одного вида в пищевой сети приводило к серьезным сдвигам экологического равновесия.

65. Дайте определение трофическому уровню. Может ли один и тот же организм занимать разные трофические уровни? Почему число звеньев в цепи питания ограничено? Ю. Одум (1986) определил экологию как науку, которая «… изучает связь между светом и экологическими системами и способы превращения энергии внутри экосистемы». Какой путь проходит энергия в экосистеме? Какое количество солнечной энергии может усвоить экосистема? Какие виды энергий встречаются при «работе» экосистемы. Докажите, что законы термодинамики (закон сохранения энергии и закон о неизбежном рассеивании энергии) приложимы к экосистеме.

66. О чем говорит «число Линдемана», или «правило 10%»? Охарактеризуйте различия эффективности усвоения энергии на разных трофических уровнях экосистемы и в разных экосистемах. От чего зависит эффективность передачи энергии? Приведите данные о полноте выедания в наземных и водных экосистемах, а также у организмов разных трофических уровней.

67. Назовите разные виды детрита. Каково содержание гумуса в различных почвах? Что понимается под «подвижностью гумуса»? Почему В.В. Докучаев назвал черноземы «скупым рыцарем»? Какова роль лесной подстилки? Приведите данные о скорости накопления и разложения детрита в различных наземных экосистемах. Почему в смешанном лесу средней полосы подстилки много, а во влажном тропическом ее почти нет? Что собой представляет торф? Отличается ли его состав в верховых и низинных болотах? Какие факторы способствуют накоплению донных осадков? Насколько интенсивно они вступают в круговорот с водной экосистемой? Сравните накопление детрита в олиготрофных и эвтрофных водоемах.

68. Что такое первичная и вторичная биологическая продукция? Что понимается под валовой и чистой продуктивностью? Каковы их соотношения? В каких пределах меняется биологическая продукция разных экосистем? Сравните понятия «биологическая продукция» и «биомасса». Как меняется это соотношение в разных экосистемах? Почему в наземных экосистемах биомасса потребителей (консументов) обычно меньше биомассы фотосинтезирующих организмов, а в некоторых водных экосистемах наоборот? Что такое экологическая пирамида? Какими показателями можно характеризовать трофические уровни в экологических пирамидах? Сравните экологические пирамиды водной и наземной экосистемы.

69. От каких факторов зависит видовое разнообразие сообщества? Как влияют на биоразнообразие следующие факторы: общее богатство флоры, благоприятность условий среды, переменность режимов среды, наличие растения виолента, островной и экотонный эффект, режим нарушений, циклические изменения в сообществе, время – возраст экосистемы? Приведите примеры для сравнения биоразнообразия по каждому из рассматриваемых факторов. Для того чтобы разнообразие внутри одного местообитания не путать с разнообразием ландшафта или региона, который содержит смесь местообитаний, Уиттекер предложил следующие термины: альфа-, бета-, гамма- разнообразие. Покажите, как пользоваться этими понятиями на примерах.

70. Как связано биоразнообразие экосистемы с ее устойчивостью (т.е. способностью поддерживать и восстанавливать экологическое равновесие при влиянии на экосистему нарушающих факторов)? Есть мнение, что количество видов в экосистемах «избыточно»: исчезновение одного вида всегда сопровождается заменой другим видом в сообществе, который берет на себя его функции. Следовательно, при потере даже 1/3 биологического разнообразия не произойдет никакой экологической катастрофы. Согласны ли Вы с этим мнением? Охарактеризуйте основные ценности биоразнообразия.

71. Расскажите о разнообразии культурных растений и животных. Сокращается оно или возрастает? С какими странами связано большая часть генетического разнообразия культурных растений? (См. например: Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Биологическое разнообразие и принципы его сохранения. Уфа: РИО БашГУ, 2004). Каким представляется в настоящее время общее биоразнообразие (по таксонам)? Сколько зарегистрировано видов в России? Сколько видов занесено в Красную книгу? Сколько в России насчитывается сортов культурных растений? См. например: Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Биологическое разнообразие и принципы его сохранения. Уфа: РИО БашГУ, 2004

72. Охарактеризуйте современное состояние охраны биологического разнообразия в мире. Какие существуют виды особо охраняемых природных территорий (ООПТ)? Чем они отличаются? Назовите ООПТ в России, в РБ.

73. Сравните лимитирующие факторы, трофическую структуру, соотношение биологической продукции и биомассы, полноту выедания и период круговорота в фототрофных наземных и водных экосистемах. Почему скорость круговорота в водных экосистемах значительно выше, чем в наземных экосистемах? В чем состоит главное отличие функционирования экосистем олиготрофных и эвтрофных озер? Какие озера предпочтительнее с точки зрения хозяйственного и рекреационного использования: биологически бедные или высокопродуктивные? В областях с умеренным климатом озера обычно стратифицированы и стратификация нарушается дважды в год. Наблюдается ли это явление в странах с теплым климатом? Какие основные черты характерны для лотических экосистем (ручьи и реки)? Какие участки лотических экосистем сближают их с лентическими (озера и пруды)?

74. Мировой океан непрерывен и не разделяется на изолированные области, подобно суше и пресным водам, все моря сообщаются между собой. Тем не менее в океане есть барьеры для свободного передвижения морских организмов. Что служит этими барьерами? Назовите также теплые и холодные поверхностные течения и охарактеризуйте их роль и роль глубинных течений. Расскажите о вертикальном зонировании океана. Сравните экосистемы областей открытого океана и континентального шельфа по условиям (лимитирующим факторам), биоразнообразию, продуктивности. Чем отличается морской прибрежный планктон от планктона пресных вод и открытого океана? Расскажите о пелагических сообществах пелагических фототрофных и гетеротрофных экосистем. Сравните бентосные сообщества континентального шельфа и абиссали. Почему рифтовые зоны океана называют геотермальными «оазисами»? Кем они населены? Что такое геотермальные поля?

75. Приведите основные характерные черты биомов апвеллингов и назовите их географическое расположение. Сравните прибрежные экосистемы в зоне апвеллингов и в зоне литорали, укажите причины, вызывающие отличия. Что такое «красные приливы», наблюдаемые периодически в зонах апвеллинга? Чем они вызваны и какое воздействие оказывают на экосистему?

76. Расскажите об эстуариях и лиманах. Почему их считают не переходной зоной (экотоном), а самостоятельными экосистемами? Рассмотрите пять типов лиманов (Одум, 1986). Назовите важные свойства лиманов.

77. Что такое биом? Перечислите основные биомы суши. Изобразите схематически расположение биомов суши по градиенту факторов среднегодовых осадков и температуры. Сравните биологическую продукцию и биомассу основных биомов мира.

78. Встречаются ли тундры в тропиках? Раскройте характерные черты тундровой экосистемы. Какие особенности тундровых экосистем заставляют с осторожностью относиться к ним при антропогенном использовании?

79. Расскажите о бореальных хвойных лесах и широколиственных лесах умеренного пояса. Какие экологические различия отмечаются в темнохвойных и светлохвойных лесах? В чем сходство и отличия европейских, азиатских и северо-американских широколиственных лесов умеренного пояса? Назовите типичных представителей этих лесов. Распространены ли широколиственные летнезеленые леса в Южном полушарии?

80. Охарактеризуйте биомы с травянистым типом растительности. В чем основное отличие степей и прерий умеренной зоны Северного полушария от пампасов Южного полушария? Назовите наиболее типичных представителей их флоры и фауны. Каковы особенности тропических степей и саванн? Назовите викарирующие виды животных – обитателей различных травянистых сообществ.

81. Какой климат и какая биота характерна для субтропических жестколистных лесов и кустарников (маквис, чапараль, скраб)? В каких областях сохранились первичные жестколистные леса? Укажите сходства и отличия сообществ разнообразных тропических типов климата: полувечнозеленых лесов, листопадных тропических лесов (влажных муссонных, сухих муссонных лесов, саванновых лесов) и широколиственных вечнозеленых дождевых тропических лесов. Сравните пространственную структуру, жизненные формы и трофические группам населяющей их биоты. Какие особенности влажных тропических лесов следует учитывать при освоении их человеком?

82. Что значит интразональные экосистемы? В чем особенность мангровых экосистем в эстуариях? Расскажите об особенностях и значении заболоченных пресноводных экосистем: маршей и болот. Каковы возможные последствия осушения болотных экосистем? Охарактеризуйте разнообразие луговых экосистем на примере РБ. Какие принципы рационального использования необходимо учитывать при эксплуатации луговых экосистем? Какие географические причины определяют скудость осадков? Назовите различные типы пустынь по температурному и эдафическому фактору. Охарактеризуйте биоту пустынь.

83. Назовите различные типы динамики экосистем. Сравните особенности и ход циклических изменений экосистем (флуктуаций) и сукцессий. Дайте определения и приведите примеры автогенных и аллогенных сукцессий, первичных и вторичных, автотрофных и гетеротрофных сукцессий.

84. Почему в природе существуют неустойчивые сообщества? Как происходит процесс достижения устойчивости (равновесия)? Что понимается под равновесием на уровне сообществ? В каком направлении меняются биоэнергетические параметры экосистемы, биоразнообразие и структура сообщества, скорость и замкнутость круговорота? Рассмотрите ход первичных автогенных сукцессий на нескольких конкретных примерах. В чем состоит концепция климакса по Ф. Клементсу? Что отражают понятия «моноклимакс», «дисклимакс», «субклимакс»? Как в настоящее время изменились представления о природе сукцессий? Современные экологи различают не менее трех моделей автотрофных сукцессий: модель благоприятствования, модель толерантности, модель ингибирования. Приведите примеры. Могут ли происходить смены моделей в ходе сукцессии?

85. Человек сам создает свои экосистемы: лесопосадки, агроэкосистемы, рыборазводные пруды и т.д. Какую пользу извлекает человек, поддерживая сообщество на ранних стадиях сукцессионных изменений? Каким образом этого можно добиться? В каких случаях человеку выгодны поздние стадии сукцессий?

86. В чем отличие первичных и вторичных сукцессий? Охарактеризуйте восстановительную сукцессию растительного сообщества на конкретных примерах. Как меняется при этом гетеротрофная составляющая сообщества? Можно ли на восстанавливаемых землях сразу создать зрелое, стабильное сообщество, не проходящее длительных предварительных стадий развития? Можно ли ускорить процесс восстановительной сукцессии? Что такое «агростепь»? При каких типах сукцессии поток энергии в экосистемах падает? Приведите примеры таких сукцессий. Опишите стадии этих сукцессий.

87. Какие особенности сукцессий существуют в водных местообитаниях? Какие изменения в сообществе вызывают процессы эвтрофикации и деэвтрофикации? Олиготрофная или эвтрофная стадия является стабильной? Какие важные принципы экологической сукцессии и зависимости между водосбором и водоемом необходимо учитывать в хозяйственной деятельности при планировании и поддержании искусственных прудов и водохранилищ.

88. Какое влияние на лесную экосистему оказывает выпас скота? Какая сукцессия при этом развивается? Если прекратить выпас, каким будет развитие процесса? Сравните влияние выпаса и его прекращения на ход сукцессии в степном сообществе.?

89. Какие изменения в экосистеме произойдут под влиянием радиации? Как называется такая сукцессия. Как меняются биоразнообразие и продукция в экосистеме при аллогенной сукцессии? Чем аллогенные сукцессии отличаются от нарушений?

90. Назовите механизмы природной эволюции экосистем. Какую роль в эволюции экосистем играют диверсификация и унификация видов для их сосуществования. Чем отличаются целенаправленная и стихийная антропогенная эволюция экосистем? Каковы ее результаты? Когда началась наиболее интенсивная адвентизация флоры и фауны? Расскажите об африканизации американских саванн и европеизации злаковников Калифорнии. Дайте общую картину современного уровня адвентизации флоры в глобальном масштабе. Какие факторы будут способствовать процессу антропогенной гомогенизации биосферы в будущем? Приведите примеры пагубного влияния на экосистемы адвентивных видов животных.