МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» КАДРЫ ВЫСШЕЙ КВАЛИФИКАЦИИ (АСПИРАНТУРА) УТВЕРЖДАЮ Директор Биологического института НИ ТГУ _________________ Д.С. Воробьев « 25 » марта 2014 г. ПРОГРАММА вступительных экзаменов по специальной дисциплине, соответствующей профилю «Гидробиология» (направление подготовки: 06.06.01 - Биологические науки) Томск 2014 Требования к поступающим в аспирантуру: наличие высшего образования (диплом магистра или специалиста, по профильному направлению); наличие задела по научной работе (научных публикаций или реферата по теме диссертационной работе). Основная цель экзамена – определить уровень сформированности у будущего аспиранта способности осуществлять профессиональную коммуникацию и готовность к межкультурному научному общению. Программа нацелена на выявление готовности специалиста заниматься подготовкой в системе высшего образования в соответствии с ФГОС по направлению подготовки «Биологические науки» и возможности повышения его уровня образования, научной и педагогической квалификации. Будущий аспирант должен продемонстрировать накопленные умения и навыки. Общие профессиональные компетенции соответствии с уровнем высшего образования: поступающих в аспирантуру в способность демонстрировать и применять полученные знания по профильному направлению; владение приёмами и методами дискуссии и коммуникативной деятельности в условиях профессионального сообщества; способность участвовать в коллективном научном исследовании; способность к самоорганизации; умение профессионально излагать полученные знания профильного направления; владение культурой и логикой научного общения; способность модифицировать и адаптировать полученные в вузе знания к выбранной профессиональной научной деятельности. Абитуриент, поступающий в аспирантуру по профилю 03.02.10 «Гидробиология» по кафедре «Ихтиологии и гидробиологии» должен показать глубокие знания об организации, особенностях структуры и методах исследования водных экосистем, влиянии света, температуры, солености, газового режима, химического состава природных вод на структуру популяций и сообществ гидробионтов, знать основные биотические характеристики водоемов, принципы биологического мониторинга и рациональной эксплуатации водных экосистем - в пределах программы высшего учебного заведения биологического профиля. Он должен проявить способности к выполнению научно-исследовательской работы, знать теоретические и практические основы современной гидробиологии. Вступительные испытания проводятся в форме собеседования по темам и вопросам, указанным в программе вступительного экзамена. Автор: Романов В.И., д.б.н., зав.кафедрой Содержание программы вступительного экзамена Место гидробиологии в системе биологических наук. Предмет гидробиологии. Цели и задачи. Основные научные направления и подходы к изучению объекта (описательный, количественный, системный). Научные школы в отечественной гидробиология (Зернов, Скадовский, Зенкевич, Ивлев). Понятие о системном подходе. Система и слагающие ее элементы. Понятие об организации систем и особенностях структуры. Изолированные, закрытые и открытые системы. Биологические системы. Системы с активным и пассивным управлением. Методы исследования водных экосистем. Задача количественной оценки взаимодействия элементов в системе. Однофакторный и многофакторный эксперимент при получении моделей описания связей в экосистемах с помощью регрессионного анализа в экологических исследованиях. Моделирование как специфический подход в изучении и описании водных экосистем. Типы моделей, прогностические свойства моделей. Свет как фактор, регулирующий условия существования и поведения гидробионтов. Фотосинтез растений, связь освещенности с фотосинтезом. Понятие компенсационной точки фотосинтеза. Эффективность использования световой энергии. Фототаксис животных. Адаптация гидробионтов к изменению интенсивности освещения и спектральному составу. Вертикальные миграции гидробионтов. Температура как фактор, регулирующий жизнедеятельность гидробионтов. Коэффициент Вант-Гоффа и температурная кривая Крога. Температура и распространение организмов. Стено- и эвритермные организмы. Тепловодные и холодноводные организмы. Пойкилотермные и гомойотермные организмы. Сезонная динамика температуры. Термоклин. Соленость как фактор, определяющий распространение гидробионтов. Адаптации гидро-бионтов к изменению солености. Осморегуляция и понятие критической солености. Эври- и стеногалинные организмы. Газовый режим. Растворенный кислород и углекислота. Особенности дыхания гидробионтов в воде. Сероводород, его образование и окисление. Связь между содержанием кислорода, температурой и фотосинтезом. Суточные и сезонные колебания кислорода. Активная реакция среды, рН в воде и грунтах. Понятие об окислительновосстановительном потенциале и его влиянии на процессы, связанные с жизнью и активностью гидробионтов. Гидростатическое давление и его влияние на вертикальное распределение и биологические особенности организмов. Вода как среда обитания. Химический состав природных вод. Приспособления к водному образу жизни: в толще воды, на поверхности и в толще грунта, в проточных водоемах и в зоне прибоя. Структура популяций, видовая структура сообществ. Олиго- и полимиксные сообщества. Консорции, как реальная единица структуры биоценоза (В. Н. Беклемишев, Л. Г. Раменский). Методы количественной оценки структуры (биомасса, число видов, разнообразие связей). Показатели разнообразия и сходства. Урони видового разнообразия. Доминирующие формы, ключевые виды и виды-эдификаторы. Относительное обилие популяций как показатель структуры сообщества. Модели относительного обилия, их ограничения. Трофическая структура сообществ. Понятие о трофическом уровне и трофической группировке. Продуценты, консументы, редуценты. Отношения организмов различных трофических группировок. Взаимодействия типа хищник – жертва. Опыты Гаузе и математические модели Лотки и Вольтерра. Современные модели трофических отношений. Трофические цепи и сети. Методы количественных оценок пищевых взаимоотношений организмов в сообществе. Классификация гидробионтов по типу питания. Пищевая избирательность. Рационы, усвояемость пищи. Пространственная структура сообществ. Количественная и качественная неоднородность сообществ, типы пространственного распределения. Факторы и механизмы, обусловливающие пространственную неоднородность планктона и бентоса. Основные деления водной биоты. Население водной толщи. Планктон и нектон. Вертикальное распределение и миграции гидробионтов. Горизонтальное распределение и активные миграции гидробионтов. Перемещение водных масс и проблема их биоиндикации. Население границы раздела «вода–воздух». Нейстон, плейстон. Население границы раздела «вода–грунт». Инфауна и эпифауна Население грунтов. Инфауна и интерстициальная фауна. Механизмы экспатриации (выноса), миграции и интродукции гидробионтов и проблема перестройки биоценозов. Акклиматизация гидробионтов. Понятие экологической ниши. Трофический и пространственный аспекты. Фундаментальная ниша Д.Э. Хатчисона. Классификация водоёмов: океаны и моря, озера и водотоки, водохранилища и пруда. Вертикальная экологическая зональность водоемов, основные черты ее структуры: бенталь моря и океана – супралитораль, литораль, сублитораль (зона шельфа), батиаль (материковый склон), абиссаль (ложе океана), ультраабиссаль (глубоководные желоба). Соответствующие подразделения в пелагиали – эпипелагиаль, мезопелагяаль, батипелагиаль, абиссапелагиаль. Климатическая зональность водоемов – арктическая, бореальная, тропическая, нотальная и антарктическая зоны. Важнейшие абиотические характеристики водоемов. Соленость. Классификация водоемов по содержанию соли в воде и фаунистический состав. Соленость и пространственное распределение гидробионтов. Свет. Солнечная радиация и закономерности распространения света в водной среде. Цветность воды. Температура. Температурная стратификация, ее сезонная и широтная, изменчивость. Термоклин. Эпилимнион и гиполимнион в озерах. Прямая и обратная температурная стратификация. Типы озер по термическому режиму (тропические, умеренные и полярные). Роль термоклина в существовании сообществ эпипелагиали океана, его «проницаемость» для мигрирующих интерзональных видов. Особенности термического и солевого режима. ТС- кривые как индикаторы водных масс. Пикноклин как нижняя граница биотопа фитопланктона в пелагиали. Важнейшие биотические характеристики водоемов. Трофность. Биологическая классификация водоемов: эвтрофные, олиготрофные, мезотрофные, дистрофные. Продуктивность. Основные представления о продуктивности как важнейшей характеристики водоема. Конечная продукция. Соотношение между первичной и конечной продукциями. Продуктивность водоемов различной трофности. Продуктивные районы морей и океанов, их характеристика. Потенциальная продуктивность водоемов и биологические ресурсы океана. Фитопланктон. Видовое разнообразие. Закономерности пространственного распределения, сезонной динамики фитопланктона и факторы, их определяющие. Зоопланктон. Видовое разнообразие. Закономерности пространственного распределения, сезонной динамики зоопланктона и факторы, их определяющие. Суточные, онтогенетические и сезонные вертикальные миграции. Фитобентос, состав, вертикальная структура и географическая зональность. Зообентос, состав мелководного и глубоководного бентоса. Микро-, мейо- и макробентос. Основные факторы, влияющие на распределение и состав донной фауны. Донная фауна как пищевая база бентосноядных рыб. Промысловая продукция океана. Уровень современного вылова. Состояние и перспективы промысла по регионам и типам объектов (рыбы, беспозвоночные, водоросли и млекопитающие). Промысловая ихтиофауна и ее биогеографические комплексы. Хозяйственное освоение шельфов морей. Эксплуатация природных сообществ и аквакультура. Гидробионты – объекты аквакультуры. Промысловая рыборазведение. продукция Акклиматизация континентальных кормовых вод. объектов и Удобрение промысловых водоёмов и организмов. Растительноядные рыбы. Основные загрязнители водоемов, их влияние на функционирование и устойчивость водных сообществ. Нефть, тяжелые металлы, пестициды, детергенты, бытовые стоки. Радиоактивное и термическое загрязнения. Принципы биологического мониторинга. Биотестирование, биоиндикация. Токсикологическое нормирование. Предельно допустимые концентрации (ПДК), предельно допустимый сброс (ПДС), ориентировочно-безопасный уровень воздействия (ОБУВ) загрязнителей. Литература 1. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования экосистем. – СПб.: ЗИН РАН, 2000. – 147 с. 2. Алимов А.Ф., Иванова М.Б. Закономерности гидробиологического режима водоемов разного типа. – М.: Научный мир, 2004. – 296 с. 3. Буруковский Р.Н. Зоология беспозвоночных: Учебное пособие. – СПб.: Проспект Науки, 2010. – 960 с. 4. Гидрохимия экстремальных водных систем с основами гидробиологии: учеб. пособие / В.В. Хахинов, Б.Б. Намсараев, Е.Ю. Абидуева, Э.В. Данилова. – Улан-Удэ: Изд-во Бурят. госун-та. 2007. – 148 с. 5. Гольд 3.Г., Морозова И.И. Словарь терминов и понятий по водным экосистемам (биологическая структура, качество вод, охрана) : учеб.-метод, пособие. Краснояр. гос. ун-т. – Красноярск, 2004. – 94 с. 6. Долгин В.Н., Романов В.И. Гидробиология: Учебное пособие к занятиям Большого практикума. – Томск: Изд-во Томск. ун-та, 2014. – 236 с. 7. Зданович В.В., Криксунов Е.А.. Гидробиология и общая экология: словарь терминов. – М.: Дрофа, 2004. – 192 с. 8. Зилов Е.А. Анализ и прогноз изменений водных экосистем на основе модельных экспериментов. – Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2010. – 326 с. 9. Зилов Е.А. Гидробиология и водная экология (организация, функционирование и загрязнение водных экосистем): учебное пособие. – Иркутск: Изд-во ИГУ, 2009. 10. Калайда М.Л., М.Ф. Хамитова. Гидробиология: Учебное пособие. – СПб.: Проспект Науки, 2013. – 192 с. 11. Китаев С.П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. – Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2007. – 327 c. 12. Кожова О.М. Введение в гидробиологию: Учеб. пособие. – Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1987. – 244 с. 13. Константинов А.С. Общая гидробиология: учеб. пособие. 4-е изд. – М.: Высш. шк., 1986. – 472 с. 14. Методология оценки состояния экосистем: Учеб. пособие / О.М. Кожова и др. – Ростов н/Д: ЦВВР, 2000. – 128 с. 15. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А.. Гидрология: учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 2005. – 463 с. 16. Одум Ю. Экология: в 2 т. / под ред. В.Е. Соколова. – М.: Мир, 1986. – Т. 1. – 328 с.; Т. 2. – 376 с. 17. Островерхова Г.П. Зоология беспозвоночных: Учебник для университетов. – Томск: Изд-во Томск. ун-та, 2005. 660 с. 18. Садчиков А.П. Кудряшов М.А. Экология прибрежно-водной растительности: учебное пособие для студентов вузов. – М.: НИА– Природа, РЭФИА, 2004. – 220 с. 19. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы, критерии, решения: в 2 кн. – М.: Наука, 2005. Кн.2. – 337 с. 20. Wetzel, R. G. Limnology: Lake and River Ecosystems / R. G. Wetzel. 3d ed. – London / Sydney / Tokyo: Academic Press, 2001. – 1006 p. Программа сформирована на основе федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования по программам специалитета и магистратуры. Рекомендовано методической комиссией Биологического института, протокол № 135 от 27.02.14г. Утверждена Учёным советом Биологического института, протокол № 3 от 25.03.14г.