Модуль 5. Биофизика наземных и водных экосистем. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Модуль 5. Биофизика наземных и водных экосистем.



Часть 1. Биофизика наземных экосистем

1 Часть 1. Биофизика наземных экосистем Основные компоненты, особенности организации, отличия от экосистем водных. Роль высших растений. Деревья и травы. Распределение биомассы по компонентам наземных экосистем. Детритные пищевые цепи. Почва и происходящие в ней процессы трансформации вещества. Роль животных, бактерий и грибов. Трофические уровни. Методы изучения наземных экосистем – наблюдения, эксперименты, математическое моделирование.
2 Основные типы растительных формаций земного шара Размещение растительных формаций в зависимости от климатических условий. Потоки вещества и энергии в основных биомах. Цикл углерода. Характеристики продукции в наземных экосистемах разного типа: влажные тропические леса, тропические саванны и бореальные степи, пустыни, листопадные и хвойные леса умеренной зоны, хвойные бореальные леса (тайга), болота, тундра.
3 Рост, популяционная динамика компонентов наземных экосистем Математические модели динамики популяций: экспоненциальный рост, ограниченный рост. Взаимодействие популяций: конкуренция, «хищник- жертва», кооперация, аменсализм, комменсализм, «паразит-хозяин». Моделирование взаимодействий различных типов. Динамика популяции человека.
4 Бореальные леса как пример наземных экосистем Особенности функционирования, взаимодействий, поддержания             устойчивости.                                   Основные трансформационные процессы критических явлений (пожары, вспышки массового размножения насекомых, ветровалы). Восстановление в бореальных лесах. Глобальные эффекты в экосистемах бореальных лесов.

Часть 2. Биофизика водных экосистем

1 Введение в биофизику водных экосистем Вода и ее место в жизни человека. Понятие водной экосистемы. История исследований водных экосистем. Основные понятия системного подходы, используемые при исследовании водных экосистем.
2 Основы водной экологии Физико-химические условия среды обитания и ограничения, накладываемые ими, на функционирование водных экосистем. Основные свойства воды (теплоемкость, поверхностное натяжение, способность быть растворителем, зависимость плотности воды от температуры) и их причины.
3 Проникновение света сквозь водную толщу Краткая информация о солнечной радиации, достигающей поверхности воды. Судьба света в толще воды (отражение, преломление, прохождение 5 н\u1080 и ослабление). Почему вода в разных озерах имеет разную прозрачность и разный цвет?
4 Стратификация водных экосистем (температура и соленость) Зависимость плотности воды от температуры. Температурный цикл стратифицированного водоема. Основные режимы перемешивания. Роль солености в стратификации водоемов. Почему река Енисей перестала замерзать зимой в Сибири после строительства Красноярской ГЭС?
5 Растворенные газы (кислород и углекислый газ) и рН воды От чего зависит растворимость газов в воде? Концентрация кислорода в водных экосистемах: роль диффузии, фотосинтеза и окислительно- восстановительных реакций. Типичные вертикальные распределения кислорода в водной толще. Сезонный цикл кислорода в водоеме. Углекислый газ как основной источник углерода для фотосинтеза в водных экосистемах. Цикл углекислого газа в водоемах. Основные формы углерода (органического и неорганического). Основная информация о рН воды (реакции и определения). Буферная система (изменение и контроль щелочности).
6 Биогенные элементы (фосфор и азот) Что такое биогенные элементы? Закон минимума Либиха. Фосфор как основной лимитирующий элемент в водных экосистемах. Цикл фосфора. Основные формы фосфора в воде. Источники фосфора. Фосфор и качество воды. Азот и его роль в водных экосистемах. Основные формы. Цикл азота. Источники азота. Вертикальное распределение азота в водных экосистемах. Токсичные формы азота.
7 Биологические звенья и основы функционирования водных экосистем Фитопланктон (микроводоросли). Определение планктона. Основные группы микроводорослей и их особенности. Плавучесть микроводорослей и факторы, оказывающие на нее влияние. Зависимость скорости роста от температуры и освещенности. Взаимодействие факторов, влияющих на рост микроводорослей: общая модель сезонного развития водорослей в водоеме. Парадокс планктона. Первичная продукция. Основные методы ее измерения. Общие закономерности продуктивности. Разложение органического вещества в водных экосистемах. Роль микроорганизмов в процессе разложения вещества. Основные этапы разложения вещества. Методы оценки разложения органического вещества. Зоопланктон. Основные представители зоопланктона (простейшие, коловратки, ветвистоусые и веслоногие ракообразные). Особенности жизненного цикла. Питание зоопланктона. Экология зоопланктона. Вертикальные распределения и миграции. Основные механизмы формирования       вертикального                                распределения. Покоящиеся стадии в жизненном цикле зоопланктона и их роль в функционировании водной экосистемы. Рыбы. Основные факторы, влияющие на разнообразие рыб в водоеме. Жизненный цикл. Рост и размножение рыб. Как определить возраст рыбы, почему это трудно сделать? Трофическая сеть. Понятие трофической сети. Основные способы ее регуляции. Гипотеза трофического каскада. Биоманипуляция.
8 Математическое моделирование       и управление состоянием водных экосистем Роль моделирования в вопросах исследования водных экосистем. Основные подходы к математическому моделированию        экосистем                                    (редукционный, холистический, детерменистский, стохастический, эмпирический). Основные этапы разработки математической модели (постановка цели, выбор переменных и параметров, калибровка и верификация, анализ на чувствительность). Основные типы моделей водных экосистем.
9 Моделирование популяционной динамики гидробионтов Дискретные и непрерывные модели (общее представление). Основные непрерывные модели (модель Мальтса, логистическое уравнение). Использование популяционных моделей для анализа сосуществования видов. Модели баланса. Основные проблемы моделей популяционной динамики. Основные тенденции в популяционном моделировании.
10 Тема 10. Динамические модели          водных экосистем Основные термины и понятия в области динамических моделей водных экосистем, конечная цель прогноза, выбор вектора состояния, выбор уравнений модели, использование результатов кинетического подхода. Другие подходы к моделированию водных экосистем: имитационные, структурные модели, модели с использованием целевых функций, эволюционирующие модели. Примеры прогноза и управления состоянием водных экосистем на основе матмоделей.


Поделиться:


Читайте также:




Последнее изменение этой страницы: 2020-11-23; просмотров: 179; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.193.232 (0.006 с.)