Всероссийская олимпиада по экологии «ЭкоБудущее: путь к устойчивости», которая идет  с 14 февраля по 13 марта текущего года. 

1. В экосистеме тропического леса наблюдается феномен «crown shyness» — кроны деревьев одного вида не соприкасаются, образуя характерные просветы. При искусственном загущении посадок саженцев того же вида отмечается повышенная смертность молодых деревьев. Какой экологический механизм лежит в основе обоих явлений?
Нет правильного ответа
Аллелопатическое воздействие
Фитопатогенная инвазия
Межвидовое конкурентное исключение
Внутривидовая конкуренция за ресурсы 

Пояснение:

1. «Crown shyness» (кронная застенчивость) — это явление, при котором кроны деревьев одного вида не соприкасаются, образуя просветы. Это связано с тем, что деревья конкурируют за свет, воду и питательные вещества. Чтобы минимизировать конкуренцию, они избегают прямого контакта кронами, что позволяет каждому дереву получать достаточное количество света.

2. Повышенная смертность молодых деревьев при искусственном загущении посадок также объясняется внутривидовой конкуренцией. Когда саженцы одного вида высаживаются слишком близко друг к другу, они начинают конкурировать за ограниченные ресурсы (свет, вода, питательные вещества). Это приводит к ослаблению и гибели менее устойчивых особей.

2. После катастрофического пожара в бореальном лесу Сибири исследователи изучают процесс экологической сукцессии. Учитывая, что почвы обогатились пирогенным углеродом, а банк семян хвойных был уничтожен, какая стадия сукцессии наиболее вероятна после формирования мелколиственного леса?
Темнохвойная тайга
Нет правильного ответа
Чистый сосновый бор
Кедрово-широколиственный лес
Смешанный хвойно-мелколиственный лес 

Пояснение:

1. Катастрофический пожар уничтожает банк семян хвойных деревьев, что затрудняет их быстрое восстановление. Однако почва, обогащённая пирогенным углеродом (продуктами горения), становится более плодородной, что способствует росту пионерных видов.

2. Первая стадия сукцессии после пожара обычно связана с появлением светолюбивых и быстрорастущих мелколиственных пород (например, берёзы, осины). Они формируют мелколиственный лес, который создаёт условия для дальнейшего развития экосистемы.

3. Следующая стадия — это постепенное внедрение хвойных пород (сосна, ель, пихта) под пологом мелколиственных деревьев. Мелколиственные деревья создают тень и улучшают микроклимат, что способствует прорастанию и росту хвойных. В результате формируется смешанный хвойно-мелколиственный лес.

4. Темнохвойная тайга, чистый сосновый бор или кедрово-широколиственный лес — это более поздние стадии сукцессии, которые могут развиться через длительное время, если условия будут благоприятными. Однако на данном этапе наиболее вероятен именно смешанный хвойно-мелколиственный лес.

3. В стратосфере обнаружено снижение концентрации озона на 40% по сравнению с 1980-ми годами. Какие антропогенные соединения, попадая в верхние слои атмосферы, катализируют цепную реакцию разрушения озона при температуре ниже -80°C?
Нет правильного ответа
Сернистый газ (SO2)
Оксидная азота (NOx)
Хлорфторглерод (XFU) 
Метан (CH4)

4. В бентосных сообществах Мирового океана наблюдается вертикальная стратификация водорослей: на глубине 30-40 м преобладают бурые водоросли, глубже 40-60 м — красные. Какой абиотический фактор определяет данную закономерность через влияние на фотосинтетические пигменты?
Нет правильного ответа
Гидростатическое давление
Концентрация СО2
Спектральный состав света 
Соленость воды

5. При проектировании биогазовой установки для животноводческого комплекса необходимо выбрать оптимальное техническое решение для анаэробного сбраживания отходов. Какой тип реактора обеспечит максимальный выход биогаза при минимальных эксплуатационных затратах?
Нет правильного ответа
Лагунный реактор
Газлифтный ферментер
Метантенк с перемешиванием 
Биофильтр UASB

Пояснение:

1. Метантенк с перемешиванием — это наиболее распространённый и эффективный тип реактора для анаэробного сбраживания органических отходов. Он обеспечивает равномерное распределение субстрата и микроорганизмов, что способствует максимальному выходу биогаза. Перемешивание также предотвращает образование корки на поверхности и застойные зоны, что улучшает процесс сбраживания.

2. Эксплуатационные затраты метантенка с перемешиванием относительно низки по сравнению с другими типами реакторов, особенно при использовании на крупных животноводческих комплексах. Современные системы перемешивания энергоэффективны и могут работать в автоматическом режиме.

3. Другие варианты:

   • Лагунный реактор — прост в конструкции, но имеет низкую эффективность и высокие потери тепла, что снижает выход биогаза.

   • Газлифтный ферментер — требует сложного оборудования и высоких эксплуатационных затрат.

   • Биофильтр UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) — эффективен для жидких стоков, но не подходит для твёрдых отходов животноводства.

6. В рамках эксперимента по изучению трофических цепей необходимо создать замкнутую экосистему. Какой организм следует включить в качестве первичного продуцента?
Хемотрофные бактерии
Цианобактерии 
Миксотрофные водоросли
Нет правильного ответа
Сапрофитные грибы

Пояснение:

1. Первичные продуценты — это организмы, которые производят органическое вещество из неорганических соединений, используя энергию света (фотосинтез) или химических реакций (хемосинтез). Они являются основой трофической цепи, так как обеспечивают энергией и органическими веществами все остальные звенья экосистемы.

2. Цианобактерии — это фотоавтотрофные организмы, способные к фотосинтезу. Они используют солнечную энергию для синтеза органических веществ из углекислого газа и воды, выделяя при этом кислород. Это делает их идеальными первичными продуцентами в замкнутой экосистеме.

3. Другие варианты:

   • Хемотрофные бактерии — используют энергию химических реакций для синтеза органических веществ, но они менее универсальны, чем фотоавтотрофы, и требуют специфических условий.

   • Миксотрофные водоросли — способны к фотосинтезу, но также могут использовать органические вещества, что делает их менее стабильными в качестве первичных продуцентов.

   • Сапрофитные грибы — не являются продуцентами, так как они разлагают органические вещества, а не синтезируют их.

7. Согласно современным гидрологическим исследованиям, какой природный резервуар содержит наибольший объем пресной воды в твердом и жидком состоянии?
Почвенная влага
Озера и водохранилища
Подземные водоносные горизонты
Нет правильного ответа
Ледники и ледниковые щиты 

8. В наземной экосистеме смешанного леса исследуется эффективность трансформации энергии между трофическими уровнями. У какой функциональной группы организмов наблюдается минимальная удельная скорость метаболизма при расчете на единицу биомассы?
Фотоавтотрофные растения 
Первичные консументы
Нет правильного ответа
Вторичные консументы
Сапротрофные микроорганизмы

Пояснение:

1. Удельная скорость метаболизма — это интенсивность обмена веществ на единицу биомассы. Она зависит от функциональной группы организмов и их экологической роли.

2. Фотоавтотрофные растения (например, деревья, травы, водоросли) имеют минимальную удельную скорость метаболизма. Это связано с их относительно медленным ростом и низкой активностью по сравнению с гетеротрофными организмами. Растения тратят большую часть энергии на поддержание своей структуры (например, стволы, корни) и фотосинтез, а не на активные процессы, такие как движение или поиск пищи.

3. Другие группы:

   • Первичные консументы (травоядные) и вторичные консументы (хищники) имеют более высокую удельную скорость метаболизма, так как они активно двигаются, ищут пищу и поддерживают высокий уровень обмена веществ.

   • Сапротрофные микроорганизмы (например, бактерии и грибы) также обладают высокой удельной скоростью метаболизма, так как они быстро размножаются и активно разлагают органические вещества.

9. При проектировании очистных сооружений для крупного жилого комплекса требуется обеспечить эффективность очистки сточных вод по БПК не менее 95%. Какая биотехнологическая система наиболее оптимальна с учетом сезонных колебаний температуры?
Окислительный канал
Биофильтр с подвижной загрузкой
Анаэробный реактор UASB
Аэротенк с продленной аэрацией 
Нет правильного ответа

Пояснение:

1. Аэротенк с продленной аэрацией — это наиболее подходящая система для очистки сточных вод с высокой эффективностью (до 95% и более по БПК — биохимическому потреблению кислорода). Эта система обеспечивает длительное время пребывания сточных вод в аэробных условиях, что способствует полному окислению органических веществ.

2. Преимущества аэротенка с продленной аэрацией:

   • Устойчивость к сезонным колебаниям температуры. Система может работать эффективно даже при низких температурах, так как активный ил адаптируется к изменяющимся условиям.

   • Высокая степень очистки за счёт длительного контакта сточных вод с микроорганизмами.

   • Возможность удаления не только органических веществ, но и азота и фосфора (при дополнительной модификации).

3. Другие варианты:

   • Окислительный канал — менее эффективен при низких температурах и не обеспечивает стабильно высокую степень очистки.

   • Биофильтр с подвижной загрузкой — эффективен, но требует сложного обслуживания и менее устойчив к температурным колебаниям.

   • Анаэробный реактор UASB — подходит для предварительной очистки, но не обеспечивает требуемую степень очистки по БПК (95%).

   • Нет правильного ответа — не подходит, так как аэротенк с продленной аэрацией является оптимальным решением.

10. В эвтрофном водоеме наблюдается массовое развитие цианобактерий. Какой биогенный элемент, согласно закону Либиха, станет первым лимитирующим фактором при исчерпании его доступных форм?
Кремний
Нет правильного ответа
Фосфор 
Железо
Азот

Пояснение: 

Для цианобактерий ключевым лимитирующим элементом чаще всего является фосфор. Это связано с тем, что:

1. Фосфор необходим для синтеза нуклеиновых кислот, АТФ и других важных соединений.

2. В природных водоемах фосфор часто присутствует в ограниченных количествах, так как его источники (например, минеральные соединения) менее доступны по сравнению с азотом.

3. Цианобактерии способны фиксировать атмосферный азот, что делает азот менее лимитирующим фактором для них.

11. В морской экосистеме изучается перенос энергии по трофической цепи: фитопланктон → зоопланктон → мелкие пелагические рыбы → тунец → акула. Какая доля (%) энергии, фиксированной продуцентами, достигнет уровня акул?
0.01
Нет правильного ответа
0.1
1
0.001

Пояснение:

1. Правило 10% (Линдемана): При переходе энергии с одного трофического уровня на другой теряется около 90% энергии. Это связано с тем, что энергия расходуется на процессы жизнедеятельности (дыхание, движение, размножение) и выделяется в виде тепла. Таким образом, только около 10% энергии передаётся на следующий уровень.

2. Расчёт доли энергии:

   • Фитопланктон (продуценты) → зоопланктон: 10% энергии.

   • Зоопланктон → мелкие пелагические рыбы: 10% от 10% = 1%.

   • Мелкие пелагические рыбы → тунец: 10% от 1% = 0.1%.

   • Тунец → акула: 10% от 0.1% = 0.01%.

3. Таким образом, до уровня акул доходит 0.01% энергии, фиксированной продуцентами (фитопланктоном). Это соответствует правилу передачи энергии в экосистемах.

12. При изучении геохимических циклов обнаружено, что некоторые микроорганизмы способны концентрировать радий-226 в количествах, превышающих его содержание в среде в 10⁶ раз. Какая биогеохимическая функция живого вещества проявляется в данном случае?
Транспортная функция
Концентрационная функция 
Окислительно-восстановительная
Газовая функция
Нет правильного ответа

Пояснение:

1. Концентрационная функция живого вещества заключается в способности организмов избирательно накапливать определённые химические элементы или соединения в своих тканях в концентрациях, значительно превышающих их содержание в окружающей среде. В данном случае микроорганизмы концентрируют радий-226, что является ярким примером этой функции.

2. Примеры других функций:

   • Транспортная функция — связана с перемещением веществ в результате жизнедеятельности организмов (например, перенос питательных веществ корнями растений).

   • Окислительно-восстановительная функция — проявляется в способности организмов изменять степень окисления элементов (например, окисление железа бактериями).

   • Газовая функция — связана с участием организмов в круговороте газов (например, выделение кислорода растениями в процессе фотосинтеза).

3. В данном случае микроорганизмы не просто переносят или изменяют радий-226, а именно концентрируют его, что соответствует концентрационной функции.

13. В ризосфере растений обнаружены актиномицеты, синтезирующие антибиотики, подавляющие рост патогенных грибов, но не влияющие на развитие самого растения. Какой тип межвидовых взаимоотношений реализуется в данной системе?
Аменсализм
Нет правильного ответа
Антагонизм 
Комменсализм
Конкуренция

Пояснение:

1. Антагонизм — это тип межвидовых взаимоотношений, при котором один организм подавляет развитие другого, не испытывая при этом негативного воздействия. В данном случае актиномицеты синтезируют антибиотики, которые подавляют рост патогенных грибов, но не влияют на растение. Это классический пример антагонизма.

2. Другие варианты:

   • Аменсализм — один организм подавляет другой, но сам не получает ни вреда, ни пользы (например, выделение растением веществ, угнетающих рост соседних растений).

   • Комменсализм — один организм получает пользу, а другой не испытывает ни вреда, ни пользы (например, эпифиты на деревьях).

   • Конкуренция — оба организма отрицательно влияют друг на друга, борясь за одни и те же ресурсы.

3. В данном случае актиномицеты подавляют патогенные грибы, что приносит пользу растению, но само растение не влияет на актиномицеты. Однако ключевым признаком является именно подавление грибов, что соответствует антагонизму.

14. В регионе со среднегодовой температурой -2℃ и годовым количеством осадков 180 мм формируется специфический биом. С учетом влияния вечной мерзлоты и сильных ветров, какой тип растительности будет доминировать?
Арктическая тундра
Лесотундра
Холодная степь
Нет правильного ответа
Бореальная пустыня

Пояснение:

Учитывая среднегодовую температуру -2℃, годовое количество осадков 180 мм, вечную мерзлоту и сильные ветры, наиболее вероятным доминирующим типом растительности будет Арктическая тундра.

Вот почему:

• Низкая температура и вечная мерзлота: Препятствуют росту деревьев, ограничивая растительность низкорослыми кустарниками, мхами, лишайниками и травами, характерными для тундры.
• Низкое количество осадков: Недостаточно для поддержания лесов или более влажных экосистем.
• Сильные ветры: Усиливают испарение и могут повредить высокие растения, способствуя преобладанию низкорослой растительности.

Другие варианты менее вероятны:

• Лесотундра: Предполагает наличие редких деревьев, что маловероятно при таких низких температурах и вечной мерзлоте.
• Холодная степь: Обычно имеет большее количество осадков, чем в данном сценарии.
• Бореальная пустыня: Обычно еще более засушливая, чем условия, описанные в задаче.

15. При исследовании влияния концентрации тяжелых металлов на активность почвенных ферментов получена колоколообразная кривая зависимости. Какая экологическая зона соответствует максимуму ферментативной активности?
Зона толерантности
Зона стресса
Нет правильного ответа
Зона адаптации
Зона оптимума

Пояснение:

Колоколообразная кривая зависимости ферментативной активности от концентрации тяжелых металлов типична для биологических процессов, подверженных влиянию факторов среды.

• Зона оптимума – это диапазон концентраций тяжелых металлов, при котором ферментативная активность достигает своего максимума. В этой зоне условия наиболее благоприятны для функционирования ферментов.

• Зона толерантности – это более широкий диапазон, включающий оптимум, где ферменты еще проявляют активность, но не максимальную.

• Зона стресса – это диапазон, где высокая концентрация тяжелых металлов начинает подавлять активность ферментов.

• Зона адаптации не относится напрямую к этой зависимости, хотя адаптация может позволить организму лучше переносить определенные концентрации тяжелых металлов.