Министерство спорта, туризма и молодежной политики Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
Филиал Российского государственного университета физической культуры,
спорта и туризма в г. Новочебоксарске
БИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ЭКОЛОГИИ
Программа дисциплины
Специальность 032101 «Физическая культура и спорт»
Новочебоксарск
2009
Программа утверждена и рекомендована
на заседании учебного совета филиала РГУФКСиТ
Протокол №_____от «____» ____________2009 г.
Составитель: – кандидат биологических наук, доцент кафедры ОПД РГУФКСиТ в г. Новочебоксарске.
Рецензент:
Программа дисциплины федерального компонента цикла ЕН составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования второго поколения по направлению подготовки (специальности).
ТРЕБОВАНИЯ ГОС ВПО ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ЕН. Ф.05. Биология с основами экологии
Живые системы, физиология и экология человека, экология и охрана природы. Биолого-экологический практикум.
I. Организационно-методический раздел
1. Цель курса:
Цель - формирование научного мировоззрения у студентов; получение ими знаний о фундаментальных законах биологии и экологии и проявлении этих законов на разных уровнях организации живой материи: молекулярном, клеточном, организменном, популяционно-видовом, экосистемном и биосферном.
2. Задачи курса:
1. ознакомление с разнообразием живого мира, принципами и методами классификации организмов.
2. формирование комплекса знаний по основным разделам современной биологии и экологии.
3. развитие экологического мышления и воспитание ответственного отношения к окружающей среде.
4. обучение навыкам проведения природоохранной работы.
3. Место курса в профессиональной подготовке выпускника:
Студент после изучения курса должен понимать роль биологического разнообразия как ведущего фактора устойчивости живых систем и биосферы в целом.
4. Требования к уровню освоения содержания курса:
Студент должен знать принципы системной организации, дифференциации и интеграции функций организма; знать регуляторные механизмы обеспечения гомеостаза живых систем; иметь представление о фундаментальных принципах и уровнях биологической организации; знать принципы формирования и функционирования надорганизменных систем различных уровней, иметь представление о механизмах, определяющих устойчивость биологических систем разных уровней, о механизмах взаимосвязи организма и среды, о круговороте веществ и энергии в биосфере, об основах экологической экспертизы и экологического прогноза деятельности человека; иметь четкую ценностную ориентацию на охрану жизни и природы; знать экологические принципы рационального природопользования.
II. Содержание курса
1. Разделы курса
1.1. Живые системы
1.2. Физиология и экология человека.
1.3. Экология и охрана природы
2. Темы и краткое содержание
2.1. Живые системы. Содержание, предмет и задачи биологии и экологии. Связь биологии и экологии с другими науками. История развития биологии и экологии как наук. Методы биологических и экологических исследований. Живые системы. Сущность жизни, свойства и уровни организации живого. Особенности биологического уровня организации материи. Разнообразие организмов, принципы и методы их классификации (искусственные и естественные системы).
2.2. Физиология и экология человека. Экология человека как интегральное научное направление. Место человека в системе животного мира. Основные характеристики демографической ситуации (коэффициент рождаемости, смертности, темпов прироста и т. д.). Рост народонаселения и возможности биосферы. «Демографический взрыв» - прогнозы и перспективы. Состояние окружающей среды и здоровье человека. Демоэтническая дифференциация населения и особенности ее взаимодействия с окружающей средой.
2.3. Экология и охрана природы. Организм и среда. Надорганизменные системы. Гомеостаз и адаптация. Экосистемы и биосфера, их структура, динамика, устойчивость. Понятие о среде обитания и экологических факторах. Абиотические и биотические факторы. Лимитирующие факторы. Совместное действие экологических факторов. Среды жизни. Экологические ниши. Популяции. Статические и динамические показатели популяции. Гомеостаз популяций. Экологические стратегии выживания. Гомеостаз и адаптация. Экосистемы и биосфера, их структура, динамика, устойчивость. Учение о биосфере. Происхождение и эволюция биосферы. Глобальные проблемы окружающей среды. Истощение природных ресурсов. Пути выхода из сырьевого кризиса. Традиционные и альтернативные способы получения энергии, их влияние на состояние окружающей среды. Изменение состава атмосферы и климата. Структура атмосферы. Газовый баланс и тенденции его изменения. Состояние и охрана атмосферы. Основные загрязнители и источники загрязнения атмосферы. «Парниковый» эффект. Разрушение озонового слоя планеты. Меры по охране атмосферы. Структура гидросферы. Распределение и виды запасов пресных вод на планете. Загрязнение природных вод. Истощение и загрязнения почвы. Охрана недр, рациональное использование минеральных ресурсов. Виды эрозии (плоскостная, линейная, промышленная, пастбищная, ветровая, промышленная и т. д.). Засоление и заболачивание почв. Сокращение природного разнообразия. Причины вымирания видов. Система особоохраняемых территорий: заповедники, заказники, национальные парки, памятники природы. Красная книга. Оценка воздействия человека на окружающую среду. Природоохранное законодательство, нормативное обеспечение деятельности, международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.
3. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы (по каждой теме)
1. Назовите фундаментальные особенности живого. Что такое "живые системы"? Какие принципы физики и кибернетики лежат в основе устройства живых систем?
2. На базе каких химических свойств биологических молекул (назовите виды этих молекул) осуществляется самовоспроизведение биологических структур и биологическое узнавание? Попробуйте обосновать гипотезу о физико-химических этапах эволюционного процесса на пути возникновения жизни на Земле.
3. Перечислите основные функции живых систем. Каким образом эти функции осуществляются на клеточном уровне? Сформулируйте понятия "гомеостаз", "метаболизм", "саморегуляция" и проиллюстрируйте их на примере животной и растительной клетки. Каким образом по Вашим представлениям, прокариотические и эукариотические клетки осуществляют целостные реакции на изменения среды?
4. Перечислите уровни биологической организации. Раскройте понятие "организм". Каким образом осуществляется гомеостатическая регуляция у высших растений и у высших животных? Приведите примеры системной организации у различных организмов, перечислите типы клеток и тканей, участвующих в построении их основных органов и систем, раскройте современные представления об интеграции их функций.
5. Сформулируйте понятие "план строения" и обоснуйте связи между планами строения и особенностями физиологии (функционирования) на примере бактерий, простейших, грибов, растений и животных. Могут ли организмы какого-либо вида существовать исключительно среди себе подобных? Изложите и обоснуйте ваши представления о сущности биологического многообразия и его роли в развитии жизни на Земле. Раскройте понятие биологического многообразия применительно к различным уровням организации живого.
6. Сформулируйте основные принципы систематики и таксономии. Какие таксономические системы вам известны? Объясните связь между систематикой и эволюционной теорией.
7. Проиллюстрируйте проявления фундаментальных свойств живых систем - наследственности и изменчивости - на различных уровнях биологической организации. Что такое генетический код? Попытайтесь проследить путь от гена до признака организма на каком-либо примере. Что такое генотип и генофонд? Используя понятия о генофонде и мутагенезе попробуйте основать положения современной теории эволюции.
8. Какие теории эволюции вам известны? Раскройте их основные положения.
9. Каковы возможности и перспективы развития биотехнологии в сфере народного хозяйства и медицины? Если бы Вам пришлось принимать решение о финансировании какого-либо биотехнологического производства, какие доводы "за" и "против" имели бы для Вас значение (экономическая эффективность, потенциальные опасности для здоровья человека, энергоемкость, возможность безотходных технологий и т. п.), приведите примеры.
10. Расскажите об особенностях биологического вида Homo sapiens. Назовите признаки родства человека и животных. Какие особенности человека отличают его от животных? Объясните, каким образом осуществляются у человека основные функции организма и каковы механизмы их регуляции и интеграции в целостных реакциях. Сформулируйте понятия "личность" и "биологическая индивидуальность". Раскройте связи таких характеристик человека, как "психофизиологический тип" и "конституция". Чем определяется полиморфизм и политипия человеческой популяции?
11. Расскажите о физиологических основах сохранения жизнеспособности и здоровья человека, об основных типах патологических состояний и их предупреждении. Сформулируйте основные принципы сохранения здорового генофонда человеческой популяции, условия рождения и развития здорового потомства, назовите основные факторы риска. Какие черты общественного устройства, по Вашему, могут способствовать сохранению жизни на Земле и расцвету человеческой популяции? Попробуйте с биологической точки зрения на примере семьи, села, города спланировать условия здорового образа жизни.
12. Попробуйте обрисовать управляющий контур, связывающий в единое целое космические и биосферные явления и жизнедеятельность человека. Изложите известные Вам научные данные и Ваши представления о месте человека в эволюции Земли. Что такое ноосфера, каковы различные трактовки этого понятия?
13. Изложите современные представления о структуре и эволюции биосферы, соподчинении и взаимосвязи элементов в экосистемах. Какие виды биологических взаимоотношений Вы знаете? Объясните роль биологического многообразия в устойчивости экосистем. Каким образом живое на Земле участвует в геофизических и геохимических процессах? Назовите основные принципы природопользования. Попробуйте спланировать для Вашего региона мероприятия по охране природы.
14. Назовите биологические, медицинские и социальные аспекты взаимодействия человека со средой его обитания. Какие потребности и права человека Вы могли бы обосновать с биологической точки зрения?
15. Изложите основные концепции и законы современной биологии. Попробуйте проследить изменения биологического мировоззрения в связи с методологическими достижениями науки. Дайте примеры изменений в биосферных процессах и в жизни человека, связанных с успехами биологических наук.
4. Примерная тематика рефератов
1. Концепция самоорганизации как ключ к пониманию загадки жизни.
2. Проблемы клонирования.
3. Аспекты современной биотехнологии.
4. Особенности регуляции клеточного цикла.
5. Сущность мейоза.
6. Особенности транспорта веществ через клеточную мембрану.
7. Витамины.
8. Гормоны.
9. Антибиотики.
10. Производство белков.
11. Управление процессами жизнедеятельности.
12. Многообразие вирусов.
13. Экология и хозяйственное значение грибов.
14. Экология и практическое значение лишайников.
15. «Колба» Миллера и возможность абиогенного происхождения жизни.
16. Антидарвинизм.
17. Синтетическая теория эволюции.
18. Эволюция внеземных цивилизаций.
19. Общие представления о глобальном эволюционизме.
20. Экологическое разнообразие современного человека.
21. Концепции происхождения человека.
22. Человек – феномен природы.
23. Живой мир и экология.
24. Деятельность человека и окружающая среда.
25. Агроэкосистемы и их особенности.
26. Место популяции в общей структуре биологических систем.
27. Загрязнение окружающей среды.
28. Проблемы отходов.
29. Парниковый эффект.
30. Разрушение «озонового слоя».
31. Кислотные дожди.
32. Деградация почвенного покрова.
33. Деградация растительного покрова.
34. Деградация животного мира.
5. Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу:
1. Предмет, задачи, методы общей биологии с основами экологии. Место биологии в системе наук.
2. Понятие живой системы. Общие свойства живого.
3. Уровни организации живого (элементарная единица, элементарное явление каждого уровня). Человек в системе живого.
4. Структурно-функциональная организация живого. Формы жизни. Клетка – элементарная единица организации живого. Гипотезы возникновения клетки.
5. Строение клетки: цитоплазма, ядро (понятие о прокариотах и эукариотах), органоиды, включения.
6. Хромосомы как носители наследственной информации: форма, строение, количество. Аутосомы, половые хромосомы. Правила хромосомных наборов.
7. Нуклеиновые кислоты в клетке (ДНК, иРНК, рРНК, тРНК), их химическое строение и значение в жизни клетки.
8. Жизненный цикл клетки. Способы деления клеток. Митоз (поведение хромосом в митозе) и его биологическое значение. Влияние физических нагрузок на митотическую активность тканей. Зависимость продолжительности клеточного цикла от специализации клеток.
9. Клетка как открытая система. Понятие о метаболизме как взаимосвязи процессов ассимиляции и диссимиляции. Понятие об авто - и гетеротрофах.
10. Движение как свойство живого. Роль и типы движений у растений и животных Значение развития тонкой моторики рук в онтогенезе человека.
11. Биологическое значение дифференциации клеток многоклеточного организма. Понятие ткани, виды тканей в организме человека. Функциональное значение тканей. Движение как функция мышечной ткани.
12. Размножение как свойство живого. Виды размножения в природе. Биологическое значение полового размножения в эволюции живого.
13. Понятие о гаметогенезе (ово - и сперматогенез). Значение мейоза в гаметогенезе. Биологическое значение оплодотворения.
14. Раздельнополость, половой диморфизм в природе. Гермафродитизм. Биологический и социальный аспекты репродукции человека.
15. Понятия наследственности и изменчивости. Общие понятия о наследственном материале: ДНК, ген, генетический код. Современная теория гена. Свойства гена.
16. Кодирование и реализация наследственной информации, синтез белка в клетке.
17. Основные понятия генетики: ген, генотип, фенотип, аллельные гены, гомо - и гетерозигота, доминантные, рецессивные признаки.
18. Взаимодействие генов. Закономерности наследования признаков при моногибридном скрещивании: законы единообразия и расщепления.
19. Взаимодействие аллельных генов: полное, неполное доминирование, плейотропия, множественное действие генов (группы крови), сверх- кодоминирование.
20. Закон независимого наследования признаков при дигибридном скрещивании.
21. Полное и неполное доминирование. Расщепление по фенотипу и генотипу во втором гибридном поколении при полном и неполном доминировании. Плейотропия (на примере человека).
22. Анализирующее скрещивание. Закономерности наследования, выявляемые при анализирующем скрещивании.
23. Понятие о сцеплении генов. Группы сцепления, количество их у человека. Нарушения сцепления генов и их последствия в онтогенезе человека.
24. Методы генетики человека. Генетика, медицина, спорт.
25. Наследование пола и признаков, сцепленных с полом у человека. Закономерности проявления признаков, сцепленных с полом (гемофилия, дальтонизм, гипертрихоз).
26. Изменчивость и ее виды (модификационная, мутационная, комбинативная). Мутагенные факторы среды и здоровье человека.
27. Взаимодействие неаллельных генов. Понятие о комплементарности, полимерии. Проявление полимерного наследования у человека.
28. Понятие об онтогенезе. Типы и периодизация онтогенеза.
29. Эмбриональное развитие: образование зиготы, дробление, гаструляция, закладка осевых органов.
30. Взаимоотношения организма матери и плода в дородовом периоде онтогенеза.
31. Закономерности постнатального онтогенеза человека. Периодизация постнатального (послеродового) онтогенеза. Взаимоотношения роста и дифференцировки тканей в процессе развития.
32. Движение и интеллект как соотношение биологического и социального в онто - и филогенезе.
33. Восстановительные процессы в организме человека. Регенерация органов и тканей как проявление развития. Влияние физических нагрузок на процессы регенерации.
34. Понятие о гомеостазе. Проблемы трансплантации. Гомеостаз и явления тканевой несовместимости.
35. Старость как закономерный этап онтогенеза. Гипотезы, механизмы, морфофизиологические проявления старения.
36. Продолжительность жизни в природе (растения, животные). Проблемы геронтологии. Движение и долголетие.
37. Биогенетический закон. Доказательство закона в онтогенезе человека.
38. Возникновение и развитие жизни на Земле (общепринятые гипотезы).
39. Экология – наука о взаимоотношениях организма и среды. Основные среды жизни: водная, наземно-воздушная, почва. Особенности адаптации организмов к различным средам жизни.
40. Факторы среды. Абиотические факторы: свет, влажность, температура, излучение. Проблемы адаптации организма к абиотическим факторам среды.
41. Свет: роль света в жизни растений и животных.
42. Вода: роль воды в жизни наземных организмов. Экологические группы организмов, зависящие от количества воды в природе.
43. Температура: специфика адаптации растений и животных к изменениям температуры в окружающей среде. Способы регуляции температуры тела у животных. Адаптация организма человека к экстремальным температурам. Проблемы адаптации к смене климатических зон в спорте.
44. Время как экологический фактор в жизни растений и животных. Цикличность физиологических функций организмов. Экологические группы организмов по типу суточной активности. Сезонные ритмы жизни.
45. Человек и время. Проявление суточных, сезонных ритмов в жизни человека. Проблемы адаптации к смене часовых поясов в спорте.
46. Формы биотических отношений в природе. Паразитизм как биологический феномен. Человек как вариант паразитоценоза. Экологические адаптации паразитов. Меры профилактики паразитарных и инфекционных заболеваний в спорте.
47. Надорганизменные уровни существования живого. Понятие о популяции в экологии. Показатели жизнеспособности популяции. Структура популяций. Последствия нарушения человеком природных связей в популяциях.
48. Популяционный уровень существования человека: рождаемость, смертность, плотность населения как показатель жизнеспособности популяций человека.
49. Экосистемы. Структура экосистем. Принципы взаимоотношения организмов в экосистеме.
50. Экологическая дифференциация человечества. Понятие об экологических типах людей. Экстремальные зоны Земли и человек.
51. Понятие о биогеоценозе. Биологический круговорот, пищевые цепи в биогеоценозе: продуценты, консументы, редуценты.
52. Антропогенные экосистемы как результат технического прогресса человечества. Город и человек – плюсы и минусы городской среды обитания.
53. Биосфера – глобальный уровень существования живого. Структура и функции живого вещества в биосфере.
54. Эволюция биосферы. Понятие о микро - и макроэволюции. Популяция – единица эволюции. Многообразие живого как результат макроэволюции. Эры развития жизни.
55. Человек как качественный этап макроэволюции. Доказательства животного происхождения человека (эмбриологические, морфофизиологические, биохимические, палеонтологические и др.). Морфофизиологические предпосылки выхода человека в социальную среду: стадный образ жизни приматов, конечности хватательного типа, развитие мозга.
56. Этапы антропогенеза: древнейшие, древние и люди современного типа.
57. Расы как эколого-этнические типы людей. Несостоятельность расизма как теории антропогенеза.
58. Основные положения теории Ч. Дарвина о движущих силах эволюции на Земле (элементарные эволюционные факторы).
59. Люди как объект действия элементарных эволюционных факторов. Популяционная структура человечества. Генетический полиморфизм человечества. Генетический груз.
60. Главные направления и пути эволюции живого: ароморфоз, идиоадаптация, биологический прогресс и регресс, дегенерация.
61. Синтез дарвинизма и генетики в современной науке.
62. Ноосфера как этап развития биосферы. Перспективы и опасности воздействия человека на биосферу. 63. Проблемы загрязнения и охраны окружающей среды.
64. Биосфера и космос. Освоение космического пространства как возможность выхода человека в другую экологическую среду.
65. Окружающая среда и здоровье человека.
III. Распределение часов курса по темам и видам работ
Очная форма обучения
№ п/п | Наименование разделов и тем курса | Всего (часов) | Аудиторные занятия (час) | Самостоя-тельная работа | |
В том числе | |||||
лекции | лпз | ||||
1 | Живые системы. Содержание, предмет и задачи биологии и экологии. Методы биологических и экологических сследований. | 29 | 6 | 8 | 15 |
2. | Физиология и экология человека. Экология человека как интегральное научное направление. Основные характеристики демографической ситуации. Рост народонаселения и возможности биосферы. | 29 | 6 | 8 | 15 |
3 | Экология и охрана природы. Организм и среда. Гомеостаз и адаптация. Экосистемы и биосфера, их структура, динамика, устойчивость. Понятие о среде обитания и экологических факторах. Популяции. Происхождение и эволюция биосферы. Глобальные проблемы окружающей среды. Изменение состава атмосферы и климата. Структура гидросферы. Загрязнение природных вод. Истощение и загрязнения почвы. Природоохранное законодательство, нормативное обеспечение деятельности, международное сотрудничество в области охраны окружающей среды. | 62 | 18 | 8 | 36 |
Итого | 120 | 30 | 24 | 66 |
Заочная форма обучения
№ п/п | Наименование разделов и тем курса | Всего (часов) | Аудиторные занятия (час) | Самостоя-тельная работа | |
В том числе | |||||
лекции | семинар-ские занятия | ||||
1 | Живые системы. Содержание, предмет и задачи биологии и экологии. Методы биологических и экологических сследований. | 29 | 2 | - | 27 |
2 | Физиология и экология человека. Экология человека как интегральное научное направление. Основные характеристики демографической ситуации. Рост народонаселения и возможности биосферы. | 30 | 2 | 2 | 26 |
3 | Экология и охрана природы. Организм и среда. Гомеостаз и адаптация. Экосистемы и биосфера, их структура, динамика, устойчивость. Понятие о среде обитания и экологических факторах. Популяции. Происхождение и эволюция биосферы. Глобальные проблемы окружающей среды. Изменение состава атмосферы и климата. Структура гидросферы. Загрязнение природных вод. Истощение и загрязнения почвы. Природоохранное законодательство, нормативное обеспечение деятельности, международное сотрудничество в области охраны окружающей среды. | 46 | 2 | 2 | 42 |
Итого | 120 | 6 | 4 | 110 |
IV. Форма итогового контроля
Экзамен в 1 семестре для студентов очной формы обучения и во 2 семестре для студентов заочной формы обучения.
V. Учебно-методическое обеспечение курса
1. Рекомендуемая литература (основная):
1. Горелов, : учебник для вузов – М.: Академия, 2007. – 398 с.
2. Пехов, с основами экологии: Учебник для вузов – СПб.: Лань, 2004. – 687 с.
2. Рекомендуемая литература (дополнительная):
1. Булатов, экология: дифференциация и целостность: аналитический обзор – Новосибирск: издательство ГПНТБ, 2001. – 115 с.
2. Потапов, с основами экологии животных: Учебное пособие для вузов. – М.: Академия, 2001. – 291 с.
3. Ботаника с основами экологии: Учебное пособие для вузов / , , . – М.: Просвещение, 1979. – 320 с.
4. Тупикин, биология с основами экологии и природоохранной деятельности: Учебное пособие для среднего профессионального образования. – М.: Академия, 2004. – 377 с.
3. Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ, диафильмов, кино - и телефильмов, мультимедиа и т. п., название и координаты поиска.
Набор CD-, DVD-дисков и видеокассет по темам дисциплины («Биосфера», «Состояние окружающей природной среды», «Биоразнообразие» и др.), тестовые задания для текущего и промежуточного контроля знаний студентов.
Специализированная биоэкологическая лаборатория. Коллекция чучел птиц и млекопитающих, влажные препараты биологических объектов, мультимедийный проектор с ноутбуком, компьютерный класс.
