Основы экологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Саратовский государственный университет имени

Географический факультет

УТВЕРЖДАЮ

___________________________

"__" __________________2010 г.

Рабочая программа дисциплины

ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ

Направление

022000 Экология и природопользование

Профиль подготовки

Природопользование

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

очная

Саратов,

2010 год

1. Цели освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины «Основы экологии» состоит в изучении и понимании взаимоотношений между живыми организмами и средой их обитания, а также формировании у студентов понятийного аппарата по экологии, ознакомление их с главными концепциями и принципами науки.

2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина читается на 2 курсе и входит в состав профессионального цикла. Она логически и содержательно-методически связана с дисциплинами «География», «Учение о биосфере и биоразнообразие Земли», «Биология», «Почвоведение» и др.

Дисциплина дает объяснение многообразию взаимоотношений организмов и их отношений к условиям среды. Она является основой для изучения некоторых других дисциплин: «Основы природопользования», «Устойчивое развитие», «Экономика природопользования», «Экологический мониторинг».

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Основы экологии»

ОК – 1. Владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

ОК – 2. Уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь;

ОК – 3. Понимать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности.

ОК – 13. Владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией

ПК – 1. Обладать базовыми знаниями в области фундаментальных разделов математики в объеме, необходимом для владения математическим аппаратом экологических наук, для обработки информации и анализа данных по экологии и природопользованию;

ПК – 2 (частично). Обладать базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, химии и биологии в объёме, необходимом для освоения физических, химических и биологических основ в экологии и природопользовании;

ПК – 3. Иметь профессионально профилированные знания и практические навыки в общей геологии, теоретической и практической географии, общего почвоведения и обладать способностью их использовать в области экологии и природопользования;

ПК – 4. Иметь базовые общепрофессиональные (общеэкологические) представления о теоретических основах общей экологии, геоэкологии, экологии человека, социальной экологии, охраны окружающей среды;

ПК – 5. Знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении;

ПК – 9. Знать теоретические основы биогеографии, экологии животных, растений и микроорганизмов; владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной экологической информации и использовать теоретические знания на практике;

ПК – 14 (частично). Знать теоретические основы геохимии и геофизики окружающей среды

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

  теоретические основы и базовые представления основных разделов общей экологии;

  основные этапы исторического развития экологии как науки.

  свойства и принципы функционирования организмов, популяций, сообществ и экосистем.

  разнообразие экологических систем.

  новейшие научные данные о пределах устойчивости биосферы и глобальных экологических изменениях и т. п.

Уметь:

  излагать и критически анализировать базовую общепрофессиональную информацию.

  применять экологические методы исследований при решении типовых профессиональных задач.

  - собирать и анализировать экологическую информацию.

Владеть:

  навыками самостоятельной работы со специализированной литературой;

  методами и способами программных экологических наблюдений природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира.

4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц (108 часов).

№ п/п	Раздел дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Формы промежуточной аттестации (по семестрам)
Лекции	Семинары	практические	Самостоятельная работа
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Тема 1. Становление и история развития экологии. Лекция 1. Введение Предмет и задачи экологии. Основные понятия и системность экологии.	4	1	2			3	устный и письменный контроль
2	Тема 2 Аутэкология. Лекция 2 Уровни биологической организации и развитие организма как живой целостной системы.	4	2	2	2		3	устный и письменный контроль
3	Лекция 3 Системы организмов и биота Земли. Факторы среды. Основные принципы аутэкологии.	4	3	2			3	устный и письменный контроль
4	Лекция 4. Адаптации к абиотическим факторам.	4	4	2	2		5	устный и письменный контроль
5	Лекция 5 Типы стратегии жизни организмов.	4	5	2			3	устный и письменный контроль
6	Лекция 6. Связи организмов в экосистемах. Экологическая ниша организмов.	4	6	2	2		4	устный и письменный контроль
7	Тема 3. Дэмэкология Лекция 7. Популяционные законы. Возрастная и половая структуры популяций. Пространственная и этологическая структуры популяций.	4	7	2			6	устный и письменный контроль
8	Лекция 8. Динамика популяций. Популяции синантропных видов.	4	8	2	2		4	устный и письменный контроль
9	Тема 4. Синэкология. Лекция 9 Трофическая структура биоценозов. Видовая и пространственная структуры биоценозов.	4	9	2			4	устный и письменный контроль
10	Лекция 10. Закономерности саморегуляции биоценозов, экологическое дублирование. Биоразнообразие	4	10	2		2	4	устный и письменный контроль
11	Тема 5. Экологические системы. Лекция.11. Концепция экосистемы. Разнообразие экосистем. Динамика экосистем.	4	11	2			4	устный и письменный контроль
12	Лекция 12 Системный подход и моделирование в экологии.	4	12	2		2	4	устный и письменный контроль
13	Тема 6. Биосфера. Лекция 13. Структура и границы биосферы. Живое вещество биосферы.	4	13	2			6	устный и письменный контроль
14	Лекция 14. Основные направления эволюции биосферы.	4	14	2	2		4	Опрос, тестирование, реферат
15	Лекция 15. Ресурсы биосферы. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы.	4	15	2		1	6	Опрос, тестирование, реферат
Всего:	30	10	5	63	Зачет

Тема 1. Становление и история развития экологии.

Введение. Предмет и задачи экологии. Понятие «экология». Предмет и объект экологии. Состав и задачи экологии. Значение экологического образования.

Основные понятия и системность экологии. Экосистема как основная таксономическая единица экологии. Понятия: «биогеоценоз», «биотоп», «популяция», «сообщество». Различия понятий «экосистема» и «геосистема». Общие положения теории систем: виды систем (замкнутые, закрытые, открытые); прямые и обратные (положительные, отрицательные) связи в системах. Эмерджентность – универсальное свойство экосистем. Энергетические процессы в экосистемах: первое и второе начала термодинамики; энтропия и негэнтропия. Коммонера.

Этапы исторического развития экологии как науки. Предтечи экологии: вклад в экологию К. Линнея, , значение работ Т. Мальтуса для экологии, А. Гумбольдт как эколог, вклад в развитие экологии Ч. Дарвина, К. Рулье, , Э. Геккеля. Суть дедуктивно-гипотетического подхода в экологии. «Золотой век» теории экологии. Наиболее важные теоретические достижения экологии в первой половине ХХ века. Современная экология. Основное отличие представлений современных экологов от взглядов ученых периода «золотого века». Понятия: «органицизм», «биологическое пространство», «биологическое время», «универсальная методология экологии».

Тема 2. Аутэкология.

Состав клетки и обмен веществ. Состав клетки организма. Пластический обмен веществ, энергетический обмен веществ.

Уровни биологической организации и развитие организма как живой целостной системы. Главные уровни организации жизни – ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (биоценоз). Понятие «организм». Автотрофные и гетеротрофные организмы. Продуценты, консументы, редуценты. Метаболизм организмов: ферменты, коферменты, витамины. Онтогенез и стадии его развития у животных и растений. Филогенез.

Системы организмов и биота Земли. Высшие таксоны систематики империи клеточных организмов (надцарства: прокариоты, эукариоты; царства, подцарства). Понятие биоты Земли.

Факторы среды. Классификация факторов среды. Отличие факторов-условий и факторов-ресурсов. Факторы-ресурсы. Свет. Значение лучей различной длины в жизни растений и животных. Значение интенсивности света. Фотосинтетическая активная радиация. Индекс листовой поверхности. Экологическая роль невидимых лучей. Вода как фактор-ресурс. Диоксид углерода как прямой и косвенный экологический фактор. Макро - и микроэлементы в питании растений и животных. Взаимообусловленность и содержание кислорода в водных экосистемах. Пространство как фактор-ресурс. Сравнение растительных и животных организмов как пищевых ресурсов. Факторы-условия: температура, относительная влажность воздуха, рН воды и почвы, засоление воды и почвы как экологический фактор, течения, загрязняющие вещества.

Основные принципы аутэкологии. Принцип экологического оптимума. Зоны оптимума, пессимума, критические точки и их значения в жизни организмов. Зависимость величины энергозатрат организмов от степени благоприятности природных условий. Эврибионтные и стенобионтные организмы. Экологическая валентность. Принцип индивидуальности экологии видов. Экологические группы. Континуум и его типы: экоклин и экотон. Принцип лимитирующих факторов. Закон минимума Ю. Либиха. Суть принципа лимитирующих факторов. Ограничивающие факторы в отдельных ландшафтных зонах и в водных экосистемах.

Адаптации к абиотическим факторам. Определение понятия. Адаптивные комплексы. Примеры адаптаций: эктотермные и эндотермные организма; биоритмы, фотопериодизм, ксерофиты, адаптации животных к дефициту кислорода и др. Жизненные формы растений и животных.

Типы стратегии жизни (поведения) организмов. «r-отбор» и «К-отбор». Система типов стратегий Раменского – Грайма, треугольник Грайма. Первичные типы стратегий как r- и К-стратегии (организмы типов С, S и R). Вторичные типы стратегий, пластичность стратегий. Особенности стратегий культурных растений и животных.

Связи организмов в экосистемах. Экологическая ниша организмов.

Взаимосвязи организмов (трофические, топические, форические, фабрические). Взаимоотношения организмов: симбиоз, хищничество и паразитизм (различия в образе жизни и адаптациях), конкуренция, комменсализм, аменсализм, нейтрализм. Экологическая ниша как многомерное явление. Различия экологических ниш у растений и животных. «Правило конкурентного исключения» .

Тема 3. Демэкология.

Общая характеристика популяции. Определение популяции. Взаимоотношения в популяции. Статические показатели популяций (численность, плотность, показатели структуры).

Популяционные законы. Возрастная и половая структуры популяций. Понятия: «размер популяции», «сопротивление среды», «биотический потенциал», Возрастная, половая структуры популяций.

Пространственная и этологическая структуры популяций. Типы распределения особей популяции в пространстве (случайное, групповое, регулярное).

Динамика популяций. Динамические характеристики популяций. Кривые выживания. Модели роста популяций. Регуляция плотности популяции.

Популяции синантропных видов.

Тема 4. Синэкология.

Трофическая структура биоценозов. Пищевые цепи и сети. Экологические пирамиды. Закономерности трофического оборота в биоценозе.

Видовая и пространственная структуры биоценозов. Видовое разнообразие; α – разнообразие, β – разнообразие. Количественное соотношение числа видов между собой. Доминантные виды, «второстепенные» виды. Обилие вида. Степень доминирования. Консорция. Ярусное строение в фитоценозе, мозаичность.

Закономерности саморегуляции биоценозов, экологическое дублирование.

Биоразнообразие. Аллогенные и автогенные процессы, способствующие биоразнообразию на внутривидовом, межвидовом и биосферном уровнях. Биологическая регуляция окружающей среды.

Тема 5. Экологические системы.

Концепция экосистемы. Функциональные блоки экосистемы. Классификация экосистем. Пищевые цепи. Детрит в экосистеме. Биологическая продукция и запас биомассы. Связь биоразнообразия с функциональными параметрами экосистемы.

Разнообразие экосистем. Фототрофные естественные экосистемы: лес и озеро. Фототрофные экосистемы океана. Хемоавтотрофные экосистемы рифтовых зон. Гетеротрофные и автотрофно-гетеротрофные естественные экосистемы. Сельскохозяйственные экосистемы; городские экосистемы. Биомы.

Динамика экосистем. Классификация изменений экосистем. Циклические изменения экосистем. Первичные автогенные сукцессии и климакс. Модели автогенных сукцессий. Гетеротрофные сукцессии. Вторичные автогенные (восстановительные) сукцессии. Аллогенные сукцессии. Природная и антропогенная эволюции экосистем. Адвентивизация биосферы.

Системный подход и моделирование в экологии. Системные принципы: целостность, структурность, взаимозависимость, иерархичность. Понятие модели и требования к ней. Этапы моделирования. Виды моделей по составу построения и характеру объекта отображения.

Тема 6. Биосфера.

Структура и границы биосферы. Атмосфера, литосфера, гидросфера, магнитосфера.

Живое вещество биосферы. Биомасса растений, животных и бактерий. Распределение плотности живого вещества на суше и в пределах гидросферы. Биогеохимические циклы. Основные направления эволюции биосферы.

Основные направления эволюции биосферы.   Вернадского о биосфере. Сопряженная эволюция (коэволюция) и групповой отбор. Регулирующее воздействие биоты на окружающую среду.

Ресурсы биосферы. Природные ресурсы и их классификация.

Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы. Понятие. Взгляды Терьер де Шардена и на ноосферу.

5. Образовательные технологии

При реализации учебной работы в форме лекций используются различные формы визуализации наглядного материала (мультимедийные презентации MS Power Point, таблицы, материалы периодической печати ).

При проведении семинарских занятий в рамках разделов курса «Основы экологии» применяется система устных докладов подготовленных студентами в ходе самостоятельной работы в течение семестра. Краткие сообщения по актуальным проблемам науки, выполняются на основании изучения студентами современных научных периодических изданий. Предпочтение отдается реферируемым журналам РАН и др. изданиям. Доклады завершаются дискуссией по основным вопросам, затронутым в устных сообщениях.

При проведении практических занятий в рамках изучения разделов курса студенты знакомятся со структурой и границами биосферы, пищевыми цепями. С продовольственными ресурсами Мирового океана, его частей и продовольственными ресурсами агрофитоценозов.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Самостоятельная работа обучающихся проводится в форме изучения дополнительной литературы, в том числе периодических научных реферируемых изданий.

По результатам данной работы выполняются рефераты и устные доклады на семинарских занятиях с последующим их обсуждением.

Темы рефератов:

1. Значение экологического образования.

2. Общие положения теории систем: виды систем.

3. Коммонера.

4. «Золотой век» теории экологии.

5. Современная экология.

6. Главные уровни организации жизни – ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (биоценоз).

7. Факторы среды. Факторы-условия

8. Основные принципы аутэкологии.

9. Адаптации к абиотическим факторам.

10. Типы стратегии жизни (поведения) организмов.

11. Связи организмов в экосистемах. Экологическая ниша организмов.

12. Популяционные законы.

13. Пищевые цепи и сети. Экологические пирамиды.

14. Видовая и пространственная структуры биоценозов.

15. Биологическая регуляция окружающей среды.

16. Фототрофные естественные экосистемы.

17. Природная и антропогенная эволюции экосистем. Адвентивизация биосферы.

18. Основные направления эволюции биосферы.

19.  Вернадского о биосфере. Сопряженная эволюция (коэволюция) и групповой отбор.

20. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы.

Практические работы к разделу «Биосфера»:

1. Живое вещество биосферы.

2. Пищевые цепи биосферы.

3. Продовольственные ресурсы Мирового океана и его частей.

4. Продовольственные ресурсы агрофитоценозов.

Перечень тем семинарских занятий:

1. Значение экологического образования.

2. Становление и история развития экологии.

3. Факторы среды: факторы – условия.

4. Факторы среды: факторы – ресурсы.

5. Адаптации организмов к абиотическим факторам.

6. Экологические системы и их разнообразие.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

1. , Передельский . Ростов-на-Дону: Феникс. 2008.

2. Страхова и природопользование. Уч. пособие. Ростов-на-Дону: Феникс. 2007.

3. Экология: / под ред. Проф. . Серия "Учебный курс" Ростов н/Д: Издательский центр "Март", 2002. – 640 с.

4. , Передельский Изд. 8-е. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 576с.

5. , Наумова общей экологии: учебное пособие /Под ред . – М.: Университетская книга, 200с.

6. Эклогические основы природопользования: учебник / . - 2-е изд., испр. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 20

7. Экология и природопользование в России: энцикл. слов. / ; ред. совет: [и др.]; Музей землеведения МГУ им. М. В. Ломоносова, Ин-т фундамент, проблем биологии РАН. - М.: Acadcmia, 20

8. Экология и природопользование: учеб. пособие / , . - Ростов н/Д: Феникс, 20

б) дополнительная литература:

1. Экология и природопользование: учеб. пособ./ . - Калининград: [б. и.], 19с

2. Сладкопевцев экологии: учеб. Пособие. – М.,1992.-132с.

3. Владимиров A. M., , Орлов окружающей среды. Л. :Гидрометеоиздат, 1991.

4. и др. Экология атмосферы крупного промышленного центра в условиях сложного рельефа. Изд-во Сарат. ун-та.2004.

5. , , Фомина аспекты загрязнения воздуха в Саратове. Изд-во Сарат. ун-та. 1998.

6. Геоэкология и природопользование: учеб. для вузов / . - М.: Дрофа, 20

7. Геоэкология и природопользование: учеб. пособие / . - М.: Академия, 20

8. Геоэкология: учеб. пособ. для студентов, обучающихся по направлению "Экология и природопользование" и экол. спец. / , . - М.; Ставрополь: Илекса: Сервисшкола, 20с.

9. Экология, охрана природы. Законы, кодексы, платежи. Показатели, нормативы, Госты. Экологическая доктрина. Киотский протокол. Термины и понятия. Экологическое право: учеб. пособие / . - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 20

10. Экология и природопользование в России: энцикл. слов. / ; ред. совет: [и др.]; Музей землеведения МГУ им. , Ин-т фундамент, проблем биологии РАН. - М. : Academia, 20

11. Розанов экология – СПб.: Изд-во "Лань", 2001. – 288с.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. http://*****/issues. asp? id=7781 - Доклады Академии наук.

2. http://*****/issues. asp? id=7795&selid=674723 - Журнал общей биологии

3. http://*****/issues. asp? id=7809&selid=650269 - Зоологический журнал.

4. http://*****/issues. asp? id=7823 - Известия РАН. Серия биологическая.

5. http://*****/publishing/nature. aspx - Природа.

6. http://*****/issues. asp? id=7753 - Успехи современной биологии.

7. http://*****/issues. asp? id=8276 – Экология.

8. http://*****/news - Элементы. Сайт новостей фундаментальной науки.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

1. Литературные источники, тексты лекций, тематические словари.

2. Плакаты с тематическими графиками

3. Материалы периодической печати.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки 022000 «Экология и природопользование» и профилю Природопользование

Авторы:

к. г.н. доцент кафедры физической географии и ландшафтной экологии географического факультета СГУ

Программа одобрена на заседании кафедры физической географии и ландшафтной экологии от _____________2010 года, протокол № ________

Подписи:

Зав. кафедрой физической географии

и ландшафтной экологии д. г.н., профессор

Декан географического факультета,

д. г.н.