Министерство образования Российской Федерации
Кемеровский государственный университет
Физический факультет
«Утверждаю»
Первый проректор КемГУ
________________проф. П.
«_____» ___________ 2002 г.
Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А
по Э к о л о г и и
для специальности 010400 – Физика
Физический факультет
зачет - 1 семестр
курс - 3
семестр – 1
лекции – 36 часов
контрольные занятия (зачет) – 22 часа
консультации - 12 часов
Всего часов - 70
Составитель – д. т.н., профессор А.
Кемерово
2002 г.
Рабочая программа обсуждена на заседании Совета физического факультета.
Протокол №___ от «____» ___________2002 г.
Председатель Совета, декан физического факультета
________________ доцент Н.
Одобрено методической комиссией физического факультета.
Протокол №____от «____» ___________2001 г.
Председатель ____________________________ доц. Л.
1. Пояснительная записка
Жизнь человека, существование цивилизации на Земле неразрывно связаны с природными условиями. Успехи научно-технической революции, поначалу воспринятые как торжество человеческого разума, в конечном счете породили глобальные проблемы, основные из которых уже привели к угрозе всеобщего экологического кризиса, угрожающего самой жизни на Земле. По этой причине знание основ экологии как комплексной научной дисциплины необходимо каждому человеку. Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к подготовке студентов по специальности 010400 физика и федерального компонента программы высшего профессионального образования (ЕН. Ф.06).
Целью и задачами курса является получение студентами знаний о составе и структуре экосистем и биосферы в целом и протекающих в них процессах, о взаимодействии человека и биосферы и влияние человеческой деятельности на состояние биосферы, глобальных проблемах развития человечества и их экологических аспектах, принципах рационального использования природных ресурсов и охраны природы, основах экономики природопользования и экологического права, экозащитной технике и технологиях, принципах устойчивого развития и направлениях международного сотрудничества в области устойчивого развития мирового сообщества и охраны окружающей среды. Этими целями и задачами определяется и содержание курса.
Экология изучается на 3 курсе физического факультета в течение 1 семестра. Учебный процесс включает лекционные занятия (36 часов), консультации (12 час) и контрольные занятия – зачет (22 часа). Форма контроля знаний – зачет.
2. Тематический план
№ | Темы | Всего часов | Из них лекции | Самостоя- тельная работа |
1 | Предмет экологии | 8 | 4 | 4 |
2 | Биосфера. | 12 | 6 | 6 |
3 | Экосистема. | 8 | 4 | 4 |
4 | Естественные экосистемы. | 10 | 5 | 5 |
5 | Социоприродные экосистемы | 10 | 5 | 5 |
6 | Нарушение среды обитания в результате человеческой деятельности. Глобальные проблемы современности. | 12 | 6 | 6 |
7 | Охрана природы. Стратегии устойчивого развития. | 12 | 6 | 6 |
3. Содержание дисциплины
1. Содержание лекционного курса.
Тема 1. Предмет экологии.
Определение экологии как науки. Краткая история становления экологии. Общие определения биосферы и экосистемы. Взаимодействие человека и природы. Современные глобальные проблемы и их экологический аспект. Экологические проблемы России. Основные понятия экологии и экологические положения («законы») Б. Коммонера как основа рационального природопользования. Структура экологии.
Тема 2. Биосфера.
Структура и состав биосферы. Аксиома Вернадского о биосфере. Состав и природа элементов биосферы и системообразующие отношения между ними. Функции живого вещества: энергетическая функция, концентрационная функция, средообразующая функция, деструктивная функция. Природные ландшафты и их структура. Природно-хозяйственные системы. Основные биосферные циклы веществ: цикл воды, цикл углерода, цикл кислорода, цикл азота, цикл фосфора. Закон сохранения (бережливости) К. Бэра. Синергетика биосферы. Динамика популяций. Принцип экологической эквивалентности. Биологическая стабилизация окружающей среды.
Тема 3. Экосистема.
Общая характеристика и состав экосистемы. Пищевые цепи и пищевые сети. Типы экосистем. Распределение солнечной энергии в экосистеме. Биологическая продуктивность экосистемы и ограничивающие ее факторы. Экологические пирамиды. Почва, разнообразие почв.
Тема 4. Естественные экосистемы.
Понятие экологического равновесия. Горизонтальные взаимоотношения организмов: конкуренция и взаимопомощь. Сигнальные взаимоотношения между организмами. Причины, нарушающие стабильность популяций. Экологические ниши, фундаментальные и реализованные экологические ниши. Типы поведения организмов. Вертикальные взаимоотношения между организмами. Биологическое разнообразие. Экологические сукцессии, обусловленные внутренними факторами. Экологические сукцессии, обусловленные внешними факторами. Биологическая индикация. Последствия вмешательства человека в экологическое равновесие. Естественные экосистемы России (лесные, степные, луговые, тундры, болотные, горные, пустынь, морские, пресноводные), их характеристики, принципы рационального их использования.
Тема 5. Социоприродные экосистемы.
Место человечества в биосфере. Материальная и духовная культура в социоприродной экосистеме. Состояние человека как отражение состояния экосистемы. Сельскохозяйственные экосистемы: общая характеристика, почва как главный ресурс агроэкосистемы, обработка почв, контроль сорняков, насекомых-вредителей и болезней, основные подходы к выращиванию растений, экология животноводства, сельскохозяйственное загрязнение. Городские и промышленные экосистемы: общая характеристика, промышленное загрязнение среды, общие подходы к уменьшению наносимого ими вреда и примеры их реализации, растения в городе, квартира как экосистема.
Тема 6. Нарушение среды обитания в результате человеческой деятельности. Глобальные проблемы современности.
Зональные типы экологической дестабилизации ландшафтов России: зона тундры, зона тайги, зона смешанных и широколиственных лесов, лесостепная и степная зоны, аридные зоны. Экологические последствия горнопромышленной деятельности. Экологическая обстановка в городах и промышленных центрах. Экологическая обстановка в районах крупных энергетических объектов. Экологическое воздействие транспортных систем. Экологическая обстановка в районах сельскохозяйственной деятельности. Мировой океан как уязвимое звено биосферы. Источники и экологические последствия глобальных проблем: роста населения, нехватки продовольствия и питьевой воды, исчерпания традиционных ресурсов для промышленного производства и энергетики, антропогенные воздействия на атмосферу (кислотные осадки, парниковый эффект, нарушение озонового экрана) и мировой океан, загрязнения окружающей среды твердыми отходами и разрушения природных ландшафтов. Состояние окружающей среды и здоровье человека.
Тема 7. Охрана природы. Стратегии устойчивого развития.
Охрана природы и рациональное природопользование. Популяционно-видовой уровень охраны. Охрана экосистем. Особо охраняемые территории. Экологический мониторинг: аэрокосмический мониторинг, компьютерная технология обработки и анализа материалов дистанционных съемок, методы и критерии оценки состояния окружающей среды, санитарно-гигиенические показатели, экологические критерии, оценка степени антропогенных изменений природной среды. Общие стратегии построения общества устойчивого развития. Пути развития энергетики, энергосбережение. Ресурсосбережение. Пути решения продовольственной проблемы и обеспечения человечества питьевой водой. Уменьшение загрязнения окружающей среды. Регулирование роста народонаселения. Отказ от потребительского подхода. Международное сотрудничество в охране окружающей среды. Национальная и экологическая безопасность России.
Учебно-методические материалы
Основная литература:
1. М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., стер. = СПБ: Химия, 1998.
2. Одум. Ю. Экология, в 2-х т. М.: мир, 1986.
3. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. – М.: Мир, 1993.
4. Введение в экологию. Под ред. Ю. А. Казанского. - М.: ИздАт, 1992.
Дополнительная литература:
1. И. Живое вещество. - М.: Наука, 1978.
2. Среда нашего обитания. В 4-х кн. – М.: Мир, 1995.
3. Эволюция биоэнергетических процессов. = М.: Мир, 1978.
4. Н. Основы экологии. – Минск: Универсiтэцкае, 1998.
5. М. Эволюция биосферы. – М.: Наука, 1979.
6. Мэрион Дж. Б. Общая физика с биологическими примерами. – М.: Высшая школа, 1986.
7. Б. Концепция устойчивого развития // Русское географическое общество: Новые идеи и пути. – СПб, 1995.
8. И., И. Шанс на выживание. Экология и научно-технический прогресс. – М.: Наука,1992.
9. и др. . За пределами роста. – М.: Наука, 1994.
10. А., Г., Г. Химия и химическая технология в решении глобальных проблем. – М.: Химия, 1988.
5. Контрольные вопросы (требующие раскрытия темы)
для самостоятельной работу и для оценки знаний на зачете:
1. Экология – определение термина, структура, связь с другими науками. Примеры экологических событий в истории земли и в новейшей истории нашего государства.
2. Основные понятия экологии. Экологические факторы (абиотические и биотические). Биоценоз, экосистема, биогеоценоз – общее определение.
3. Пищевые (трофические) связи. Матрица биотических взаимоотношений. Экологическая пирамида (пирамиды чисел).
4. Популяции и их свойства. «Волны жизни».
5. Основные законы экологии: закон минимума, закон толерантности, четыре закона общей экологии Б. Коммонера.
6. Понятие, границы и характерные особенности биосферы. Элементы биосферы и экологическая роль геосфер. Свойства континуальности и дискретности биосферы. Понятие ландшафт и его морфологическая структура.
7. Природно-хозяйственные территориальные единицы. Классификация современных ландшафтов по степени и характеру их изменения человеком.
8. Зональные типы экологической дестабилизации ландшафтов России.
9. Функции живого вещества: энергетическая, деструктивная, концентрационная, средообразующая.
10. Образование, состав и типы почв. Плодородие почв как основа жизни биосферы и человека как части биосферы.
11. Мировой океан как единая экологическая система. Антропогенные воздействия в местах контакта океана с сушей, атмосферой и дном.
12. Биотический круговорот. Важнейшие биосферные циклы: углерода, кислорода, воды. Скорость круговорота в биосфере.
13. Распределение солнечной энергии в биосфере.
14. Синергетика биосферы.
15. Механизмы устойчивости биосферы. Постулаты эволюции биосферы в условиях антропогенного воздействия. Предельная хозяйственная емкость биосферы.
16. Определение, общая характеристика, состав и границы экосистем. Принципы ограничения разнообразия при выделении инварианта экосистемы.
17. Типы и иерархические уровни экосистем.
18. Формы отношений и причинно-следственные связи между элементами экосистем.
19. Биологическая продуктивность разных экосистем, лимитирующие ее факторы и роль рационального природопользования.
20. Естественные экосистемы. Экологическое равновесие и экологические сукцессии в естественных экосистемах. Внутренние и внешние факторы экологических сукцессий.
21. Взаимоотношения организмов в естественных экосистемах: горизонтальные, сигнальные, вертикальные типы поведения организмов.
22. Определение понятия «популяция». Причины, нарушающие стабильность популяций. Экологическая ниша. Роль биологического разнообразия.
23. Естественные экосистемы России и их использование. Основные нарушения принципов рационального природопользования.
24. Социоприродные экосистемы, их структура и устойчивость. Влияние на состояние социоприродной экосистемы материальной и духовной культуры общества.
25. Влияние состояния экосистемы на состояние человека.
26. Агроэкосистемы: общая характеристика, ресурсы, использование, сельскохозяйственные загрязнения. Проблемы опустошения земель.
27. Городские и промышленные экосистемы. Промышленные загрязнения природы. Способы уменьшения вреда от загрязнений.
28. Экологические последствия хозяйственной деятельности в зонах тундры, тайги, смешанных и лиственных лесов, степных и аридных.
29. Экологические последствия горнопромышленной деятельности.
30. Экологические воздействия транспортных систем.
31. Глобальные проблемы современности: экологические последствия демографического роста и урбанизации. Возможные пути решения.
32. Глобальные проблемы современности: голод как следствие разрушения человеком природных ландшафтов и абсолютного и относительного сокращения пахотных угодий на душу населения. Направления деятельности по обеспечению человечества продовольствием.
33. Глобальные проблемы современности: энергетический кризис и его возможные экологические последствия. Энергетические стратегии будущего.
34. Локальные, региональные и глобальные масштабы антропогенного воздействия на атмосферу и их последствия.
35. Проблемы использования и размещения отходов человеческой деятельности и пути их решения.
36. Возможные сценарии будущего биосферы и человечества.
Основные порталы (построено редакторами)