МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Алтайская государственная академия образования имени »
(ФГБОУ ВПО «АГАО»)
Естественно-географический факультет
Кафедра биологии и физической культуры
ПРИНЯТО Ученым советом Протокол № 4 от «24» января 2015 г. | УТВЕРЖДАЮ Проректор ______________ «26» января 2015 г. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ДС. Ф.03 ОРГАНИЗМ И СРЕДА (ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ)
Специальность 020803.65 Биоэкология
Квалификация (степень) выпускника биолог-эколог
Форма обучения заочная
Составитель:
к. б.н., ст. преподаватель кафедры биологии
и физической культуры
_________________
Бийск 2015
Программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО по специальности 020803.65 Биоэкология (утвержден 2 марта 2000 г. № 000) и учебного плана по специальности 020803.65 Биоэкология, утвержденного Ученым советом ФГБОУ ВПО «АГАО» (от 01.01.2001 г., протокол № 8).
Распределение по семестрам
Номер семестра | Учебные занятия | Число курсовых проектов (работ), расчетных заданий | Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен) | ||||||
Общий объем | В том числе | ||||||||
Аудиторные | Самостоя-тельная работа | ||||||||
Всего | Из них | ||||||||
Лекции | Лаб. | Прак. | КСР | ||||||
9 | 35 | 6 | 4 | - | 2 | - | 29 | - | - |
10 | 35 | 6 | 2 | - | 4 | - | 29 | - | экзамен |
Всего | 70 | 12 | 6 | - | 6 | - | 58 | - | экзамен |
Организм и среда (физиологическая экология)
Обмен веществ, источники энергии для организмов, гомеостаз, условия воспроизведения и возможности адаптации организмов, экология особи; закономерности зависимости организмов от факторов среды; пути приспособления к среде, физиологические особенности различных организмов и трофическая структура биоценозов, механизмы реакций организмов на антропогенные воздействия, основы токсикологии, токсикологический стресс, токсикологическое нормирование, мутагенные факторы среды.
Программа обсуждена на заседании кафедры биологии и физической культуры
Протокол № 1 от «16» января 2015 г.
Заведующий кафедрой _____________________
1. Цели и задачи дисциплины
Целью освоения дисциплины является изучение основных закономерностей взаимоотношения организма с окружающей средой.
Задачи дисциплины:
- познакомить обучающихся с механизмами влияния окружающей среды на живые организмы, а также влияние живых организмов на среду обитания;
- изучить основные характеристики сред обитания и их экологические факторы;
- познакомить обучающихся с адаптивными реакциями организмов на динамические факторы среды обитания;
- дать представление обучающимся о механизмах приспособления биологических систем разного ранга к изменяющимся условиям среды.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- законы функционирования и развития биосферы как целостной системы; современные проблемы сохранения и стабилизации экосистем;
- теоретические основы оценки воздействия негативных факторов на живые организмы;
- основные методы анализа и моделирования экологических процессов в природе;
- допустимые пределы воздействия на окружающую среду;
- механизмы приспособления к изменяющимся условиям среды;
уметь:
- определять наличие стрессорных факторов среды на организм;
- использовать основные методики анализа и моделирования экологических процессов;
владеть:
- навыками системного экологического анализа, диагностирования факторов воздействия;
- навыками моделирования и прогнозирования взаимодействующих процессов в биоэкосистемах.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ЛЕКЦИИ – 6 час.
Лекция 1
Тема: Введение.
Вопросы: Определение и содержание современной экологии. История возникновения экологических взглядов на взаимоотношение организмов и среды. Основные задачи и проблемы экологии, ее подразделение на аутэкологию, демэкологию и синэкологию.
Лекция 2
Тема: Структура биосферы.
Вопросы: Учение академика . Живое, косное и биокосное вещество. Организм, как среда жизни. Условия устойчивости круговорота веществ в биосфере. Пространственное распределение жизни в различных средах.
Лекция 3
Тема: Взаимодействие организма и среды.
Вопросы: Фундаментальные свойства живых систем. Уровни биологической организации. Экология особи. Организм как дискретная, самовоспроизводящаяся открытая система, связанная со средой обменом вещества, энергии и информации. Разнообразие организмов. Обмен веществ, источники энергии для организмов. Автотрофы и гетеротрофы. Фотосинтез и дыхание: кислород атмосферы как продукт 5 фотосинтеза. Основные группы фотосинтезирующих организмов (планктонные цианобактерии и водоросли в морях и высшие растения на суше). Хемосинтез, жизнь в анаэробных условиях. Основные группы гетеротрофов (бактерии, грибы, животные). Физиологические особенности различных организмов и трофическая структура биоценозов. Трофические отношения между организмами: продуценты, консументы, редуценты. Гомеостаз; принципы регуляции жизненных функций. Возможности адаптации организмов к изменениям условий среды. Генетические пределы адаптации. Эврибионты и стенобионты. Гомойо - и пойкилотермность. Условия воспроизведения и развития различных организмов. Закономерности зависимости организма от факторов среды на разных стадиях жизненного цикла. Критические периоды развития.
Лекция 4
Тема: Факторы и ресурсы среды.
Вопросы: Представление о физико-химической среде обитания организмов; особенности водной, почвенной и воздушной сред. Абиотические и биотические факторы. Экологическое значение основных абиотических факторов: тепла, освещенности, влажности, солености, концентрации биогенных элементов. Заменимые и незаменимые ресурсы. Сигнальное значение абиотических факторов. Суточная и сезонная цикличность. Лимитирующие факторы. Правило Либиха. Взаимодействие экологических факторов. Распределение отдельных видов по градиенту условий. Пути приспособления к среде. Представление об экологической нише: потенциальная и реальная нишы.
Лекция 5
Тема: Экологический мониторинг. Биоиндикация.
Вопросы: Экологический мониторинг, классификация, нормативные документы, методы. Биологические ритмы. Значение циркадных ритмов в адаптации организмов к окружающей среде. Моделирование условий, изменяющих биоритмы. Механизмы реакций организмов на антропогенные воздействия. Основы токсикологии, токсикологический стресс, токсикологическое нормирование, мутагенные факторы среды.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ – 6 часов
Тема: Взаимодействие организма и среды.
Тема: Факторы и ресурсы среды.
Тема: Экологический мониторинг.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ – 58 часов
1. Понятие «живого «вещества. Основные этапы становления и развития жизни на Земле. Гипотезы происхождения жизни на планете. Важнейшие отличительные характеристики живого и неживого вещества. Постулаты молекулярной логики живого состояния. Химические и биоэнергетические аспекты взаимодействия живой материи и окружающей среды. Элементарный и химический состав живой материи. Уровни организации живой материи, с указанием примеров функционально активных организмов на разных уровнях организации.
2. Понятия «среда» и «условия существования» организмов. Распределение организмов по средам обитания. Общая характеристика водной среды. Абиогенные факторы водной среды (температурный режим, плотность, вязкость, прозрачность, световой режим, соленость, концентрация газов, рН). Экологические группы гидробионтов (нектон, планктон, бентос). Зональность водной среды. Адаптивные способности водных организмов. Адаптивные способности водных растений. Общая характеристика наземно-воздушной среды. Воздух. Атмосферные осадки. Влажность почв. Климат и микроклимат. Географическая зональность. Анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие адаптации обитателей наземно-воздушной среды. Свойства почвы как экологического фактора (эдафические факторы). Экологические группы почвенных организмов (геобионты, геофилы, геоксены, микробиота, мезобиота, макробиота). Роль почвы в жизнедеятельности живых организмов. Участие микроорганизмов, высших растений и животных в почвообразовательных процессах. Засоление почвы. Живые организмы как среда обитания. Паразитизм, сибиотизм, мутуализм, комменсализм. Пути возникновения паразитизма и адаптивные приспособления паразитических организмов к среде обитания.
3. Классификация факторов среды обитания (по характеру воздействия, по объекту воздействия, по времени, периодичности, последовательности возникновения, характеру и т. д.). Общая характеристика абиогенных, биогенных и антропогенных факторов. Интенсивность экологического фактора. Экологическая валентность вида.
4. Время воздействия экологических факторов на организмы. Понятие ограничивающего фактора. Примеры действия ограничивающих факторов. Правило минимума (закон Ю. Либиха). Констелляция экологических факторов. Экологические ряды растительных и животных организмов по отношению к определенному экологическому фактору. Принципы экологической классификации организмов.
5. Биологические ритмы. Биоритмология (хронобиология) как самостоятельная наука. Внутренние (физиологические, эндогенные) и внешние (экзогенные) ритмы. Суточная и сезонная цикличность. Фотопериодизм. Приспособления животных и растительных организмов к изменяющимся условиям.
6. Абиогенные факторы и адаптация к ним организмов. Солнечное излучение. Структура лучистой энергии (спектры). Экологическое значение различных спектров света для живых систем. Световой режим. Экологические группы растений по отношению к свету. Значение света в жизни животных организмов. Биолюминесценция. Тепловой режим. Определяющий фактор существования живой матаерии. Приспособления животных к различным условия теплового режима. Пойкилотермные и гомойотермные животные. Температурный оптимум и пессимум. Экологическая классификация растений по отношения к тепловому режиму. Тепловой фактор и распределение растительных и животных организмов по планете. Биполярность. Влажность. Содержание воды в организме животных, растений и других живых субстанций. Показатели влажности среды. Сезонное распределение влаги. Экологические группы растений и животных по отношению к водному режиму.
7. Классификация биогенных факторов. Пищевые и непищевые взаимоотношения живых существ. Формы биотических взаимоотношений. Конкуренции. Хищничество. Паразитизм. Комменсализм. Квартиранство. Мутуализм. Зоохория. Аллелопатия. Трофические связи животных и растений.
8. Антропогенные факторы. Возникновение и развитие ноосферы. Экология человека. Социальная экология. Глобальная экология. Проблемы демографии. Общая характеристика антропогенных факторов (прямые и косвенные). Проблемы современной экологии.
9. Структура и динамика популяций. Понятие популяции, подвида и вида. Структура и функции популяции. Иерархия популяции (по ). Численность и плотность популяции. Плодовитость, смертность и миграции популяции. Популяция как саморегулирующаяся система.
10. Биоценоз. Биотоп. Биота. Экологическая ниша. Видовая и пространственная структура биоценозов. Экологическая структура биоценоза. Пограничный эффект. Особенности водных и наземных биоценозов. Естественные и искусственные биоценозы.
11. Экосистема. Иерархия экосистем. Цепи и циклы питания. Продуценты. Консументы. Редуценты. Экологические пирамиды. Поток вещества и энергии в экосистемах. Биологическая продуктивность.
12. Динамика и стабильность экосистем. Суточная и годовая динамика экосистем. Экологические сукцессии. Закономерности сукцессий (по Ю. Одуму).
13. Основы токсикологии. Токсикологические эффекты. Механизмы их действия.
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
а) основная литература
1. Прохоров, человека : учебник для студентов вузов, обучающихся по специальностям "Экология" и "Геоэкология" / . - 5-е изд., стер. - М. : Академия, 2010. - 320 с.
2. Пехов, с основами экологии : учебник для вузов / . - 7-е изд., стер. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2007. - 688 с. : ил.
3. Коробкин, : учебник для вузов / , . - 13-е изд. - Ростов н/Д : Феникс, 2008. - 602 с.
4. Валова, экологии : учебное пособие / . - 5-е изд., доп. и перераб. - М. : Дашков и К°, 2005. - 264 с
5. Медицинская экология : учебное пособие для вузов / [и др.] ; ред. . - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Академия, 2008. - 208 с.
6. Акимова, [Электронный ресурс] : Человек - Экономика - Биота - Среда : учебник для студентов вузов / , . - 3-е изд., перераб. и доп. - Электрон. текстовые дан. - Москва : ЮНИТИ-ДАНА, 2012. - 495 с. : ил. - Режим доступа: http://ibooks. ru/reading. php? short=1&isbn=978-5-238-01204-9
б) дополнительная литература
1. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Кн. 1. Т. 2 / ред. . - М. : ПАИМС, 1997. - 496 с. - (Справочник)
2. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов : метрологические аспекты. Кн. 1. Т. 1 / ред. . - М. : ПАИМС, 1997. - 512 с. : ил.
3. Экология человека : словарь-справочник / авт.-сост.: , , . - М. : КРУК, 1997. - 208 с.
4. Алексеева, среда и биология человека / ; худож. . - М. : Мысль, 1977. - 302 с. : ил., карты.
5. Зинчук, физиология [Электронный ресурс] : краткий курс : учебное пособие для студентов вузов / , , . - 2-е изд., испр. - Электрон. текстовые дан. - Минск : Вышэйшая школа, 2012. - 431 с. : ил. - Режим доступа: http://ibooks. ru/reading. php? short=1&isbn=978-985-06-2183-2
в) методические пособия
1. Гусев, и геофизика биосферы [Текст] : учебное пособие / ; науч. ред. . - Бийск : Алтайская гос. академия образования им. , 2013. - 181 с. : ил. - Библиогр.: с. 178 - 180. - 300 экз.. - ISBN 978-5-85127-720-7
г) учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине:
1.Организация самостоятельной работы студентов в учреждении высшего образования [Текст]: методические рекомендации / Сост. , ; Алтайская гос. Академия обр-я им. . – Бийск: ФГБОУ ВПО «АГАО», 2014 . – 84 с.
4. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Наглядные пособия. Курс лекций (электронный (Word) на CD-диске).
Технические средства обучения: приборы и оборудования. Мультимедиапроектор.
5. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Оценочные средства для текущего контроля и промежуточной аттестации
Формы текущего контроля: ответы на занятиях, конспекты. Форма контроля: экзамен.
ПРИМЕРНЫЕ ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1. Определение и содержание современной экологии.
2. Основные задачи и проблемы экологии.
3. Аутэкология, демэкология и синэкология.
4. Структура биосферы. Учение академика .
5. Живое, косное и биокосное вещество.
6. Организм, как среда жизни.
7. Пространственное распределение жизни в различных средах.
8. Уровни биологической организации.
9. Разнообразие организмов.
10. Основные группы организмов по источникам энергии.
11. Трофические отношения между организмами: продуценты, консументы, редуценты.
12. Гомеостаз: принципы регуляции жизненных функций.
13. Возможности адаптации организмов к изменениям условий среды.
14. Эврибионты и стенобионты. Гомойо - и пойкилотермность.
15. Зависимость организма от среды на разных стадиях жизненного цикла.
16. Физико-химическая среда обитания организмов.
17. Абиотические и биотические факторы, их экологическое значение.
18. Заменимые и незаменимые ресурсы.
19. Лимитирующие факторы. Правило Либиха.
20. Представление об экологической нише: потенциальная и реальная ниши.
21. Организмы – индикаторы качества среды.
22. Экологический мониторинг: классификация, нормативные документы, методы.
23. Биологические ритмы.
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОГРАММЕ
Дата, номер протокола заседания кафедры | Внесенные изменения | ФИО преподавателя и/или заведующего кафедрой | Подпись |
