МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный педагогический университет
имени Козьмы Минина»
Факультет естественных, математических и компьютерных наук
Кафедра экологического образования и рационального природопользования
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебно-методической деятельности _________________ «__» _____________20____г. |
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
Нижний Новгород
2014 г.
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Современные проблемы экологии и природопользования» принят на заседании кафедры экологического образования и рационального природопользования
«03» сентября 2014, протокол № 2.
Рекомендовано для студентов, обучающихся по направлению(ям) подготовки /специальности(ям) 022000.68 Экология и природопользование
Разработчик:
д. с.-х. н., доц. каф. биологии, химии
и биолого-химического образования
СОГЛАСОВАНО
Зав. кафедрой экологического образования
и рационального природопользования»
_________________//
«____»_______________20__г.
СОДЕРЖАНИЕ
учебно-методического комплекса по дисциплине
«Современные проблемы экологии и природопользования»
1. Пояснительная записка
2. Рабочая программа дисциплины
3. Дидактические материалы
3.1. Планы проведения лабораторных и семинарских занятий
3.2. Материалы для организации самостоятельной работы студентов
3.3. Перечень источников для подготовки к семинарским и лабораторным занятиям
3.4. Дополнительные дидактические материалы
4. Методические рекомендации по организации изучения
дисциплины
5. Материалы для проведения текущего, рубежного
и итогового контроля
6. Дополнительный материал учебно-методического комплекса
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Современные проблемы экологии и природопользования» разработан в соответствии с требованием Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 022000Экология и природопользование, профилю подготовки – Экологическое проектирование и экологическая экспертиза и рекомендован кафедрой экологического образования и рационального природопользования (протокол № 2 от 3 сентября 2014 г.).
Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит учебно-тематический план, учебную программу, содержание лабораторных и семинарских занятий, темы для самостоятельной работы, темы рефератов и докладов, перечень вопросов для зачета, глоссарий, требования к уровню освоения программы, примерные тестовые задания.
3. ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Планы проведения семинарских занятий
1. Проблемы охраны атмосферы – 2 час.
2. Проблемы охраны гидросферы – 2 час.
3. Проблемы охраны земель и литосферы – 2 час.
4. Сохранение редких видов и генофонда популяций живых организмов – 2 час.
5. Сохранение экосистем и природно-территориальных комплексов – 2 час.
3.2. Материалы для организации самостоятельной работы студентов
1. Актуальность и практическое значение экологических исследований.
2. Основные законы экологии и их роль в жизни природы и общества.
3. Почему сохранение биоразнообразия является необходимым условием для
достижения устойчивого развития?
4. Перечислите необходимые условия, обеспечивающие возможность сбалансированного функционирования триады «биоразнообразие – население – хозяйство».
5. Раскройте значение отдельных природных и антропогенных факторов в изменении биоразнообразия.
6. Перечислите важнейшие глобальные факторы возникновения неустойчивости в биосфере.
7. Раскройте теоретические основы формирования современных стратегий
восстановления и сохранения биоразнообразия.
8. Какие нормативные правовые акты используются в России и международном сообществе при решении проблем сохранения биоразнообразия?
9. Покажите позитивные и негативные последствия интеграции и дезинтеграции в современном мире для решения проблем сохранения биоразнообразия.
10. Причинно-следственные связи возникновения экологических кризисных ситуаций и кризисов.
11. Какие типы экологических кризисов. В чем состоят критерии их преодоления?
12. Что представляет собой ущерб от деградации природной реды? Каковы его составляющие?
13. Каковы подходы к организации систем природопользования в индустриальной и постиндустриальной экономике?
14. Что такое глобальный экологический кризис? В чем его отличие от национальных или региональных экологических кризисов? Покажите на примерах.
3.3. Перечень источников для подготовки к семинарским занятиям
Голицин экология и мониторинг загрязнения природной среды / . – М.: Оникс, 2007. – 322 с. Дмитриев экология / , , . – М.: Академия, 2008. – 600 с. Рациональное природопользование: уч. пос. для студ. Ч. 1 / , , . – Н. Новгород: НГПУ, 2011. – 163 с. Садовникова и охрана окружающей среды при химическом загрязнении / , , . – М.: Высшая школа, 2008. – 334 с Боровский и бытовые отходы. Проблемы экологии / . – М.: Чистые пруды, 2007. – 32 с. Голдовская окружающей среды / . – М.: Мир; Бином. – 2007. – 431 с. Семенова экология / . – М.: Академия, 2009. – 520 с. Современные проблемы экологии и природопользования. – Ставрополь, Ставропольский государственный аграрный университет, 2013. - URL: http://biblioclub. ru
3.4. Дополнительные дидактические материалы
Групповые и индивидуальные задания
1.В загрязнении водоемов и моей, а также почвы и растительности вместо точечных источников начинает преобладать загрязнение из атмосферы. В настоящее время в океан из атмосферы попадает ртути в 8 раз больше, а селена и мышьяка столько же, сколько его поступает со стоками рек. В Великие озера США свинца, цинка, меди и кадмия из атмосферы попадает больше, чем из всех других источников, вместе взятых.
Оцените влияние загрязнения атмосферы на другие компоненты природной среды.
2. Общий запас кислорода воздуха составляет свыше 1,2х1015 т. Ежегодно он уменьшается примерно на 1х1010, а через 150 – 200 лет при ускоренных темпах научно-технического прогресса возможно его сокращение на несколько процентов. Добавим к этому, что организм человека чувствителен к снижению концентрации кислорода уже на 1-2 %.
Предскажите последствия нарастающего процесса сокращения запаса кислорода. Какие меры следует предпринять, чтобы приостановить этот процесс?
3. Предлагается проблема для осмысления: «Экологические последствия кислотных дождей». При ее разработке можно использовать схемы, отражающие влияние кислотных дождей на различные компоненты окружающей вас природной среды. Сделайте выводы о влиянии глобальной проблемы кислотных дождей на вашу жизнедеятельность. Сформулируйте пути ее решения, распределив их по степени значимости и неотложности. Свое мнение обоснуйте.
4. Единство природных вод Земли проявляется в том, что всякое их изменение в одном месте приводит к изменению в других. Заметное влияние начинает оказывать деятельность людей, вызывающая образование местных влагооборотов на фоне мирового влагооборота. Например, в Средней Азии в связи с поливным земледелием стало больше влаги в воздухе, увеличилось количество осадков в горах, что привело к некоторому росту ледников, питающих реки.
Изобразите в виде схемы влияние орошения на местные влагообороты.
5. Составьте цепочку причинно-следственных связей, отражающую причины, сущность и экологические последствия глобального потепления.
6. Наиболее отрицательное последствие потепления климата – повышение уровня Мирового океана. Объясните связь этих явлений. Почему такие города, как Амстердам, Лондон, Шанхай, Нью-Йорк, будут затоплены в результате повышения уровня Океана?
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Занятие 1. Проблемы охраны атмосферы
План семинара
1.Источники загрязнения атмосферы. Основные атмосферные поллютанты.
2. Трасформация и миграция атмосферных поллютантов в окружающей среде. Фотохимический смог.
3. Кислотные дожди.
4. Парниковый эффект.
5. Разрушение озонового слоя.
Занятие 2. Проблемы охраны гидросферы
План семинара
1.Источники загрязнения гидросферы. Основные водные поллютанты.
2. Трансформация и миграция водных поллютантов в окружающей среде.
3. Биоаккумуляция почвенных поллютантов.
4. Принципы рационального использования земель.
5. Проблема восстановления нарушенных земель.
6. Дефицит минеральных ресурсов, пути его преодоления.
7. Рациональное использование топливных ресурсов. Энергетическая проблема и варианты ее решения.
Занятие 3. Проблемы охраны литосферы
План семинара
1.Охрана литосферы.
2. Твердые отходы и методы их утилизации.
3. Восстановление земель после техногенных нарушений. Охраняемые природные территории.
4. Основы рационального природопользования. Безотходные и малоотходные производства. Безотходное потребление.
5. Твердые отходы. Их свойства, переработка, захоронение. Химическая и биохимическая обработка отходов. Термические способы обезвреживанияё.
6. Безопасное и экологически обоснованное удаление радиоактивных отходов.
7. Экологически безопасное использование биотехнологий.
Занятие 4. Сохранение редких видов и генофонда популяций живых организмов
План семинара
1.Биоразнообразие современных организмов.
2. Темпы и причины вымирания живых организмов.
3. Проблема сохранения растительного мира.
4. Проблема сохранения животного мира.
5. Проблемы малых и островных популяций. Сохранение генофонда популяций живых организмов.
Занятие 5. Сохранение экосистем и природно-территориальных комплексов
План семинара
1.Антропогенная трансформация и разрушение природных комплексов.
2. Обезлесение. Защита лесов. Лесовосстановление.
3. Опустынивание аридных территорий и борьба с ним.
4. Защита тундровых и горных экосистем.
5. Защита пресноводных экосистем и водно-болотных угодий.
6. Особо охраняемые природные территории.
5. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕКУЩЕГО,
РУБЕЖНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ
Материалы для проведения текущего, рубежного и итогового контроля по дисциплине «Современные проблемы экологии и природопользования»
содержатся в Приложении «Фонды оценочных средств»
6. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
Глоссарий
Автотроф - организм, производящий питательные вещества из органических соединений в процессе жизнедеятельности при помощи энергии солнечного излучения.
Агроценоз - биоценоз, искусственно созданный человеком. Не способен длительно существовать без регулярной поддержки человеком, не обладает саморегуляцией и в то же время характеризуется высокой продуктивностью
одного или нескольких видов (сортов, пород) растений или животных.
Адаптация - процесс или результат приспособления организма к определенным условиям среды.
Антропогенный – созданный человеком (искусственный) или возникший в результате его деятельности (например, антропогенное загрязнение среды).
Ароморфоз - возникающее в ходе эволюции приспособительное изменение общего значения, существенно повышающее уровень организации и жизнеспособность особей, популяций, видов. В результате биологический таксон
поднимается на принципиально новую ступень развития.
Атомная электростанция – электростанция, на которой ядерные реакторы используются для нагрева воды и получения из нее пара, который в свою очередь приводит в движение турбогенераторы.
Безвозвратное водопотребление – использование воды для таких целей, как например, орошение, когда уже невозможно очистить ее, чтобы использовать вторично.
Береговая эрозия – размывание течением берегов проточных водоемов. Значительно усиливается при паводках.
Биоаккумуляция – накопление в организмах все возрастающих концентраций потенциально токсичных веществ, например тяжелых металлов и хлоруглеводородов, которые поглощаются из среды.
Биогеоценоз - эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, устойчивая и саморегулирующаяся природная система, в которой органические компоненты неразрывно связаны с неорганическими.
Биодеградация – потребление и разрушение материала до простых природных веществ типа углекислого газа и воды живыми организмами, в основном редуцентами.
Биологические ритмы - периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера проявления биологических процессов и явлений. Присущи всем организмам и отличаются на разных уровнях их организации.
Биологический прогресс - эволюционное развитие систематической группы, связанное с повышением численности особей, расширением ареала обитания и увеличением внутренней изменчивости.
Биологический регресс - эволюционный упадок, упрощение систематической группы, связанное со снижением численности особей, сужением и разрушением целостности ареала обитания, снижением темпов внутривидовой изменчивости и подверженностью массовой гибели.
Биосфера - область обитания живущих на Земле организмов. Охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, поверхность суши и верхние слои литосферы.
Биота – совокупность всех организмов экосистемы.
Биоценоз - сообщество взаимосвязанных организмов, населяющих одну территорию.
Валовый национальный продукт – общая стоимость всех товаров и услуг, реализованных в стране за год, деленная на численность населения страны.
Ветростанции – участок с множеством небольших ветротурбин, производящих электроэнергию.
Вид - совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических, биохимических, экологических, тологических и некоторых других характеристик. Особи одного вида способны скрещиваться и давать плодовитое потомство.
Возобновляемые ресурсы – ресурсы, которые восстанавливаются в результате размножения и роста.
Генофонд – общая сумма генов всех особей данной популяции или данного вида.
Геотермальная энергия – природное тепло недр Земли, поддерживаемое естественными ядерными реакциями, происходящими в глубинах планеты.
Гетеротроф - организм, получающий «готовые» питательные вещества, произведенные другими организмами, как правило, не способный синтезировать необходимые для жизнедеятельности вещества из неорганических составляющих.
Гидроэлектростанция – плотина, связанные с ней водохранилище и преобразующие устройства, используемые для производства электроэнергии за счет вращения турбогенератора водой, проходящей под высоким давлением через плотину.
Дивергенция - разделение одного сообщества на два в результате внешних или внутренних причин (в экологии).
Естественный отбор - результат борьбы за существование; гибель неприспо-
собленных организмов, выживание и размножение приспособившихся; фактор эволюции (по Ч. Дарвину).
Жизнь - активное существование организма, протекающее с затратой полученной извне энергии на самоподдержание, самовоспроизведение и саморазвитие специфических структур
Загрязнение среды - привнесение в нее несвойственных веществ или увеличение концентрации имеющихся сверх естественного многолетнего уровня, приводящие к негативным последствиям.
Закон пирамиды энергий (правило 10%) - с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10 % энергии.
Запасы (полезных ископаемых) – количество ресурса в недрах Земли, которое можно добыть, используя современную технологию и при действующих ценах.
Заповедная территория – район, где административно ограничены прокладка автодорог и застройка с целью сохранения природной среды и ее ценностей.
Идиоадаптация - возникающиев ходеэволюции приспособительные изменения частного характера, не изменяющие уровень организации живых существ.
Изменчивость - способность организмов изменять свои признаки и свойства под влиянием разнообразных факторов среды. Различают наследственную и ненаследственную (модификационную) изменчивость (по Ч. Дарвину является одним из эволюционных факторов).
Инфракрасное излучение – излучение с длиной волны, большей чем у красного цвета, самого длинноволнового в видимой части спектра. Обнаруживается по тепловому эффекту.
Ископаемое топливо – в основном сырая нефть, уголь и природный газ - результат фотосинтетического накопления в глубокой древности органического вещества на Земле и его дальнейшего преобразования.
Иммунитет - способность организма различать «свое» и «чужое», защищая свою целостность и биологическую индивидуальность. Частными случаями являются иммунитет к инфекционным болезням и трансплантационный иммунитет.
Искусственный отбор - осуществляется человеком в агроценозах; направлен
на повышениеурожайности сельскохозяйственных культур.
Кислотные осадки – дождь, туман, снег и любая другая форма атмосферных осадков с кислотностью выше нормы, т. е. с рН ниже 5,6. Избыточная кислотность определяется некоторыми загрязнителями воздуха, например сернистым газом и оксидами азота.
Конкуренция - тип отношений, когда представители совместно живущих видов претендуют на одни и те же ограниченные ресурсы. Одно из проявлений борьбы за существование.
Консументы - группа гетеротрофных организмов, потребляющих в пищу продуцентов или других консументов, но в ходе этого поглощения не доводящих разложение органических веществ до простых минеральных составляющих. В современных экосистемах они представлены, в основном, животными.
«Красная книга» - список и описание исчезающих, вымерших и восстановленных видов живых существ.
Мутация - неопределенная наследуемая изменчивость генетического материала организмов.
Мутуализм - тип отношений, противоположный конкуренции, заключающийся во взаимовыгодном сосуществовании организмов.
Наследственность - способность организмов сохранять и передавать свои
признаки и свойства потомству. Обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни. Лежит в основе эволюции живой природы.
Невозобновляемые ресурсы – ресурсы типа руды, нефти, угля, запасы которых в земной коре ограничены и не пополняются в ходе добычи за счет природных процессов.
Ноосфера - завершающий этап развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным определяющим фактором ее развития.
Обмен веществ (метаболизм) - совокупность всех ферментативных реакций пластического и энергетического обмена в организме, позволяющая ему существовать в условиях окружающей среды.
Озоновый экран – слой озона в верхних слоях атмосферы, защищающий землю от губительного для живого ультрафиолетового излучения Солнца.
Окружающая среда – комплекс всех объектов и факторов, внешних по отношению к данной особи или популяции.
Опустынивание – снижение плодородия территории (на 25 % и более) из-за нерациональной ее эксплуатации. Основные причины – перевыпас, выпахивание, приводящие к эрозии и засолению.
Паразит - организм, обитающий во внутренней среде живых существ или питающийся веществами другого организма на протяжении его жизни; тесно связан с ними в своем жизненном цикле.
Парниковый эффект – повышение температуры атмосферы из-за увеличения содержания в ней двуокиси углерода и некоторых других газов, приводящего к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли.
Пищевая цепь (цепь питания) - последовательная передача питательных веществ в экосистемах от организма к организму в процессе питания. Различают цепи выедания и детритные цепи.
Пределы устойчивости – экстремальные значения фактора, например температуры, при выходе за которые организм или популяция уже не смогут выжить.
Предельно допустимая концентрация – максимальная концентрация загрязнителя, считающаяся безопасной для здоровья человека.
Популяция - совокупность особей одного вида с общим генофондом, обитающих в едином ареале, свободно скрещивающихся, но находящихся в относительной изоляции от других таких совокупностей особей.
Продуценты - автотрофные организмы, производящие питательные вещества из неорганических составляющих. Являются первым звеном впищевой цепи и экологической пирамиде. В большинстве современных экосистем это растения.
Радиоактивные вещества – вещества, представляющие собой или содержащие нестабильные изотопы и поэтому испускающие радиоактивное излучение.
Редуценты - организмы, перерабатывающиеорганические соединения в неорганические. Являются завершающим звеном в пищевой цепи и в экологической пирамиде.
Саморегуляция - способ поддержания численности популяций в экосистеме, основанной на положительных и отрицательных обратных связях в пищевых цепях.
Симбиоз - тип отношений, основанный на совместном сосуществовании представителей разных систематических групп.
Солнечная батарея – устройство, позволяющее непосредственно преобразовать световую энергию в электрическую.
Среда жизни (обитания) - часть природы, окружающая организм (экологическая ниша).
Твердые бытовые отходы – материалы, которые выбрасываются как «мусор» из домов, контор, школ, магазинов и т. п., за сбор и ликвидацию которых ответственны муниципальные власти.
Тепловое загрязнение – поступление аномально большого, нежелательного количества тепла в атмосферу или воду. Наиболее значительно при рассеивании излишков тепла электростанциями, особенно атомными, в водоемы.
Теплоэлектростанция – электростанция, вырабатывающая электроэнергию за счет сжигания ископаемого топлива.
Трофический уровень - место каждого звена в пищевой цепи.
Устойчивое развитие – обеспечение людям лучших условий жизни без принесения в жертву или истощения ресурсов или изменений окружающей среды в ущерб будущим поколениям.
Фенотип - совокупность признаков внешнего и внутреннего строения индивида, сформировавшаяся на базе генотипа в процессе онтогенеза и под влиянием среды.
Фотопериодизм - реакция организмов на смену дня и ночи, проявляющаяся в интенсивности физиологических процессов.
Фотохимический смог – буроватая дымка, которая часто образуется в солнечные дни над крупными городами с интенсивным автомобильным движением. Результат в основном химической реакции между оксидами азота и углеводородами, идущей под действием солнечного света.
Эволюция - процесс необратимого изменения природы под влиянием факторов среды. Ведет к появлению организмов с другими свойствами.
Экологическая культура - способ соединения человека с природой на основе ответственного отношения к ней.
Экологические факторы - отдельные свойства или элементы среды, действующие на организмы. Различают абиотические, биотические и антропогенные факторы.
Экологические последствия – результат воздействия на окружающую среду человека. К косвенным последствиям относятся, например, вызываемые загрязнением, а к прямым – вырубки деревьев.
Экология - наука, изучающая взаимное влияние организмов и среды их обитания.
Экосистема – совокупность растений, животных и других организмов, взаимосвязанных между собой и с окружающей их средой таким образом, что такая система сохраняет свою устойчивость неограниченно долго.
Энергетическое использование биомассы – использование биомассы в качестве горючего.
Ядерная зима – сильное глобальное похолодание, возможное в результате крупномасштабного ядерного конфликта. Этот прогноз основан на теоретических моделях, учитывающих количество дыма и пыли, которые будут выброшены в атмосферу и затруднят проникновение к земле солнечного излучения.
Ядерный синтез – соединение двух легких атомов с образованием одного атома более тяжелого элемента. При этом выделяется огромное количество энергии.
Ярусность - расчлененность растительного сообщества на слои и другие структурные и функциональные толщи. Различают наземную и подземную ярусность.
