ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. »
Факультет биологический
Институт (наименование)
Кафедра ботаники и физиологии растений
(наименование)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_______________
«___»________________200__г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Системная экология»
(название дисциплины)
Направление ________Биология, 020200.68________________________
Специализированная магистерская программа: Экология, 020200.13.68
Индекс цикла по ГОС_____ СДМ.07___________________________________
(ГСЭ. ЕН, ОПД, ДС, ФТД)
Форма Всего часов по ГОС_150_______________
обучения__очная_______ Из них:
Семестр___11_________ Аудиторных___32_____________________
Практических, (семинары)___8__________
Вид Лабораторных
отчетности___экзамен___ Самостоятельная работа____110___________
Рабочая программа составлена на основании авторской разработки
Составитель рабочей программы____, доцент_____________
(Ф. И.О., занимаемая должность)
Рабочая программа утверждена
на заседании кафедры
1. Цели и задачи дисциплины, место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины.
Цель изучения дисциплиныКурс «Системной экологии» имеет целью обобщить полученные студентами за годы обучения в вузе знания по экологии на основе системного подхода к теоретическим вопросам общей экологии и применения системного анализа к решению экологических проблем, дать с единых позиций характеристику всех основных компонентов экосистем, описать их взаимосвязи друг с другом и с внешней средой.
Основная задача изучения системной экологии заключается в системном накоплении теоретических знаний об окружающей среде, в осмыслении полученных знаний для последующего применения в своей работе. Необходимо научить студентов с помощью системного подхода анализировать природную среду как сложную, дифференцированную систему, различные компоненты которой находятся в динамическом равновесии; рассматривать биосферу Земли как экологическую нишу человечества, связывая окружающую среду и деятельность человека в единую систему «природа — общество», раскрывать воздействие человека на равновесие природных экосистем. Задача системной экологии состоит в описании принципов, упрощений и абстракций, к которым необходимо научиться сводить многообразие реального мира природы, прежде чем приступить к построению его математических моделей.
Требования к уровню подготовки студентов, завершившего изучение данной дисциплины:Студенты после изучения данной дисциплины должны:
иметь представление:
о системной организации мира, круговоротах вещества, потоках энергии и информации в экосистемах, о биологической регуляции окружающей среды
знать:
экологические модели популяций, экосистем, глобальные имитационные модели
уметь:
системно излагать свои мысли, уметь применять полученные знания на практике, работать самостоятельно
Связь с дисциплинами (междисциплинарные связи)
Теоретической основой дисциплины является комплекс «точных» наук – физика, химия, математика. Являясь экологической дисциплиной, системная экология тесно связана с общей экологией, геоэкологией, почвоведением, природопользованием, социологией, географическими дисциплинами, законы и выводы которых она использует в своих исследованиях. Системная экология также связана с биогеохимией, биологией и дp. дисциплинами.
Технологическая карта дисциплины (см. приложение)
Технологическая карта дисциплины
Дисциплина «Системная экология»
Тематика | Текущий контроль | Методическое обеспечение | |||||||
Раздел | Лекции | Час | Практические* | Час | СРС | Час | |||
1. | Введение | Становление и развитие системных идей в экологии | 2 | Основы теории систем и системного анализа. Системы и закономерности их формирования и развития | 2 | Становление и развитие системных идей в экологии | 7 | Контрольная работа | и др. Экология. |
2. | Основы теории систем и системного анализа. Системы и закономерности их формирования и развития | Система. Простые и сложные системы. Иерархия уровней организации | 2 | Система. Простые и сложные системы. Классификация систем. | 7 | Контрольная работа | Розенберг . Элементы теоретических конструкций современной экологии Моисеев задачи системного анализа | ||
Основные принципы системологии | 2 | Иерархический, сетевой и реляционный подходы к анализу систем. | 7 | Контрольная работа | Михайловский и ее организация в пелагиали Мирового океана. | ||||
3. | Элементы системного анализа в экологии и охране окружающей природной среды | Структура экосистемы | 2 | Структура экосистемы. Гипотеза однонаправленности потока энергии | 7 | Контрольная работа | Розенберг . Элементы теоретических конструкций современной экологии | ||
4. | Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах) | Вещественные процессы в экосистемах | 2 | Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах) | 2 | Главные биогеохимические циклы биосферы | 7 | Контрольная работа | Вернадский . Статьи по биогеохимии |
Энергетические процессы в экосистемах | 2 | Первичная и вторичная продуктивность экосистем Применение второго закона термодинамики в экосистемах: закон энтропии. | 7 | Контрольная работа | Рубин биологических процессов Реймерс (теории, законы, правила принципы и гипотезы) | ||||
Информационные процессы в экосистемах | 3 | Информация в растительных сообществах. Информационные поля животных. | 7 | Контрольная работа | Серавин информации с точки зрения биолога. Корогодин информации и биология Мозговой поля и поведение млекопитающих | ||||
5. | Модели и моделирование в экологии | Анатомия математических моделей | 2 | Модели и моделирование в экологии Кибернетическая природа и стабильность экосистем Надежность биосферы и техносфера | 2 | Анатомия математических моделей. Классификация моделей | 7 | Контрольная работа | Марчук моделирование в проблеме окружающей среды. и др. Экология |
Пространство экологических факторов | 2 | Стандартная биологическая кривая. Логистическая кривая роста популяции | 7 | Контрольная работа | |||||
Моделирование динамики сообществ | 4 | ||||||||
6. | Кибернетическая природа и стабильность экосистем | Кибернетическая природа экосистем Биологическая регуляция геохимической среды | 2 | Прикладное значение модели островной биогеографии Мак-Артура и Уилсона | 7 | Контрольная работа | Петросян в математическую экологию | ||
Теория биологической регуляции среды Горшкова | 8 | Контрольная работа | и др. Устойчивость биосферы и сохранение цивилизации | ||||||
7. | Надежность биосферы и техносфера | Стабильность экосистем Надежность экосистем, биоценозов и биосферы | 2 | Надежность биосферы и техносфера | 8 | Контрольная работа | ибернетика или управление и связь в животном и машине. | ||
8. | Объяснение и прогнозирование в экологии | Логическая структура научного объяснения и предсказания | 3 | Объяснение и прогнозирование в экологии | 2 | Логическая структура научного объяснения и предсказания | 8 | Контрольная работа | Петросян в математическую экологию |
Имитационные модели глобальных процессов в биосфере | 2 | Имитационные модели ядерной зимы Модели Форестера и Печчеи. | 8 | Контрольная работа | Пархоменко зима еловеческие качества. | ||||
Принципы устойчивого развития | 2 | Устойчивое развитие биосферы Подготовка и защита рефератов | 8 | Контрольная работа | Горшков биосферы и сохранение цивилизации |
Содержание дисциплины Разделы дисциплины и виды занятий:
№ п/п | Название раздела дисциплины | Количество часов | |||
лекции | практические занятия | лабораторные занятия | самостоятельная работа (СРС) | ||
1. | Введение | 2 | 0,5 | – | 7 |
2. | Основы теории систем и системного анализа. Системы и закономерности их формирования и развития | 4 | 1 | – | 14 |
3 | Элементы системного анализа в экологии и охране окружающей природной среды | 2 | 0,5 | – | 7 |
4 | Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах) | 7 | 2 | – | 21 |
5 | Модели и моделирование в экологии | 8 | 2 | – | 14 |
6 | Кибернетическая природа и стабильность экосистем | 2 | 1 | – | 15 |
7 | Надежность биосферы и техносфера | 2 | 1 | – | 8 |
8 | Объяснение и прогнозирование в экологии | 3 | 2 | – | 24 |
Тематическое планирование:
Лекционный курс: (основные вопросы)
Введение. Становление и развитие системных идей в экологии
Тема 1. Основы теории систем и системного анализа. Системы и закономерности их формирования и развития
1. Система. Простые и сложные системы. Классификация систем
2. Иерархия уровней организации
3. Иерархический, сетевой и реляционный подходы к анализу систем
4. Основные принципы системологии
Тема 2. Элементы системного анализа в экологии и охране окружающей природной среды
1. Структура экосистемы
2. Гипотеза однонаправленности потока энергии
Тема 3. Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах)
1. Типы земного вещества
2. Основные экологические законы, связанные с веществом биосферы
3. Главные биогеохимические циклы биосферы
4. Термодинамика экосистем: закон энтропии
5. Экологические законы, связанные с энергетическими потоками биосферы
6. Элементы биоэнергетики экосистем
7. Концепция продуктивности
8. Концепция информации
9. Информация в растительных сообществах
10. Информационные поля животных
11. Информация и феномен жизни
Тема 4. Модели и моделирование в экологии
1. Модели
2. Анатомия математических моделей
3. Классификация моделей
4. Общая схема системного подхода к изучению экосистем
5. Факторы, действующие в экосистемах. Помехи в экосистемах
6. Пространство экологических факторов
7. Основные представления о скоростях роста популяции
8. Кривые роста популяции
9. Моделирование динамики сообществ
10. Модель многомерной (фундаментальной) ниши Хатчинсона
11. Модель островной биогеографии Мак-Артура и Уилсона
Тема 5. Кибернетическая природа и стабильность экосистем
1. Кибернетическая природа экосистем
2. Биологическая регуляция геохимической среды
3. Стабильность экосистем
Тема 6. Надежность биосферы и техносфера
1. Надежность экосистем, биоценозов и биосферы
Тема 7. Объяснение и прогнозирование в экологии
1. Логическая структура научного объяснения и предсказания
2. Имитационные модели глобальных процессов в биосфере
3. Модели Римского клуба
4 Принципы устойчивого развития
Практические занятия
№ п/п | Номер темы | Тема практического занятия | Количество часов |
1. | Становление и развитие системных идей в экологии | 2 | |
2. | Основы теории систем и системного анализа. Системы и закономерности их формирования и развития | 4 | |
3. | Элементы системного анализа в экологии и охране окружающей природной среды | 2 | |
4. | Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах) | 7 | |
5. | Модели и моделирование в экологии | 8 | |
6. | Кибернетическая природа и стабильность экосистем | 2 | |
7. | Надежность биосферы и техносфера | 2 | |
8. | Объяснение и прогнозирование в экологии | 3 |
Лабораторный практикум
- Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены. Самостоятельная работа (темы, выносимые на СРС и методическая поддержка СРС)
№ п/п | Номер темы | Тема СРС | Количество часов | Методическая поддержка |
1. | Становление и развитие системных идей в экологии | 5 | Розенберг курс современной экологии | |
2. | Система. Простые и сложные системы. Классификация систем. | 5 | Башмаков экология Розенберг курс современной экологии | |
Иерархический, сетевой и реляционный подходы к анализу систем. | 5 | Башмаков экология Михайловский и ее организация в пелагеали Мирового океана | ||
3. | Структура экосистемы. Гипотеза однонаправленности потока энергии | 5 | Башмаков экология Розенберг курс современной экологии | |
4. | Главные биогеохимические циклы биосферы | 6 | Башмаков экология Вернадский по биогеохимии и геохимии почв Розенберг курс современной экологии | |
Применение второго закона термодинамики в экосистемах: закон энтропии. Первичная и вторичная продуктивность экосистем | 6 | Башмаков экология Розенберг курс современной экологии | ||
Информация в растительных сообществах. Информационные поля животных. | 6 | Башмаков экология Корогодин как основа жизни | ||
5. | Анатомия математических моделей. Классификация моделей | 5 | Башмаков экология Федоров | |
Стандартная биологическая кривая. Логистическая кривая роста популяции | 5 | Башмаков экология Розенберг курс современной экологии | ||
Прикладное значение модели островной биогеографии Мак-Артура и Уилсона | 5 | Башмаков экология Федоров | ||
6. | Теория биологической регуляции среды Горшкова | 5 | Розенберг курс современной экологии | |
7. | Надежность биосферы и техносфера | 5 | Башмаков экология ибернетика и развитие. | |
8. | Логическая структура научного объяснения и предсказания | 5 | Башмаков экология. аука и теория информации | |
Имитационные модели ядерной зимы Модели Форестера и Печчеи. | 5 | Башмаков экология Розенберг курс современной экологии | ||
Устойчивое развитие биосферы | 5 | Моисеев цивилизации. Путь разума Реймерс на выживание человечества. Концептуальная экология | ||
Подготовка и защита рефератов | 5 | См. список рекомендуемых источников | ||
Подготовка и защита рефератов | 5 | См. список рекомендуемых источников |
5. Организация текущего и промежуточного контроля знаний
1) Контрольные работы и тестирование
Контрольные работы | ||
№ п/п | Тематика | Сроки проведения |
| 1 | Становление и развитие системных идей в экологии | 2-я неделя |
Основы теории систем и системного анализа. | 3-я неделя | |
Системы и закономерности их формирования и развития | 4-я неделя | |
Элементы системного анализа в экологии | 5-я неделя | |
Вещественные процессы в экосистемах | 6-я неделя | |
Энергетические процессы в экосистемах | 7-я неделя | |
Информационные процессы в экосистемах | 8-я неделя | |
Моделирование в экологии | 9-я неделя | |
Экологические модели популяций | 10-я неделя | |
Экологические модели сообществ | 11-я неделя | |
Кибернетическая природа экосистем стабильность экосистем | 12-я неделя | |
Стабильность экосистем | 13-я неделя | |
Надежность биосферы и техносфера | 14-я неделя | |
Объяснение и прогнозирование в экологии | 15-я неделя | |
Имитационные модели | 16-я неделя | |
Устойчивое развитие | 17-я неделя |
Проведение коллоквиумов (тематика)
Проведение коллоквиумов учебным планом не предусмотрено
Подготовка рефератов (тематика)- Становление и развитие системных идей в экологии Система. Простые и сложные системы. Классификация систем. Структура экосистемы. Главные биогеохимические циклы биосферы Применение второго закона термодинамики в экосистемах: закон энтропии. Информация в растительных сообществах. Информационные поля животных. Анатомия математических моделей. Классификация моделей Пространство экологических факторов. Стандартная биологическая кривая. Кривые роста популяции Прикладное значение модели островной биогеографии Мак-Артура и Уилсона Биологическая регуляция геохимической среды Надежность биосферы и техносфера Логическая структура научного объяснения и предсказания Имитационные модели ядерной зимы Модели Форестера и Печчеи. Модели Римского клуба. "Мировая динамика" Дж. Форрестера, "Пределы роста" Д. Медоуза "Человечество у поворотного пункта" М. Месаровича и Э. Пестеля "Латиноамериканская модель Баричоле" (ЛАММ) "Будущее мировой экономики" В. Леонтьева "Мир в 2000 году. Доклад президенту" Британская SARUM-модель японская модель FUGI Мировая модель ООН (UNWM). Устойчивое развитие биосферы
Курсовые работы учебным планом не предусмотрены
6. Применение активных методов обучения: (деловые игры, научные проекты)
- Проблемная лекция «Кибернетическая природа и стабильность экосистем», поиск информации в Интернете при подготовке рефератов
7. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ
- Для промежуточной и итоговой аттестации применяется программа-тренажер «Ассистент II» Работа с ресурсами Internet
7.Материальное обеспечение дисциплины
- Схемы, плакаты Компьютерный класс
8. Методическое обеспечение дисциплины
Основная литература (с грифами)
- Учебники (перечислить)
Петросян в математическую экологию / , . – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986.
Рубин биологических процессов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.
Реймерс (теории, законы, правила принципы и гипотезы). М.: Россия Молодая, 1994.
Федоров / , . М.: Изд-во МГУ, 1980.
Моисеев задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.
Свирежев волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии. – М.: Наука, 1987.
Смит Дж. Модели в экологии. – М.: Мир, 1987.
- Учебные пособия (перечислить)
Волкова теории систем и системного анализа / , . СПб.: СПб. ГТУ, 1997.
Корогодин и феномен жизни. – Пущино, 1991.
блик биосферы. М.: Наука, 1992.
Марчук моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982.
Математические модели в экологии и генетике. М., 1981.
Михайловский и ее организация в пелагиали Мирового океана. М.: Наука, 1992.
Мозговой поля и поведение млекопитающих / , , . – Самара: Изд-во Самар. ун-та, 1998.
Моисеев и ноосфера. М.: Молодая гвардия, 1990.
кология: В 2 т. Т. 1: Пер. с англ. М.: Мир, 1986.
Реймерс : Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.
Розенберг . Элементы теоретических конструкций современной экологии: Учеб. пособие / , , . – Самара: Самарский научный центр РАН, 1999.
Чистохвалов окружающей среды: прогнозирование и методы принятия решений. М.: Изд-во РУДН, 1992.
Дополнительная литература:
- Учебные пособия
аука и теория информации. М.: Гос.-изд. физ.-мат. лит., 1960.
Миркин наука о растительности: Учеб. / , Л. Г.
Поплавский информационных процессов. М.: Наука, 1981.
Хотунцев , технологии, окружающая среда. М.: Устойчивый мир, 2001.
- Монографии
ибернетика и развитие. М.: Мир, 1970.
Блюменфельд биологической физики. М.: Наука, 1977.
Будыко атмосферы / , , . Л.: Гидрометеоиздат, 1985.
Вернадский человечества // Проблемы биогеохимии: Тр. биогеохим. лаборатории. М.: Наука, 1980. Вып. 16.
Вернадский и ноосфера. М.: Наука, 1989.
Вернадский . Статьи по биогеохимии // Избр. соч. М.: Изд-во АН СССР. 1960. Т. 5.
ибернетика или управление и связь в животном и машине. М.: Сов. радио, 1968.
Корогодин информации и биология. – Препринт ОИЯИ, PI9-83-590, Дубна, 1983.
еловеческие качества. М.: Прогресс, 1980.
Розенберг в фитоценологии. М.: Наука, 1984.
Свирежев биологических сообществ / , . М.: Наука, 1978.
Седов и информация. М.: Наука, 1976.
Серавин информации с точки зрения биолога. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1973.
Тейяр де еномен человека. М.: Прогресс, 1965.
Чернавский и информация. М.: Знание, 1990.
- Спец. реферативные журналы
Реферативный журнал «Биология»
- Статьи
Горшков биосферы и сохранение цивилизации / , , // Природа. 1990. № 6.
Пархоменко зима / , A. M. Тарко // Экология и жизнь. 2000. № 3 .
• Словари.
Миркин экологический словарь / , . М., 1999.
Учебно-методические материалы:
• Башмаков экология (Применение системного анализа в экологии. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. - 32 с.
Дополнения и изменения в рабочей программе.
За 2009/10 учебный год
В рабочую программу «Системная экология» вносятся следующие дополнения и изменения:
• Введено промежуточное тестирование с использованием программы «Ассистент II»;
• Дополнен перечень изучаемых вопросов по теме 5 «Модели и моделирование в экологии»;
• Вынесено на самостоятельную работу рассмотрение вопросов, касающихся основных биохимических циклов в биосфере.
