Перечень тем занятий семинарского типа
УТВЕРЖДАЮ
Проректор
по учебной и методической работе
университета
________________ И.И. Егорова
«____» ______________20____г.
Общая экология
Рабочая программа дисциплины
Направление подготовки- 05.03.06 Экология и природопользование
Санкт-Петербург
Рабочая программа дисциплины«Общая экология» составлена:
· в соответствии с требованиями ФГОС;
· на основании учебного плана направления подготовки 022000 «Экология и природопользование»
Составитель:
к. б.н., доц. Н.С Иванов
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедрырегиональной экономики и природопользования
от «10» июня 2015 г., протокол №10.
Заведующий кафедрой:
д.г.н., проф., В.М.Разумовский
Рабочая программа согласована:
Рецензент:
д.э.н., проф., А.М.Малинин
Библиотека СПбГЭУ:
директор библиотеки О.В. Никитина
Отдел ООП УМУ:
_____________
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины - иметь базовые представления об основных теоретических и прикладных направлениях экологии.
Основные задачи дисциплины:
1.Освоение студентами эколого-системного подхода и его использования при составлении характеристик антропогенных и природных объектов;
2.Приобретение студентами знаний о функционировании живой природы и экосистем в целом, также о закономерностях взаимоотношения природы и общества.
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина «Общая экология» направления подготовки 022000 «Экология и природопользование» относится к базовой части профессионального цикла, код Б.3.1.
Дисциплина изучается на 2 курсе в 3 семестре. Для освоения дисциплины студенту «Общая экология» требуется знание предшествующих дисциплин: «География», «Биология», «Почвоведение», «Экологическая картография». Компетенции, формируемые учебной дисциплиной, являются необходимыми для успешного последующего изучения дисциплин: «Экономика природопользования», «Оценка воздействия на окружающую среду», «Учение о биосфере», «Региональное природопользование», «Ландшафтное планирование», «Основы урбоэкологии», «Биотические ресурсы и их охрана».
ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующей компетенции:
· обладать базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, химии и биологии в объеме, необходимом для освоения физических, химических и биологических основ в экологии и природопользовании; владеть методами химического анализа, а также методами отбора и анализа геологических и биологических проб; иметь навыки идентификации и описания биологического разнообразия, его оценки современными методами количественной обработки информации (ПК-2);
· обладать базовыми общепрофессиональными (общеэкологичесими)
представлениями о теоретических основах общей экологии, геоэкологии,
экологии человека, социальной экологии, охраны окружающей среды (ПК-4);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: теоретические основы биогеографии, экологии животных, растений и микроорганизмов(ПК-2);
Уметь: решать глобальные и региональные геоэкологические проблемы(ПК-4);
Владеть: методами прикладной экологии(ПК-4).
ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.
| Объём дисциплины | Всего часов | ||
| очная форма обучения | очно-заочная форма обучения | заочная форма обучения | |
| Аудиторная работа: | - | - | |
| Самостоятельная работа: | - | - | |
| Вид промежуточной аттестации обучающегося – экзамен* | - | - |
*часы за экзамен входят в самостоятельную работу студентов
Распределение фонда времени по семестрам и типам занятий
для разных форм обучения
| № п/п | Наименование раздела и темы | Форма обучения | ||||||||
| очная | очно-заочная | заочная | ||||||||
| ЗЛТ | ЗСТ | СР | ЗЛТ | ЗСТ | СР | ЗЛТ | ЗСТ | СР | ||
| 11. | Место общей экологии в структуре современной экологии. | |||||||||
| 22. | Уровни организации биологических систем. Клетка как структурно-функциональная единица живых организмов. | 110* | ||||||||
| 33. | Среда обитания и факторы среды, их классификация. Закономерности воздействия факторов среды на организмы. | 88* | ||||||||
| 44. | Абиотические факторы. Среды жизни и адаптации к ним организмов | 86* | ||||||||
| 55. | Биотические факторы. Реакция организмов на изменения уровня экологических факторов. | 22* | ||||||||
| 66. | Экологическая ниша организма. | 44* | ||||||||
| 77. | Жизненные формы организмов. | 22* | ||||||||
| Популяция. Основные характеристики. Динамика популяций. | ||||||||||
| Экологические стратегии. Трофическая структура биоценозов. Видовая структура биоценоза. Пространственная структура биоценозов. Закономерности саморегуляции биоценозов. | 22* | |||||||||
| Структура экосистем. Продуктивность экосистем. Круговороты веществ в экосистемах. Сукцессионные смены. | 44* | |||||||||
| Развитие живых систем как термодинамический процесс. Основные типы экосистем Земли. | 44* | |||||||||
| Биосфера. | ||||||||||
| Всего часов | ||||||||||
| экзамен |
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ ДИСЦИПЛИНЫ
| № п/п | Наименование темы дисциплины | Содержание темы |
| Место общей экологии в структуре современной экологии. | Цель, задачи, роль и место дисциплины в системе подготовки специалиста. Методические требования к организации учебного процесса. Построение учебного курса и последовательность изучения тем. Обзор основной и дополнительной литературы. Рекомендации по самостоятельной работе над учебным материалом. Экология – сравнительно молодая, динамично развивающаяся, междисциплинарная наука. История возникновения и эволюция экологии. Первое определение экологии, сформулированное немецким биологом Э. Геккелем (1866). Определение экологии Ю. Одума (1953). Структура современной экологии, ее основные направления – биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология. Определение, объект, предмет и круг проблем каждого направления экологии. Общая экология – определение, объект и предмет, место в структуре современной экологии. Разделы общей экологии: аутэкология, демэкология, синэкология, биогеоценология и экология биосферы. | |
| Уровни организации биологических систем. Клетка как структурно-функциональная единица живых организмов. | Возникновение принципа системности. Всеобщая организационная наука (тектология) А.А. Богданова, общая теория систем Л. Берталанфи и кибернетика. Общие понятия теории систем: структура и элемент, определения понятия «система» в биологии и экологии. Типы систем по А.А. Малиновскому. Особенности живых систем. Системный подход в экологии. Уровни организации биологических систем (субклеточный, клеточный, организменный, популяционный, биоценотический и биосферный), краткая характеристика каждого из этих уровней. Гомеостаз. Клеточные и неклеточные формы жизни. Прокариоты и эукариоты. Химический состав клетки. Пластический обмен: биосинтез белков, фотосинтез, хемосинтез. Энергетический обмен (аденозинтрифосфорная кислота, клеточное дыхание). Экологические категории организмов: автотрофы (продуценты: фото- и хемотрофы), гетеротрофы (консументы – сапрофаги, фитофаги, некрофаги, детритофаги; редуценты (деструкторы)). | |
| Среда обитания и факторы среды, их классификация. Закономерности воздействия факторов среды на организмы. | Понятия: организм, окружающая среда, среда обитания, экологический фактор. Классификация экологических факторов по природе происхождения: абиотические, биотические, антропогенные. Деление факторов по степени постоянства: первичные периодические, вторичные периодические, непериодические. Деление факторов по характеру изменения во времени: регулярно–перидические, нерегулярные, направленные. По характеру ответной реакции организма: раздражители, модификаторы, ограничители, сигнализаторы. В зависимости от возможности потребления при взаимодействии: условия, ресурсы. Прямое и опосредованное действие факторов. Закон минимума Ю. Либиха, уточнения к закону: закон неоднозначного действия фактора на различные функции организма, закон компенсации факторов, закон незаменимости фундаментальных факторов. Закон толерантности (лимитирующих факторов) В. Шелфорда. Купол толерантности и жизнеспособность организма: зона экологического оптимума, зона нормальной жизнедеятельности, зона выживания, зона угнетения (пессимума), экологический минимум и максимум. Дополнения Ю. Одума к закону толерантности. Экологическая пластичность вида: эврибионты и стенобионты. | |
| Абиотические факторы. Среды жизни и адаптации к ним организмов | Энергия Солнца. Световой режим. Экологические и биологические эффекты волн различной длины различны (ионизирующее излучение, ультрафиолетовые лучи, видимый свет). Энергия Солнца – витальный и сигнальный фактор. Фотосинтез и биологически ритмы организмов. Фотопериодизм, организмы длинного и короткого дня. Изменение светового режима местообитания в зависимости от географических факторов. Экологические группы растений по требованию к условиям светового режима (гелиофиты, сциофиты, факультативные гелиофиты). Характерные признаки и особенности местообитания, конкретные примеры для каждой из групп. Температура – витальный фактор. Экологический максимум и экологический минимум. Влияние температуры на физиологические процессы, на морфологические признаки организмов. Изменение фактора в зависимости от географической широты. Экологические группы организмов по отношению к температуре: эвритермные и стенотермные; термофилы и криофилы. Деление организмов в зависимости от теплообмена с внешней средой: пойкилотермные; гомойотермные; гетеротермные. Характерные признаки и особенности местообитания, пределы толерантности, конкретные примеры для каждой из групп. Осадки, влажность. Роль воды в жизни организмов. Водный обмен у растений. Транспирация. Эвапотранспирации. Экологические группы растений по отношению к воде: гидатофиты, гидрофиты, гигрофиты, мезофиты, ксерофиты (суккуленты и склерофиты). Характерные признаки и особенности местообитания, пределы толерантности, конкретные примеры для каждой из групп. Ветер, давление, радиационный фон: пределы толерантности, прямое и косвенное влияние на живые организмы. Топографические факторы: высота над уровнем моря (вертикальная зональность), экспозиция, крутизна склона. Эдафические факторы: структура и состав почвы, кислотность, рН, наличие определенных химических элементов. Экологические группы растений по реакции на рН: ацидофильные, нейтрофильные, базифильные, индифферентные. Галофиты, кальцефилы, кальцефобы, нитрофилы. Совокупное воздействие экологических факторов. Ведущие и второстепенные факторы. Компенсация факторов. Водная среда. Особенности, изменение свойств среды в пространстве и адаптация живых организмов к ним: незначительные колебания температуры, высокая плотность, высокое давление. Основные лимитирующие факторы: содержание кислорода, света. Наземно-воздушная среда. Особенности, изменение свойств среды в пространстве и адаптация живых организмов к ним: низкая плотность воздуха, высокая подвижность атмосферы. Основные лимитирующие факторы: температура, влажность. Почвенная среда. Особенности, изменение свойств среды в пространстве и адаптация живых организмов к ним: влажность, содержание кислорода, плотное сложение (твердая часть или скелет). Основные лимитирующие факторы: температура, влажность. Организмы как среда обитания – кондиционированная по температуре, влажности и другим параметрам среда. Особенности организмов, ведущих паразитический и полупаразитический образ жизни: упрощение всех систем и органов, а также потеря некоторых из них. | |
| Биотические факторы. Реакция организмов на изменения уровня экологических факторов. | Прямые и косвенные взаимоотношения, аллелопатия. Гетеротипические и гомотипические реакции. Нейтрализм, симбиоз, мутуализм, кооперация, межвидовая взаимопомощь, комменсализм (нахлебничество и квартиранство), конкуренция, хищничество, паразитизм (эндопаразиты и экзопаразиты). Ареал вида – отражение требовательности и толерантности факторам среды. Изменчивость, типы изменчивости. Адаптация, виды адаптаций. Закон относительной независимости адаптации. Правило экологической индивидуальности. Правило соответствия условий среды обитания генетической предопределенности организма. Отбор. | |
| Экологическая ниша организма. | Понятие местообитания. Экологическая ниша. Принцип конкурентного взаимоисключения. Правило обязательности заполнения экологических ниш. Фундаментальная и реализованная экологические ниши. Викарирующие виды. | |
| Жизненные формы организмов. | Биоморфа, габитус. Классификация жизненных форм растений по К. Раункиеру. Спектры жизненных форм растительности в разных зонах земного шара. Биоморфологический спектр. Классификация И.Г. Серебрякова. Экобиоморфы. Жизненные формы животных в зависимости от систематической принадлежности и характерные черты внешнего строения (звери: среда обитания и способы передвижения; птицы: по типу их местообитания и способу добывания пищи; рыбы: по форме тела). Классификация обитателей водной среды (бентос, перифитон, планктон, нектон, нейстон). | |
| Популяция. Основные характеристики. Динамика популяций. | Понятие биологический вид. Правило объединения в популяции С.С. Четверякова. Понятие популяции. Популяция – элементарная эволюционирующая структура. Географические, экологические и элементарные популяции. Стация. Численность популяции. Рождаемость и смертность. Непериодические и периодические колебания численности популяций. Методы абсолютного учета численности популяции. Постоянные и временные популяции. Карликовые, локальные и суперпопуляции. Сезонные изменения численности. Плотность популяции. Правило максимума размера колебаний плотности популяционного населения. Теория биоценотической регуляции численности популяции. Правило максимальной рождаемости. Возрастная и половая структуры популяций. Возрастные и половые внутрипопуляционные группировки. Фазовая изменчивость. Полиморфизм. Пространственная структура. Концепция иерархии популяций в зависимости от размеров занимаемой им территории. Случайное, равномерное и групповое распределение особей по территории по Ю.Одуму. Факторы, влияющие на особенности пространственного распределения растений и животных. Оседлые и кочевые животные. Этологическая структура. Одиночный и семейный образ жизни. Стая, стадо, колония. Эффект группы. Эффект массы. Кривые выживания. Основные факторы, влияющие на смертность организмов. Кривые роста: J-образная (экспоненциальная) и S-образная (логистическая) модели. Механизмы, регулирующие рост популяции. Биотический потенциал. Основные кривые изменения численности популяций: стабильный, цикличный, скачкообразный. | |
| Экологические стратегии. Трофическая структура биоценозов. Видовая структура биоценоза. Пространственная структура биоценозов. Закономерности саморегуляции биоценозов. | Крайние типы стратегий видов: R-стратегия и К-стратегия. Особенности организмов, для которых характерны крайние типы стратегий (размеры особей, число потомков, продолжительность жизни и время достижения половозрелости). Синантропные виды. Понятия биоценоз и биотоп. Фитоценоз, зооценоз, микробоценоз – взаимосвязанные части биоценоза. Трофические уровни. Пастбищные и детритные пищевые цепи по Ю. Одуму. Пищевые сети. Экологические пирамиды: численности, биомасс, энергий. Схема потоков энергии в трофической сети биоценоза. Правило десяти процентов. Правило экологического усиления. «Волчок жизни» по Н. Реймерсу. Зависимость видового состава биоценоза от условий среды. Доминанты и эдификаторы. Принцип континуума. Принцип биотической прерывности. Внутривидовая и межвидовая конкуренция в биоценозе. Хищничество. Сопряженные колебания численности хищника и жертвы. Схема взаимодействия механизмов организации биоценоза. Закон действия факторов. Принцип разнообразия условий биотопа. Принцип отклонения условий существования от нормы. Правило приспособления к экстремальным условиям. Закономерность изменения видового разнообразия сообществ. Вертикальное разделение: ярусное строение наземных и водных биоценозов. Число ярусов, характерное для разных природных зон. Эпифиты. Горизонтальное разделение: синузия, парцелла. Консорция. Правило взаимоприспособленности организмов в биоценозе. Правило «метаболизм и размеры особей». Закон удельной продуктивности. Принцип экологического дублирования. Принцип эколого-географического максимума. Принцип подвижного равновесия. Принцип продукционной оптимизации. Правила монокультуры. Принцип стабильности. | |
| Структура экосистем. Продуктивность экосистем. Круговороты веществ в экосистемах. Сукцессионные смены. | Соотношение понятий экосистема и биогеоценоз. Микро-, мезо-, макро- и глобальная экосистема (биосфера). Биомы и водные экосистемы. Группы экосистем по Ю.Одуму: наземные (биомы), пресноводные и морские. Правило краевого эффекта (экотона). Структура биогеоценоза: биоценоз (зооценоз, фитоценоз, микробоценоз); экотоп (климатоп, эдафотоп). Особенности понятий биомасса и продуктивность. Текущая и общая продуктивность. Первичная продуктивность. Ступени процесса производства органического вещества: валовая первичная продуктивность, чистая первичная продуктивность, чистая продуктивность сообщества, вторичная продуктивность. Первичная и вторичная продуктивность экосистем Земли по Н.Ф. Реймерсу. Закон биогенной миграции атомов. Биологический, биогеохимический и геологический круговорот. Схема большого биосферного круговорота по В.А. Радкевичу. Принципиальная схема круговорота веществ по Н.Ф. Реймерсу. Структурная схема и описание круговоротов биогенных элементов: углерода, фосфора и азота. Понятия: сукцессия, сукцессионный ряд, климакс, коренные и производные сообщества. Виды сукцессий в зависимости от причин, их вызвавших: антропогенные, катастрофические, пирогенные, зоогенные. Первичные, вторичные, деградационные и эволюционные сукцессии. Общие закономерности: направленность, правило увели-чения замкнутости биогеохимического круговорота веществ, правило сукцессионной индикации состояния среды. | |
| Развитие живых систем как термодинамический процесс. Основные типы экосистем Земли. | Биологическая интерпретация первого, второго и третьего законов термодинамики. Энтропия в экосистемах. Гомеостаз. Принцип Ле Шателье – Брауна. Периодический закон географической зональности. Закон конкурентного исключения. Наземные экосистемы. Пустыни: тропические, умеренных широт, холодные. Травянистые экосистемы: тропические (саванны), умеренных широт, полярные (арктические тундры). Леса: влажные тропические, листопадные умеренных широт, северные хвойные. Для каждого типа экосистем: географическое положение, характеристика экотопа и биоценоза, особенности круговорота веществ, динамика. Водные экосистемы. Основные отличия водных экосистем от наземных. Экосистемы Мирового океана: прибрежная зона (эстуарий и континентальный шельф), коралловые рифы, открытый океан (эвфотическая, батиальная и абиссальная зоны). Для каждого типа экосистем: географическое положение, характеристика условйи формирования, растительности и животных, особенности круговорота веществ, динамика. Экосистемы континентальных стоячих водоемов: озера и болот. Олиготрофные, эвтрофные и дистрофные озера. Эвтрофикация водоемов. Экосистемы водотоков | |
| Биосфера. | Понятие биосфера. Структура и границы биосферы. Типы веществ, слагающих биосферу по В.И. Вернадскому: живое, биогенное, косное, биокосное, вещество в радиоактивном распаде, рассеянных атомов, космического происхождения. Средний элементарный состав живого вещества. Масса живого вещества, скорость его обновления. Основные функции живого вещества: энергетическая; газовая; концентрационная; окислительно-восстановительная; деструкционная. Функции биосферы по А.В. Лапо: энергетическая; деструктивная; концентрационная; средообразующая. Круговорот вещества и энергии. Эволюция биосферы. |
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЗАНЯТИЙ СЕМИНАРСКОГО ТИПА
| № темы | Семинарские занятия | |
| наименование занятий | вид используемых АМО | |
| Экологические категории организмов | ||
| Абиотические и биотические факторы. Адаптация. Отбор. | Анализ конкретных ситуаций | |
| Экологическая ниша. Жизненные формы. | Анализ конкретных ситуаций | |
| Динамика популяций. Кривые роста. | Тематическая дискуссия | |
| Экология сообществ (синэкология) | Проблемный семинар | |
| Экосистема и биогеоценоз. | Проблемная лекция | |
| Биомасса и продуктивность. Первичная и вторичная продуктивность экосистем Земли. | Лабораторная работа (4 часа) | |
| Общие закономерности. Правило сукцессионной индикации состояния среды. | ||
| Энтропия в экосистемах. | Групповая консультация | |
| Типы экосистем Земли. | Проблемная лекция | |
| Функции биосферы по А.В. Лаппо. Эволюция биосферы. | Тематическая дискуссия |