Структура и трудоемкость дисциплины

Семестр 1. Форма промежуточной аттестации зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

Тематический план

Таблица 1.

Тематический план

№	Тема	недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Итого часов по теме	Из них в интерак-тивной форме	Формы контро-ля
Лекции	Практические занятия	Самостоятельная работа
1.	Введение							Реферат
2.	Парадигма системности в зоологии и экологии							Контрольная работа
3.	Теоремы системной экологии	3-4						Устный опрос
4.	Аутэкология и синэкология							Устный опрос
5.	Структура экологических систем	6-7						Реферат
6.	Устойчивость и стабильность экологических систем							Реферат
7.	Популяционная экология животных							Устный опрос
8.	Динамическое моделирование	10-11						Реферат
9.	Биометрические методы в зоологии и экологии	112-13						Контрольная работа
	Прогнозирование экологических процессов							Устный опрос
	Итого (часов):							Зачет
	Из них в интерактивной форме

Таблица 2.

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов
обязательные
1.	Введение	Выполнение индивидуальных заданий (доклады с рефератами)
2.	Парадигма системности в зоологии и экологии	Выполнение контрольных работ
3.	Теоремы системной экологии	Выполнение индивидуальных заданий (глоссарий)	3-4
4.	Аутэкология и синэкология	Выполнение индивидуальных заданий (презентаций)
5.	Структура экологических систем	Выполнение индивидуальных заданий (доклады с рефератами)	6-7
6.	Устойчивость и стабильность экологических систем	Выполнение индивидуальных заданий (доклады с рефератами)
7.	Популяционная экология животных	Выполнение индивидуальных заданий (презентации)
8.	Динамическое моделирование	Выполнение групповых заданий (доклады с рефератами)	10-11
9.	Биометрические методы в зоологии и экологии	Выполнение контрольных работ.	112-13
10.	Прогнозирование экологических процессов	Выполнение групповых заданий (составление программ для моделирования и прогноза экологических процессов)
	ИТОГО:

Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.
1.	Палеонтология (магистратура)	+	+							+	+
2.	Происхождение и эволюция хордовых (магистратура)	+	+	+
3.	Орнитология (магистратура)	+		+	+	+	+	+	+	+	+
4.	Териология (магистратура)	+		+	+	+	+	+	+	+	+
5.	Экология позвоночных животных (магистратура)	+		+	+	+	+	+	+	+	+
6.	Синергетические процессы в биологических системах (магистратура	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+

Содержание дисциплины

1.Введение

Развитие представлений об экологии (Г.Д.Торо, Э.Геккель, А.Гумбольд, К.Рулье, В.В.Докучаев, Г.Ф.Морозов, В.Н.Сукачев, В.И.Вернадский, Э.Макфедьен, Ф.Клементс, С.С.Шварц, Р.Маргалеф, О.С.Колбасов, Е.К.Федоров, Б.Коммонер, Определение системной экологии. Основные трактовки системной экологии как науки:

-Теоретическая экология (Н.Ф.Реймерс)

- Математическая экология (В.Д.Федоров, Т.Г.Гильманов и др.)

- Общая экология (в смысле – комплексная) (Ю.Одум и др.)

- Системная экология – общая экология с точки зрения теории систем.

Предмет системной экологии. Методы системной экологии (наблюдения, эксперимент, моделирование, прогнозирование и т.д). Место и специфика системной экологии в цикле экологических и биологических наук. Модель «пирога биологических наук» (по Ю. Одуму): экологии в этом «пироге» отводится место в качестве одного из горизонтальных слоев. Каркас такого пирога можно отождествить с теоретической биологией (это, своего рода «философия биологии» – безтелесная, но структурирующая субстанция (Б.Медников и др.). Часть каркаса, охватывающая экологический слой – теоретическая экология. Но где же место СИСТЕМНОЙ экологии? Системная экология это не часть экологической науки (как даже математическая или теоретическая экология), а МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ или даже МИРОВОЗЗРЕНЧЕСКИЙ подход к экологии вообще, это «Философия экологии».

2. Парадигма системности в зоологии и экологии

Парадигма системности («ПАРАДИГМА» - господствующий в науке или обществе фундаментальный методологический подход). История развития теории систем (Л.Берталанффи, С.Бир). Связь теории систем с биологической кибернетикой. Развитие идей системной биологии (Дж.Милсум, П.К.Анохин). Общие понятия теории систем. Система как совокупность взаимодействующих между собой относительно элементарных структур или процессов, объединенных в целое выполнением некоторой общей функции, несводимой к функциям ее компонентов. Общесистемные обобщения: системы, их классификация, иерархия, самоорганизация, свойства, функционирование и регулирование - принцип эмерджентности, «избыточность» жизни, триггерный эффект, еще раз о «симбиозе», термодинамика: энтропия, негэнтропия, от регуляции к саморегуляции и т.д. Общая схема системного подхода к изучению экосистем. Биосфера как система и системная единица. Экологические системы. Иерархия экосистем. Экологический мониторинг. Экологическое моделирование и прогнозирование.

3. Теоремы системной экологии

Теоремы сложения систем: 1) аксиома системной целостности; 2) закон подобия части и целого; 3) аксиома эмерджентности; 4) закон необходимого разнообразия; 5) закон (правило) полноты составляющих; 6) закон избыточности системных элементов при минимуме числа вариантов организации; 7) принцип перехода избыточности в самоограничение; 8) правило конструктивной эмерджентности; 9) парадокс «симбиотического» сосуществования; 10) закон (правило) перехода в подсистему, или принцип кооперативности; 11) закон (принцип) увеличения степени идеальности, или эффект «чеширского кота»; 12) закон (аксиома) системного паразитизма; 13) закон оптимальности; 14) правило системно-динамической комплементарности, или закон баланса консервативности и изменчивости.

Теоремы внутреннего развития систем: 15) закон вектора развития; 16) закон необратимости эволюции Л.Долло; 17) закон усложнения системной организации (организмов) К.Ф.Рулье; 18) закон неограниченности прогресса; 19) биогенетический закон; 20) геогенетический закон; 21) закон последовательности прохождения фаз развития; 22) общий системогенетический закон; 23) правило всеобщего детерминизма в развитии; 24) закон анатомической (или структурной) корреляции; 25) закон согласования строения и ритмики (функций) частей (подсистем), или закон синхронизации и гармонизации системных составляющих; 26) закон аллометрии; 27) закон неравномерности развития систем, или закон разновременности развития (изменения) подсистем в больших системах; 28) всеобщий закон волнообразности развития.

Теоремы термодинамики систем: 29) закон (принцип) энергетической проводимости; 30) закон сохранения жизни; 31) закон сохранения массы; 32) закон сохранения энергии, или первый принцип (закон, начало) термодинамики; 33) второй принцип (начало, или закон) термодинамики; 34) теорема сохранения упорядоченности; 35) принцип Ле Шателье-Брауна; 36) закон минимума диссипации (рассеивания) энергии Л.Онсагера, или принцип экономии энергии; 37) закон максимизации энергии Г. и Э.Одумов; 38) закон максимизации энергии и информации; 39) принцип максимизации мощи; 40) правило основного обмена.

Теоремы иерархии систем: 41) принцип иерархической организации, или принцип интегративных уровней; 42) периодический закон химических элементов Д.И.Менделеева; 43) закон гомологических рядов и наследственной изменчивости Н.И.Вавилова; 44) периодический закон геогеографической зональности А.А.Григорьева-М.И.Будыко; 45) закон периодичности строения системных совокупностей, или системопериодический закон.

Теоремы отношений «система – среда»: 46) принцип дополнительности Нильса Бора; 47) принцип торможения развития; 48) закон развития системы за счет окружающей ее среды; 49) принцип преломления действующего фактора в иерархии систем; 50) принцип преломления действующего фактора внутри системы; 51) закон функционально-системной неравномерности; 52) принцип скользящих среднемаксимальных случайного статистического ряда; 53) правило затихания процесса; 54) закон растворения системы в чуждой среде; 55) закон пассионарности Л.Н.Гумилева.

4. Аутэкология и синэкология

Организм и среда. Абиотические и биотические факторы. Адаптация организмов к меняющимся условиям среды. Биосфера. Биогеоценоз. Сообщество. Структура сообществ и популяций. Статистические характеристики сообществ организмов (видовое богатство, видовое разнообразие, доминирование, выровненность, агрегированность, плотность организмов, динамика численности). Методы оценки сходства сообществ организмов. Популяция. Взаимоотношения организмов и среды. Законы социальной экологии.

5. Структура экологических систем

Таксономическая структура экосистем. Количественная структура экосистем. Пространственная структура экосистем. Временная структура экосистем. Трофическая структура экосистем. Половозрастная структура экосистем и сообществ организмов.

Показатели видового богатства, видового разнообразия, доминирования и выравненности экологических систем. Формулы для их расчета.

6. Устойчивость и стабильность экологических систем

Модель устойчивого и неустойчивого равновесия Р.Риклефса (1975). Равновесные и неравновесные процессы в природе. Упругая, резистентная и общая устойчивость сообществ организмов. Отличие устойчивости (по С.Н.Гашеву) от стабильности (по В.Д.Федорову, С.А.Соколовой) системы. Принцип избыточности и замещения. Эффективность механизмов стабилизации сообществ по Л.Н.Ердакову, Б.Я.Рябко).

7. Популяционная экология животных

Определение популяции. Свойства популяционной группы. Генетика популяций. Принцип основателя. Структура популяции. Динамика популяций. Флуктуационные процессы в популяциях.

Популяции в сообществах. Типы взаимодействия между двумя видами. Популяции и сообщества в географических градиентах. Экотоны и понятие краевого эффекта. От популяций к сообществам и биогеоценозам.

8. Динамическое моделирование

Динамика численности и факторы ее определяющие. Скорость роста численности популяций. Конечная и экспоненциальная скорость роста. Меры скорости роста (идеальная скорость роста; скорость роста при фиксированной зависимости выживаемости и плодовитости от возраста; наблюдаемая скорость роста). Демографический потенциал. Потенциальная скорость роста. Семейства математических моделей, их преимущества и недостатки. Моделирование динамических систем. Программирование при моделировании и экологическом прогнозе.

Моделирование динамических процессов с применением программных средств BASICA и Exell (программы «Bizon», «Грызуны»).

9. Биометрические методы в зоологии и экологии

Статистические методы в экологии: характеристика статистических совокупностей (средние, вариабельность, типы распределения), сравнение совокупностей, методы многомерного анализа (корреляционный, дисперсионный, регрессионный, кластерный и дискриминантный). Билатеральная асимметрия. Метод морфофизиологических индикаторов (ММФИ) как пример системного изучения адаптаций организмов к условиям среды.

10. Прогнозирование экологических процессов

Определение прогностической модели. Цели и задачи прогнозирования в биологии и экологии. Предикторы в прогностической модели. Основные принципы прогнозирования состояния экологических систем. Применение методов математического моделирования в прогнозировании экологических процессов.

Практические занятия

3. Теоремы системной экологии (2 часа)

Составление блок-схем основных положений системной экологии.

Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с текстовыми и графическими редакторами MS Office.

4. Аутэкология и синэкология (2 часа)

Составление блок-схем влияния факторов среды на разные живые организмы.

Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с текстовыми и графическими редакторами MS Office.

5. Структура экологических систем (2 часа)

Составление блок-схем строения экологических систем разного типа и ранга. Расчет показателей биоразнообразия.

Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с текстовыми, графическими редакторами и электронными таблицами MS Office, а также с программой-интерпретатором языка Q-Basica.

6. Устойчивость и стабильность экологических систем (1 час)

Расчет показателей устойчивости и стабильности сообществ животных.

Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с текстовыми, графическими редакторами и электронными таблицами MS Office, а также с программой-интерпретатором языка Q-Basica.

7. Популяционная экология животных (1 часа)

Составление блок-схем структуры различных популяций. Расчет показателей состояния популяций.

Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с текстовыми, графическими редакторами и электронными таблицами MS Office, а также с программой-интерпретатором языка Q-Basica.

8. Динамическое моделирование (1 часа)

Моделирование динамических процессов с применением программных средств BASICA и Exell (программы «Bizon», «Грызуны»).

Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с электронными таблицами MS Office, а также с программой-интерпретатором языка Q-Basica.

9. Биометрические методы в зоологии и экологии (2 часа)

Расчет основных показателей выборочных совокупностей и показателей состояния биологических и экологических систем.

Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с электронными таблицами MS Office, с программой Statistica 6.0, а также с программой-интерпретатором языка Q-Basica.

10. Прогнозирование экологических процессов (3 часа)

Составление алгоритмов для написания программ «Bizon» (прогноз неистощительного использования популяции бизонов) и «Грызуны» (прогноз динамики численности различных популяций в сообществах).

Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с электронными таблицами MS Office и с программой-интерпретатором языка Q-Basica.