Програма навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1.Вплив екологічних факторів на організми та їхні угруповання. Популяції, їхні класифікації та структура, особливості функціонування. Біоценози, біогеоценози, екосистеми. Вчення В. І. Вернадського про біосферу та ноосферу

Тема 1.Екологічні фактори та умови життя. Класифікація факторів. Закономірності впливу екологічних факторів на організми та їх угруповання. Принципи екологічної класифікації організмів. Адаптивні біологічні ритми організмів (28 год)

Короткий нарис розвитку екології. Визначення екології як науки. Предмет вивчення екології, її завдання та методи. Екологія як міждисциплінарний предмет. Короткий нарис розвитку екології. Основні розділи екології: аутекологія, демекологія та синекологія. Методи екологічних досліджень. Екологічний моніторинг. Сучасні екологічні проблеми у світі та в Україні.

Абіотичні, біотичні та антропічні фактори. Статична та динамічна класифікація факторів. Оптимум, песимум, летальні дози факторів. Поняття про екологічну валентність організмів, толерантність та лімітуючі фактори. Стено- та еврибіонти.

Основні форми біотичних взаємовідносин (конкуренція, паразитизм, хижацтво, виїдання, мутуалізм, коменсалізм, нейтралізм).

Закономірності дії екологічних факторів на організми (закони толерантності, мінімуму, оптимуму, лімітуючих факторів, взаємокомпенсації екологічних факторів, правила Мітчерліха та Джордана, незалежності адаптацій до кожного з факторів середовища). Неоднозначність дії екологічного фактора на різні життєві функції організмів. Комплексна дія екологічних факторів на організми та їхня взаємодія.

Поняття про середовище існування. Принцип єдності організму та середовища його існування. Основні середовища існування організмів. Наземно-повітряне середовище. Світловий режим та адаптації до нього організмів. Екологічні групи організмів по відношенню до світлового режиму. Температурний режим та адаптації до нього організмів. Температурні адаптації наземних рослин і тварин. Правила Алена та Бергмана. Пойкілотермні та гомойотермні тварини. Способи терморегуляції. Поняття про ефективні температури розвитку пойкілотермних тварин. Вологість. Адаптації організмів до різних режимів наземно-повітряного середовища існування. Адаптації рослин та тварин до підтримання водного балансу. Екологічні групи рослин і тварин по відношенню до вологості. Повітря як екологічний фактор та його властивості. Стратифікація атмосфери. Тропосфера та озоновий екран. Сонячна радіація. Тепличний ефект. Водне середовище. Стратифікація Світового океану та прісних водойм. Екологічні зони Світового океану: літосфера, батіаль, абісаль, пелагіаль, афотна та фотосинтетична зони. Шельф. Провідні екологічні фактори водного середовища існування: щільність води, вміст газовий, світловий, сольовий та температурний режими. Особливості орієнтації та живлення тварин у водному середовищі. Пристосування гідробіонтів до існування у тимчасових водоймах. Біологічна індикація водойм. Процеси самоочищення водойм.

Організм живих істот як середовище існування. Основні форми симбіозу організмів: мутуалізм, протоко операція, паразитизм, коменсалізм, аменсалізм. Поняття про епі- та ендобіонтів. Форми паразитизму: облігатний та факультативний, ектопаразитизм та ендопаразитизм. Категорії хазяїв у життєвому циклі паразитів. Поширення паразитизму серед різних груп живих істот. Ступінь зв’язку паразитів з позахазяїнним (відкритим) середовищем. Правило Лейкарта. Пошук хазяїв паразитами. Відповідь організму хазяїна на проникнення паразитів. Міграції паразитів в організмі хазяїна та їх класифікація. Імунологічні аспекти взаємовідносин організмів паразита та хазяїна. Особливості взаємовідносин паразитів та їх хазяїв. Ефект концентрації паразитів у певному органі. Шкода, що паразити завдають організмові хазяїна (механічний та токсичний вплив, споживання речовин, необхідних для нормального існування організму хазяїна, сприяння проникненню в організм хазяїна збудників інших захворювань тощо). Відповідь організму хазяїна на проникнення паразитів. Імунологічні аспекти взаємовідносин організмів паразита та хазяїна. Пристосованість паразитів до поширення виду. Пристосованість паразитів до переживання несприятливих умов існування. Можливі типи взаємовідносин між паразитами одного та різних видів, що населяють організм хазяїна. Роль паразитів у регуляції чисельності популяцій їх хазяїв. Значення паразитів у запобіганні проникненню в екосистеми сторонніх видів.

Ґрунт як особливе середовище існування живих істот. Ґрунтовий профіль та горизонти. Типи ґрунтів. Гумус, зона вилуджування та материнська порода. Алювій, колювій, еол та лес. Провідні екологічні фактори ґрунтового середовища існування: температурний, газовий, водний склад, солоність, кислотність. Адаптації організмів до існування у ґрунті. Екологічні групи тварин – мешканців ґрунтів. Принципи біологічної індикації ґрунтів. Роль ґрунту в еволюції наземних тварин.

Життєві форми – одиниці екологічної класифікації організмів. Формування життєвих форм організмів як наслідок їхніх адаптацій до певних умов довкілля. Принципи екологічної класифікації організмів. Класифікації життєвих форм у рослин та тварин.

Адаптивні біологічні ритми організмів. Поняття про біологічний годинник. Типи адаптивних біологічних ритмів організмів: зовнішні, внутрішні, циркадні, добові, припливно-відпливні, сезонні, річні, циркумануальні, багаторічні. Фотоперіодизм та його біологічне значення. Застосування фотоперіодичних реакцій організмів у господарській діяльності людини.

Тема 2.Популяційна структура виду. Класифікація популяцій. Методи вивчення популяцій (30 год)

Демекологія як окремий розділ екології. Просторовий розподіл організмів, ареали та їх типи. Популяція – структурно-функціональна одиниця виду та еволюції. Ступінь відокремленості популяцій. Поняття про екологічну нішу: різні концепції. Поняття про види ценофіли та ценофоби. Формування підвидів як свідчення екологічної пластичності видів. Класифікація популяцій. Чисельність популяції абсолютна та вибіркова. Методи її підрахунку. Методи підрахунку щільності популяцій у тварин та рослин (на суходолі та у водному середовищі). Застосування екологічного моніторингу та математичного моделювання у вивченні популяцій. Функціональна роль популяцій в екосистемах.

Структура популяцій: статева, вікова, просторова, генетична, етологічна. Ієрархія організмів в популяціях. Територіальна поведінка у різних груп тварин. Просторовий розподіл організмів, ареали та їх типи. Популяційні хвилі та механізми регуляції густини та чисельності популяцій. Поняття про біотичний потенціал популяції. Поняття про К- та r-стратегії розмноження. Народжуваність абсолютна та питома. Темпи росту популяції. Поняття про ємність середовища існування і гомеостаз популяцій. Інформаційні процеси в популяціях. Закон Харди-Вайнберга. Поняття про вікаруючі види. Правило Джордана. Основні закони демекології. Поняття про мінімальну життєздатну популяцію.

Тема 3.Біоценози, біогеоценози та екосистеми. Їхня структура та характеристики. Ланцюги живлення. Динаміка біогеоценозів. Вчення В. І. Вернадського про біосферу та ноосферу. Основні біоми суходолу. Кругообіг речовин в природі (32 год)

Поняття про біоценоз, біогеоценоз, екосистему та агроценоз. Їхні характеристики: видова, просторова, трофічна та фенологічна. Індекс видового різноманіття Шеннона. Схема будови екосистеми за А. Тенслі. Схема будови біогеоценозу за В. Сукачовим. Поняття про екотоп та кліматоп. Просторова, видова, структури біоценозу. Властивості біогеоценозів: цілісність, стійкість, здатність до самовідтворення та саморегуляції. Типи зв’язків між популяціями організмів в біогеоценозах: трофічні, топічні, форичні та фабричні. Відносини хижак-здобич, паразит-хазяїн, рослина-тварина-фітофаг, мутуалізм, аменсалізм, нейтралізм. Конкуренція та коменсалізм: їх різновиди. Функціональні групи організмів у біоценозах. Механізми регуляції чисельності популяцій у біогеоценозах.

Біогеоценози, як відкриті біосистеми. Потоки енергії та енергетичний баланс в екосистемах. Біологічна продуктивність біогеоценозів: первинна та вторинна. Правило екологічної піраміди. Види екологічних пірамід.

Формування ланцюгів живлення та трофічної сітки екосистем. Продуценти, консументи різних порядків та редуценти. Типи ланцюгів живлення: детритні та пасовищні. Поняття про трофічну сітку. Правило Ліндемана. Піраміди чисел, маси та енергій.

Динаміка біогеоценозів. Вплив екологічних факторів на зміни у біогеоценозах. Поняття про сукцесії. Екологічні сукцесії як процеси саморозвитку біогеоценозів. Причини сукцесій та їх типи. Зміни біогеоценозів з часом: циклічні та поступальні. Мікро-, макро- та мегасукцесії. Первинні та вторинні сукцесії. Клімакс. Закономірності сукцесійного процесу. Поняття про зріле (клімаксне) угруповання.

Агроценози та особливості їхнього функціонування. Спільні риси та відмінності у структурі та функціонування біогеоценозів та агроценозів. Структура агроценозів. Регуляція людиною відносин організмів в агроценозах. Шляхи підвищення продуктивності агроценозів.

Основи вчення В. І. Вернадського про біосферу. Оболонки планети Земля: гідросфера, літосфера та атмосфера. Біосфера та її межі. Жива речовина біосфери, її властивості та функції. Колообіг речовин у біосфері як необхідна умова її існування. Саморегуляція біосфери як глобальної екосистеми. Роль живих організмів у перетворенні оболонок Землі (створенні осадових порід, ґрунтоутворенні, підтриманні сталості газового складу атмосфери тощо).

Вчення В. І. Вернадського про ноосферу та його значення для уникнення глобальної екологічної кризи. Діяльність людини та стан біосфери. Сучасні екологічні проблеми, що постають перед людиною: ріст населення планети, ерозія та забруднення ґрунтів, ріст великих міст (урбанізація), знищення лісів, нераціональне використання водних та енергоресурсів, можливі зміни клімату, негативний вплив на біологічне різноманіття тощо. Застосування екологічних знань у практичній діяльності людини. Побудова екологічно стабільного суспільства – умова уникнення глобальної екологічної кризи. Поняття про екологічне мислення.

Підсумкова модульна контрольна робота 1 (2 год.)

Рекомендована література

1. Алтухов Ю. П. Генетические процессы в популяциях. – М. : ИКЦ «Академкнига», 2003.

2. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: особи, популяции и сообщества. – М. : Мир,1989. – Т.1.

3. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: особи, популяции и сообщества. – М. : Мир,1989. – Т.2.

4. Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. – М. : Айрис, 2007.

5. Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере. – Ростов-на-Дону : Феникс, 1996.

6. Воронков В. Основы общей экологии. – М. : Агар,1997.

7. Гандзюра В. П. Екологія: Навчальний посібник. - К. : «Сталь», 2009.

8. Жизнеспособность популяций: Природоохранные аспекты / Под ред. М. Сулея. – М. : Мир, 1989.

9. Заверуха Н. М., Серебряков В. В., Скиба Ю. А. Основи екології: Навч. поcібн. – 2-е вид. – К.: Каравела, 2008.

10. Кормилицин В. Основы экологии. – М. : Мпу-интерстиль,1997.

11. Кучерявий В. П. Екологія. – Львів: Світ, 2001.

12. Мусієнко М. М., Серебряков В. В. Екологія. Охорона природи: Словник-довідник. – К. : Т-во «Знання», КОО, 2007.

13. Одум Ю. Экология. – М. : Мир,1986. – Т.1.

14. Одум Ю. Экология. – М. : Мир,1986. – Т.2.

15. Пианка Э. Эволюционная экология. – М. : Мир, 1981.

16. Пономарева И. Н., Соломин В. П., Корнилова О. А. Общая экология. – М.: Мой учебник, 2005.

17. Потапов А. Д. Экология. – М. : Высш. шк., 2002.

18. Реймерс Н. Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). – М. : "Россия молодая", 1994. .

19. Риклефс Р. Основы общей экологии. – М. : Мир, 1979.

20. Розанов С. Общая экология. – СПб. : Лань, 2001.

21. Солбриг О., Солбриг Д. Популяционная биология и эволюция. – М. : Мир, 1982.

22. Чернова Н. М., Былова А. М. Экология: учеб. пособие для студентов биол. спец. пед. ин-тов. – 2-е изд, перераб. – М. : Просвещение, 1988.

23. Шилов И. Экология: учебник для биологических и медицинских вузов. – 3-е изд., стер. – М. : Высшая школа, 2001.