Untitled - Ставропольский государственный медицинский

Рабочая учебная программа разработана в соответствии с
- ФГОС ВО по направлению подготовки 06.03.01 «Биология»,
утвержденным приказом Минобрнауки России от 07.08.14 г.
№ 944;
- рабочим учебным планом по направлению подготовки 06.03.01
«Биология», утвержденным Ученым советом университета
от 27 августа 2014 года протокол № 1;
- типовой (примерной) учебной программой по дисциплине
«Учение о биосфере»
Рабочая учебная программа обсуждена и одобрена на заседании
кафедры биологии
«___» _______________2014 года протокол № _____
Зав. кафедрой, проф. _________________
А.Б. Ходжаян
Одобрена
Цикловой
методической
комиссией
гуманитарного и медико-биологического образования
факультета
«___» _______________2014 года протокол № _____
Председатель ЦМК, доцент
Согласована:
Декан
факультета
образования, проф.
_________________Н.К. Маяцкая
гуманитарного
и
_________________
медико-биологического
Н.А. Федько
Начальник УМУ
_____________
Н.П. Вышковский
«___» _______________ 2014 года
Руководитель ЦУКО, доцент
______________
С.В. Новиков
«___» _______________ 2014 года
Рецензент: профессор кафедры ботаники, зоологии и общей биологии
СКФУ, доктор ветеринарных наук
________________ И.М.Мануйлов
2
Пояснительная записка
Программа дисциплины «Учение о биосфере»
составлена для бакалавров 3-го года очной формы обучения
по направлению подготовки 06.03.01 «Биология» профиля
«Экология» доцентом кафедры биологии Э.Н.Макаренко.
Содержательное наполнение предлагаемой программы
«Учение о биосфере» сводится к ознакомлению с учением
академика В.И. Вернадского о биосфере, рассмотрению
биосферы как глобальной экосистемы, к осознанию роли
жизни и живого вещества в геологических процессах, к
изучению облика Земли, ее атмосферы, осадочных пород,
ландшафтов,
которые
являются
результатом
жизнедеятельности живых организмов, к пониманию
особой роли человека в становлении лика нашей планеты.
Основная часть программы построена в соответствии
с учением академика В.И. Вернадского о биосфере и
включает следующие разделы: "Методологические основы
«Учения о биосфере»", "Глобальный круговорот веществ в
биосфере",
"Современные
концепции
биосферы",
"Геосферы земли: их характеристика" "Роль деятельности
человека в биосфере ".
"Учение о биосфере" В.И. Вернадского – это
закономерный этап развития наук 20 века. Новая парадигма
отношения человека к окружающей
его среде,
возникновения и эволюции жизни во вселенной – основа
концепции "устойчивого развития" человечества во
вселенной.
1. Цель и задачи освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины является формирование
у студентов представления о взаимосвязи процессов,
происходящих в биосфере.
Основной задачей курса является ознакомление с
механизмами
процессов, происходящих на различных
3
уровнях организации биосферы; с основными подходами
изучения биосферы:
 энергетический (связь биосферных явлений с
космическим излучением (прежде всего, излучением
Солнца) и радиоактивными процессами в недрах
Земли);
 биогеохимический (роль живого в распределении
атомов в биосфере);
 информационный
(принципы
организации
и
управления в живой природе);
 пространственно-временной
(формирование
и
эволюция различных структур биосферы);
 ноосферный (глобальные аспекты воздействия
человека на окружающую среду).
2. Место дисциплины в структуре ООП
«Учение о биосфере» (Б1. В. ДВ.3) входит в
вариативную часть дисциплин по выбору учебного плана
(ФГОС 3 +) и предназначена для студентов 3 курса очной
формы.
Программа составлена в соответствии с требованиями
Федерального
Государственного
образовательного
стандарта высшего образования.
«Учение о биосфере» является дисциплиной по
выбору, которая призвана помочь получить представление о
биосфере как о сложной, устойчивой, саморегулирующейся,
самообновляющейся, открытой, динамической системе. В
ней рассматриваются вопросы о границах жизни в
биосфере, взаимосвязанной совокупности организмов и
среды их обитания.
Курс лекций и практических занятий составлен так,
чтобы дать полное представление о строении биосферы, ее
организованности,
биохимических
процессах,
происходящих в ней. Биосфера изучается с разных
концепций. Особое внимание уделяется проблемам влияния
человека на глобальные процессы и климат биосферы.
Рассматриваются проблемы сохранения биологического
4
разнообразия, пути для экологически обоснованного,
устойчивого развития биогеоценозов и биосферы в целом.
Особенностью изучения курса является комплексный
подход к проблемам, что дает возможность приобрести
необходимую эрудицию, понять взаимосвязь процессов,
происходящих в биосфере. Это позволит будущим
специалистам
экологам
решать
сложнейшие
профессиональные задачи.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
В процессе освоения данной дисциплины студент
формирует и демонстрирует следующие компетенции:
Общепрофессиональные компетенции (ОПК):
 обладает
способностью
понимать
базовые
представления о разнообразии биологических
объектов,
значение
биоразнообразия
для
устойчивости биосферы, способностью использовать
методы наблюдения, описания, идентификации,
классификации, культивирования биологических
объектов (ОПК – 3);
Профессиональные:
 способностью применять на практике методы
управления
в
сфере
биологических
и
биомедицинских производств, мониторинга и
охраны природной среды, природопользования,
восстановления и охраны биоресурсов (ПК – 6).
Перечень знаний, умений, навыков в соответствии с ФГОС:
Студенты должны:
▪ знать
1) закономерности строения и функционирования биосферы;
2) планетарное значение живого вещества;
3) космические истоки возникновения и эволюции
биологической организации;
4) естественные и антропогенные факторы глобальных
воздействий на биосферу;
5) возможности и резервы биосферы;
5
6) проблемы ноосферогенеза в современных экологических
условиях.
▪ уметь
1)
грамотно
объяснить
процессы
взаимосвязей,
происходящих в глобальной системе;
2) разбираться в общетеоретических вопросах учения В.И.
Вернадского;
3) оценивать различные взгляды на концепции биосферы;
4) пользоваться научной библиотекой, интернетом,
правильно использовать полученную информацию в
качестве дополнения к лекционному материалу и
подготовке к семинарским занятиям, это позволит
расширить объем знаний, с помощью которых студент
повышает свой профессиональный уровень;
5) развивать навыки аналитического мышления, вести диалог
в процессе публичного выступления с научным докладом и
отстаивать свою точку зрения в дискуссии.
▪ владеть
1) терминологией по изучаемым вопросам и всем вопросам,
касающихся дисциплины «Учение о биосфере».
4. Компетенции, знания, умения и навыки при освоении
дисциплины
№
п/п
Наименование
разделов
дисциплины
Индекс
компетенций по
ФГОС
ОПК –3
1.
2.
3.
4.
Методологические
основы «Учения о
биосфере»
Глобальный
круговорот
веществ в биосфере
Современные
концепции
биосферы
Геосферы земли:
ПК –6
+
В результате изучения
учебной дисциплины
обучающиеся должны
Знать
Уметь
Владеть
1,3,5
1,2,4
1
+
+
2,5,6
1,5
1
+
+
1,2,4,
6
3,5
1
+
+
1,3,5
1,2,4
1
6
5.
их характеристика
Роль деятельности
человека в
биосфере
1,2,4,
6
+
1,2,5
5. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет:
2 зачетных единицы (ЗЕТ), 72 часа.
Вид учебной работы
Всего
часов
1. Аудиторные занятия (всего)
Объем
по
семестрам
VI
36
В том числе:
Лекции (Л)
Семинары (С)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторный практикум (ЛП)
2. Самостоятельная работа
студентов (СРС)
В том числе:
Подготовка к итоговому занятию
Другие виды самостоятельной
работы:
УИРС
Изучение учебного материала
при подготовке к занятиям
Подготовка к зачетному занятию
3. Промежуточная аттестация
(зачет / экзамен)
Общая трудоемкость дисциплины
(часы)
12
12
19
5
19
5
36
36
4
4
8
8
18
18
6
6
72
6. Содержание дисциплины
6.1. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Методологические основы «Учения о биосфере».
7
36
72
1
Предмет, цели, задачи «Учения о биосфере». Место "Учения о
биосфере" в системе наук о Земле. "Учение о биосфере" В.И.
Вернадского как закономерный этап развития наук XX века.
Предпосылки и истоки учения В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере:
Ламарк и Бюффон. Понятие природы. Попытка целостного подхода к
жизни. А.Гумбольд и Г.Марш. Зюсс и термин "биосфера". Ю.Либих и
агрохимия.
Изотопы и живое вещество. Границы между живым и неживым
веществом. Планетарное значение живого вещества.
Биосфера – оболочка Земли. Диссиметричность биосферы.
Границы биосферы. Верхняя граница и озоновый экран.
Неоднозначность нижней границы биосферы. Неравномерность
распределения живого вещества в биосфере. Вертикальная и
горизонтальная структуры биосферы. Эколого-биосферный регион и
экосистемы (биогеоценозы). Различные подходы к понятию и структуре
биосферы. Физико-химические условия и пределы биосферы.
Вещество биосферы. Семь типов вещества. Биокосное вещество и
биокосные системы планеты: почва, природные воды, атмосфера.
Биогенное вещество и ископаемые продукты жизнедеятельности
организмов. Косное вещество и горные породы. Рассеянное вещество и
компоненты радиоактивного распада. Вещество космического
происхождения. Живое и неживое – два полюса космической материи.
Биохимические функции живого вещества и деятельность живых
организмов. Концентрационная функция 1-го и 2-го рода. Организмы –
концентраторы и современный мониторинг биосферы. Окислительновосстановительные функции. Биохимическая функция.
Основные виды энергии в биосфере (солнечная, радиоактивная,
гравитационная и др.). Трансформация энергии зелеными растениями.
Фотосинтез. Аккумулирование энергии живым веществом. Проявление
законов термодинамики в биосфере.
Раздел 2. Глобальный круговорот веществ в биосфере.
Понятие о биогенной миграции. Качественное различие между
биогенной и физико-химической миграцией химических элементов и
соединений.
Биохимические круговороты вещества и потоки энергии как
основной механизм поддержания организованности и устойчивости
биосферы.
Пространственно-временной
ряд
биогеохимической
цикличности. Незамкнутость круговоротов в биосфере и ее планетарное
значение. Скорость выхода вещества из круговоротов. Доля вещества
(отдельных химических элементов) в циклическом обращении. Время и
емкость биогеохимических циклов-потоков. Суточные, сезонные и
другие ритмы круговоротов. Круговороты биогенных элементов и их
антропогенная модификация: газообразного и осадочного циклов,
макро- и микроэлементов. Организованный парагенезис минералов.
8
Круговорот воды. Особенности физико-химических свойств воды
и ее биологическое значение. Пути перемещения воды: вода в биосфере;
круговорот воды в экосистеме. Происхождение и запасы воды на Земле.
Проблема охраны и рационального использования водных ресурсов.
Круговорот углерода. Биологическое значение углерода.
Особенности круговорота в водных и наземных экосистемах. Запасы
органического
и
неорганического
углерода.
Хозяйственная
деятельность человека и трансформация круговорота углерода.
Круговорот кислорода. Биологическое значение кислорода.
Биохимические, анатомические и физиологические механизмы
использования кислорода организмами. Резервный фонд круговорота
кислорода, источники поступления кислорода в атмосферу.
Круговорот азота. Фиксация азота и вовлечение его в
биохимический круговорот. Симбиотические и свободно живущие
организмы – фиксаторы азота. Процессы аммонификации,
нитрификации и денитрификации. Проблемы загрязнения окружающей
среды соединениями азота.
Круговорот фосфора. Биологическое значение фосфора. Фосфор
как лимитирующий фактор. Последствия антропогенного нарушения
круговорота фосфора.
Круговорот серы. Биологическое значение серы. Резервный фонд
серы.
Микробиологические
процессы
в
круговороте
серы.
Антропогенная трансформация круговорота серы. Поступление серы в
атмосферу. Локальные, региональные и глобальные проблемы
загрязнения атмосферы загрязнениями серы.
Раздел 3. Современные концепции биосферы.
Открытие почвы как естественно-исторического природного
тела. В.В.Докучаев и В.И.Вернадский. Д.И.Менделеев, А.Е.Бекетов и
традиции русского космизма в становлении учения о биосфере.
Биосфера и границы жизни. Космос и биосфера. Учение о
биосфере – научный фундамент современной экологии. Представление
о биогеоценотическом покрове Земли.
Живое вещество как совокупность всех организмов. Живое
вещество в Космосе – уникальность или вечное свойство космической
материи? Разработка В.И.Вернадским атомистического подхода к
живому. Учение В.И.Вернадского о биосфере и новое научное
мировоззрение.
Человек
в
биосфере.
Создание
новой
ноосферной
организованности.
Биосфера
как
открытая
термодиномическая
система.
Термодинамика
необратимых
процессов.
Термодинамическая
направленность развития биосферы.
Раздел 4. Геосферы земли: их характеристика.
9
Структура
биосферы
на
физическом,
химическом
и
биологическом уровнях организованности. Коэволюция атмосферы,
литосферы, гидросферы и биосферы. Естественные факторы
глобальных воздействий на биосферу.
Литосфера: земная кора и верхняя мантия. Химический состав
земной коры. Континентальный, субконтинентальный (шельфовый) и
океанический типы земной коры. Распространение жизни в литосфере и
ограничивающие факторы.
Почва, её слои и заселенность живыми организмами. Геобионты,
геофилы, геоксены. Роль микроорганизмов и дождевых червей в
почвообразовании.
Атмосфера: химический состав, границы. Распространение
живых организмов и лимитирующие факторы атмосферы. Озоновый
экран.
Гидросфера. Запасы воды на Земле. Границы и биомасса водной
оболочки Земли.
Фотохимические процессы и климат планеты. Перепроизводство
минеральных удобрений – причина эвтрофикации современной
биосферы. Рассеивание и циркуляция загрязняющих веществ в
биосфере. Включение загрязнителей в биомассу. Последствия влияния
загрязнителей на популяционном, биоценотическом и геосистемном
уровнях. Экологические последствия физического, химического и
биологического загрязнения экосистем. Технология производства
экологически чистой продукции.
Раздел 5. Роль деятельности человека в биосфере.
Биогеохимическая деятельность человека и ее геологическая
роль. Масштабы воздействия человека на биосферу. Локальное и
глобальное изменения природной организованности биосферы.
Автотрофность человечества. Становление биосферно-ноосферной
общности. Нарушение газового и теплового баланса биосферы, эрозия
земель, экологическое загрязнение среды. Крупные города как
ноосферные центры. Формирование элементов новой ноосферной
организованности. Преобразование средств связи и обмена. Открытие
новых источников энергии. Равенство всех людей. Исключение войн из
жизни общества. Научная мысль – главная предпосылка перехода
биосферы в ноосферу. Нравственная сила разума. Ограниченность
биоресурсов. Сверхинтенсивная эксплуатация и ограниченность
ресурсов биосферы. Техногенное воздействие на рельеф, деструкция
растительного и почвенного покровов, уничтожение генофонда флоры и
фауны как следствие антропогенного воздействия на биосферу.
Проблемы и пути сохранения биоразнообразия и экологически
обоснованного неистощительного устойчивого развития. Концепция
ноосферы Э.Леруа, Пьера Тейяра, Де Шардена и В.И. Вернадского.
Черты сходства и различия. Материальность процесса перехода
10
биосферы в ноосферу. Историческая неизбежность трансформации
биосферы в ноосферу. Коэволюция общества и природы. Понятие
складывающейся биосферно-ноосферной целостности. Управляющий
природно-народнохозяйственный комплекс и его составляющие.
Структурная модель ноосферного комплекса. Роль информационной
составляющей. Ноосферная концепция как основа научного управления.
Коэволюционный характер развития общества и природы на
современном этапе развития биосферы. Концепция устойчивого
развития. Концепция перехода России к устойчивому развитию и
механизм его достижения. Механизмы самоорганизации общества и
место разума в его развитии. Проблема коэволюции человечества и
биосферы. Вопросы экологического прогнозирования. Экологическая
оценка природной сферы и возможных антропогенных последствий в
целях оптимизации биосферы.
6.2. Разделы дисциплины и формы занятий
Наименование
разделов
дисциплины
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Методологические
основы «Учения о
биосфере»
Глобальный
круговорот веществ
в биосфере
Современные
концепции
биосферы
Геосферы земли: их
характеристика
Роль деятельности
человека в
биосфере
Контр.
раб.
Итог.
занятия
4
4
6
14
2
4
7
13
2
2
9
13
2
4
7
13
2
4
7
13
Зачёт
4
6
12 18
ВСЕГО:
Всего
часов
ПЗ
2
СРС
Форма
контроля
(зачёт)
Л
2
6
4
36
72
6.3. План лекций
№
п/п
Колво
часов
Тема лекции
Перечень учебных вопросов
1.
2
Введение в
1. Предмет, цели, задачи «Учения о биосфере».
11
дисциплину
«Учение о
биосфере»
2.
3.
4.
5.
6.
2
2
2
2
2
Основные
этапы
эволюции
биосферы
Биологические
круговороты
веществ в
природе
Современные
концепции
биосферы
Биомасса и её
распределение
на планете
Земля
Ноосфера –
новая
эволюционная
стадия
биосферы
2. Предпосылки и истоки учения
В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере:
Ламарк и Бюффон.
3. "Учение о биосфере" В.И. Вернадского как
закономерный этап развития наук XX века.
4. Место "Учения о биосфере" в системе наук о
Земле.
1. В.И.Вернадский об эволюции биосферы.
2. Образование первичной биосферы с
биотическим круговоротом веществ
3. Этап многоклеточных организмов.
4. Развитие биосферы в условиях
существования человеческого общества.
1. Большой (биосферный или глобальный)
круговорот.
2. Малый (биологический) круговорот.
3. Биогеохимические циклы в биосфере.
4. Антропогенный круговорот: круговорот
ксенобиотиков (ртути, свинца, хрома)
1. Концепции биосферы, сформулированные
В.И. Вернадским (биогеохимическая,
термодинамическая и социальная концепции).
2. Биогеоценотическая концепция.
3. Кибернетическая концепция.
4. Математико-компьютерные концепции.
1. Биомасса Земли.
2. Биомасса почвы.
3. Биомасса Мирового океана.
1.
2.
3.
4.
Учение В.И.Вернадского о ноосфере.
Предпосылки создания ноосферы.
Коэволюция природы и общества.
Концепция устойчивого развития.
12
часов
ИТОГО:
6.4. План практических занятий
№
Кол
-во
Тема занятия
Перечень учебных вопросов
12
п/п
1.
2.
часов
2
2
Структура
биосферы
Источники и
количество энергии
в биосфере
4
Биогеохимические
циклы в биосфере
2
Концепции
биосферы
4.
6.
1. Виды энергии: потенциальная (энергия
покоя) и кинетическая (энергия движения).
2. Формы энергии в биосфере.
3. Главенствующая роль лучистой энергии
в биосфере.
4. Превращения, хранение и перенос
энергии.
5. Энергетическая эффективность.
1. Круговорот кислорода и водорода.
2. Круговорот воды.
3. Круговорот углерода.
3.
5.
1. Вещественный состав биосферы.
2. Роль живого вещества в биосфере.
3. Специфические свойства живого
вещества.
4. Важнейшие функции живого вещества в
биосфере и их характеристика.
4
Геосферы Земли
1. Круговорот азота.
2. Круговорот фосфора.
3. Круговорот серы.
Лабораторный практикум – 1 час
1. Биологическая концепция Зюсса.
2. Географическая концепция
А. Гумбольдта и В.В. Докучаева.
3. Биохимическая концепция.
4. Геофизическая концепция.
5. Биокибернетическая концепция
И.И. Шмальгаузена.
1. Литосфера – определение, структура, её
границы.
2. Типы земной коры (континентальный,
океанический и субконтинентальный).
3. Границы жизни в литосфере, плотность
жизни.
3. Почвенный слой литосферы.
4. Почва как особая среда жизни многих
организмов.
Лабораторный практикум – 1 час
13
7.
1. Атмосфера – определение, структура,
её границы.
2. Границы жизни в атмосфере, плотность
жизни.
3. Гидросфера – определение, структура,
её границы.
4. Границы жизни в гидросфере, плотность
жизни.
Лабораторный практикум – 1 час
1. Лесные экосистемы и их значение.
2. Ценность степных экосистем.
3. Ценность луговых и болотных
экосистем.
4. Водные экосистемы и их значение.
5. Взаимосвязь природных экосистем.
6. Развитие и смена экосистем
Лабораторный практикум – 1 час
1. Федеральный закон "Об особо
охраняемых территориях"
2. ООТ различного статуса (ранга):
заповедники, заказники, национальные
парки, памятники природы.
3. Особо охраняемые территории
Ставропольского края.
4. Деятельность человека, направленная на
прекращение исчезновения видов растений
и животных, увеличение их численности.
Лабораторный практикум – 1 час
2
Разнообразие и
ценность
природных
экосистем в
биосфере
9.
2
Охрана экосистем
на особо
охраняемых
территориях
10.
2
Итоговое занятие
в виде контрольной работы
11.
2
12
2
Защита УИРСА
(предоставление реферата, презентации)
Зачётное занятие (тестирование, контрольные вопросы)
8.
ИТОГО:
24 часа
6.5. Лабораторный практикум – 5 часов
№
п/п
Практическое занятие
Лабораторная работа
14
Колво
1.
2.
3.
4.
5.
№4 Биогеохимические
циклы в биосфере
№6 Геосферы Земли
(часть 1)
№7 Геосферы Земли
(часть 2)
№8 Разнообразие и
ценность природных
экосистем в биосфере
Охрана экосистем на
особо охраняемых
территориях
Круговорот азота в экосистеме
пихтового леса
Определение гигроскопической влаги
почв
Определение пылевого загрязнения
воздуха в помещении и на улице
Сравнительная характеристика
природных экосистем (луг) и агросистем
(пшеничное поле)
Описание антропогенных изменений в
естественных природных ландшафтах
Ставропольского края
ИТОГО:
часов
1
1
1
1
1
5
6.6. Занятия, проводимые в интерактивной форме
Используемые
интерактивные
образовательные
технологии
№
п/п
Тема занятия
1.
Лекционный курс в виде лекций-визуализаций
2.
3.
4.
презентации
деловая игра
Концепции биосферы
прессЗащита УИРСА
(предоставление реферата, презентации)
конференция
беседа
Зачетное занятие
ИТОГО:
24% от аудиторных часов
Колво
часов
12
1
2
2
17
6.7. Самостоятельное изучение разделов (тем)
№
п/п
Наименование
раздела
1.
Методологические
основы «Учения о
биосфере»
Вопросы, выносимые на
самостоятельное изучение
Понятие природы. Попытка целостного
подхода к жизни. А.Гумбольд и Г.Марш. Зюсс и
термин "биосфера". Ю.Либих и агрохимия.
Изотопы и живое вещество. Границы
между
живым
и
неживым
веществом.
Планетарное значение живого вещества.
Диссиметричность
биосферы.
Вертикальная и горизонтальная структуры
биосферы.
Эколого-биосферный
регион и
экосистемы (биогеоценозы). Различные подходы
к понятию и структуре биосферы. Физико15
2.
Глобальный
круговорот
веществ в
биосфере
химические условия и пределы биосферы.
Биогенное
вещество
и
ископаемые
продукты
жизнедеятельности
организмов.
Косное вещество и горные породы. Рассеянное
вещество и компоненты радиоактивного распада.
Вещество космического происхождения. Живое и
неживое – два полюса космической материи.
Биохимические функции живого вещества
и
деятельность
живых
организмов.
Концентрационная функция 1-го и 2-го рода.
Организмы – концентраторы и современный
мониторинг биосферы. Трансформация энергии
зелеными
растениями.
Фотосинтез.
Аккумулирование энергии живым веществом.
Проявление законов термодинамики в биосфере.
Понятие
о
биогенной
миграции.
Качественное различие между биогенной и
физико-химической
миграцией
химических
элементов и соединений.
Пространственно-временной
ряд
биогеохимической цикличности. Незамкнутость
круговоротов в биосфере и ее планетарное
значение. Скорость выхода вещества из
круговоротов.
Доля
вещества
(отдельных
химических
элементов)
в
циклическом
обращении. Время и емкость биогеохимических
циклов-потоков. Суточные, сезонные и другие
ритмы круговоротов. Круговороты биогенных
элементов и их антропогенная модификация:
газообразного и осадочного циклов, макро- и
микроэлементов. Организованный парагенезис
минералов.
Пути перемещения воды: вода в биосфере;
круговорот воды в экосистеме. Происхождение и
запасы воды на Земле. Проблема охраны и
рационального использования водных ресурсов.
Круговорот
углерода.
Запасы
органического и неорганического углерода.
Хозяйственная
деятельность
человека
и
трансформация круговорота углерода.
Круговорот кислорода. Резервный фонд
круговорота кислорода, источники поступления
кислорода в атмосферу.
Круговорот
фосфора.
Фосфор
как
16
3.
Современные
концепции
биосферы
4.
Геосферы земли:
их характеристика
5.
Роль деятельности
человека в
лимитирующий
фактор.
Последствия
антропогенного нарушения круговорота фосфора.
Круговорот серы. Резервный фонд серы.
Микробиологические процессы в круговороте
серы. Локальные, региональные и глобальные
проблемы загрязнения атмосферы загрязнениями
серы.
Открытие
почвы
как
естественноисторического природного тела. В.В.Докучаев и
В.И.Вернадский. Д.И.Менделеев, А.Е.Бекетов и
традиции русского космизма в становлении
учения о биосфере.
Космос и биосфера. Живое вещество в
Космосе – уникальность или вечное свойство
космической
материи?
Разработка
В.И.Вернадским атомистического подхода к
живому. Учение В.И.Вернадского о биосфере и
новое научное мировоззрение.
Человек в биосфере. Создание новой
ноосферной организованности.
Биосфера как открытая термодиномическая
система. Термодинамика необратимых процессов.
Термодинамическая направленность развития
биосферы.
Структура биосферы на физическом,
химическом
и
биологическом
уровнях
организованности.
Коэволюция
атмосферы,
литосферы,
гидросферы
и
биосферы.
Естественные факторы глобальных воздействий
на биосферу.
Фотохимические процессы и климат
планеты.
Перепроизводство
минеральных
удобрений – причина эвтрофикации современной
биосферы.
Рассеивание
и
циркуляция
загрязняющих веществ в биосфере. Включение
загрязнителей в биомассу. Последствия влияния
загрязнителей
на
популяционном,
биоценотическом и геосистемном уровнях.
Экологические
последствия
физического,
химического и биологического загрязнения
экосистем.
Технология
производства
экологически чистой продукции.
Масштабы воздействия человека на
биосферу. Локальное и глобальное изменения
17
биосфере
природной
организованности
биосферы.
Автотрофность
человечества.
Становление
биосферно-ноосферной общности. Нарушение
газового и теплового баланса биосферы, эрозия
земель, экологическое
загрязнение среды.
Крупные города как ноосферные центры.
Формирование элементов новой ноосферной
организованности. Преобразование средств связи
и обмена. Открытие новых источников энергии.
Равенство всех людей. Исключение войн из
жизни общества. Нравственная сила разума.
Ограниченность биоресурсов. Сверхинтенсивная
эксплуатация
и
ограниченность
ресурсов
биосферы. Техногенное воздействие на рельеф,
деструкция
растительного
и
почвенного
покровов, уничтожение генофонда флоры и
фауны как следствие антропогенного воздействия
на биосферу. Проблемы и пути сохранения
биоразнообразия и экологически обоснованного
неистощительного
устойчивого
развития.
Механизмы самоорганизации общества и место
разума в его развитии. Вопросы экологического
прогнозирования.
Экологическая
оценка
природной сферы и возможных антропогенных
последствий в целях оптимизации биосферы.
7. Библиотечно-информационные ресурсы
7.1. Литература
● Основная литература:
1. Хван Т.А. Экология. Основы рационального
природопользования [Текст] : учеб.пособие / Т.А. Хван,
М.В. Шинкина. -5-е изд., перераб. и доп. - М. :Юрайт, 2011.
- 319 с.
2. Бродский А.К.Общая экология [Текст] : учеб. /А.К.
Бродский. - 4-е изд., стер. -М. :Академия, 2009. - 256 с.
● Дополнительная литература:
1. Ерёмченко О. З. Учение о биосфере: уч. пособие . – 2-е
изд., перераб. и доп. – М.: Издат. Центр «Академия», 2006.
– 240 с.
2. Н. А. Костяшкин, Е. М. Гончарова. Вернадский В.И.
Биосфера и ноосфера // Предисловие Р.К. Баландина. – М.:
Рольф, Айрис-пресс. – 2008. – 576 с.
18
3. Косолапова А.В. Учение о биосфере. Часть 2.
Биогеохимические циклы / Учебное пособие. – Воронеж:
Изд-во ВГПУ, 2007. – 48 с.
4. В. А. Алексеенко, Л. П. Алексеенко. Биосфера и
жизнедеятельность. – Издательство: Логос. – 2002. – 212 с.
7.2. Базы данных, справочные и поисковые системы,
Интернет-ресурсы, ссылки, программное обеспечение.
Интернет-ресурсы
http://cito-web.yspu.org/link1/metod/met20/node34.html
http://siellon.com/chtobyi-zhit-na-zemle-zhivyieorganizmyi-zapasayut-energiyu-solntsa/
http://student.zoomru.ru/bio/sostavlyajushhiejenergeticheskogo-balansa-v-biosfere/59333.474154.s1.html
8. Оценочные средства
8.1. Примерная тематика рефератов
1. Живое вещество как совокупность всех организмов.
2. Границы биосферы.
3. Продуктивности биосферы, первичная и вторичная
продукция, трофические цепи и пирамиды.
4. Учение о биосфере – научный фундамент современной
экологии.
5. Системы взглядов на существование биосферы:
антропоцентрическая и биоцентрическая.
6. Человек в биосфере.
7. Вещество биосферы.
8. Биогеохимические функции живого вещества и
деятельность живых организмов.
9. Понятие о биогенной миграции.
10. Биогеохимические круговороты вещества и потоки
энергии
как
основной
механизм
поддержания
организованности и устойчивости биосферы.
11. Происхождение и запасы воды на Земле.
12. Круговорот серы.
19
13. Круговорот фосфора.
14. Фотохимические процессы и климат планеты.
15. Механизмы фотосинтеза и хемосинтеза.
16. Влияние деятельности человека на глобальные процессы
и климат биосферы.
17. Техногенное воздействие на биосферу.
18. Сверхинтенсивная эксплуатация и ограниченность
природных ресурсов биосферы.
19. Экологические последствия физического, химического и
биологического загрязнения экосистем.
20. Технологии производства экологически чистой
продукции.
21.Основные виды энергии в биосфере
22. Две формы энергии Жизни. Понятие свободной энергии
живого вещества.
23. Естественные факторы глобальных воздействий на
биосферу.
24. Источники и потоки энергии в биологических системах
25. Производство энергии человеком как процесс в
биосфере, основные источники энергии, эффективность
использования энергии.
26. Идеи В.И.Вернадского о ноосфере и Л.Н.Гумилева
овзаимосвязях этногенеза и биосферы.
27. Пространственная и временная организации биосферы.
28. Экоинформатика и алгоритмический подход к
информации в биологических системах.
29. Механизмы самовоспроизводства живых систем на
разных уровнях системной организованности.
30. Организация биосферы и космос.
31. Пространственная организация биосферы.
32. Распространение живого вещества в биосфере и его
влияние
на
свойства
основных
компонентов
географической оболочки.
33. Границы биосферы. Поле устойчивости и поле
существования жизни.
34. Структура биосферы на термодинамическом уровне.
20
35. Представление о биогеоценотическом покрове Земли.
36. Проблемы и пути сохранения биоразнообразия и
экологически обоснованного устойчивого развития.
37. Биогеохимическая деятельность человека и ее
геологическая роль.
38. Масштабы воздействия человека на биосферу.
39. Локальное и глобальное изменения природной
организованности биосферы.
40. Концепции ноосферы Э. Леруа, П. Тейяра де Шардена и
Вернадского В.И. Черты сходства и различия.
41. Материальность процесса перехода биосферы в
ноосферу. Историческая неизбежность трансформации
биосферы в ноосферу.
42. Экологическая оценка природной среды и возможных
антропогенных последствий в целях оптимизации
биосферы.
43. Концепция устойчивого развития.
44. Производство продуктов питания как процесс в
биосфере.
45. Пути повышения продуктивности биосферы.
Методические указания для написания реферата
Реферат оформляется в виде машинописного или
рукописного текста на листах формата А4. Текст необходимо
подразделять на главы, параграфы и озаглавливать их.
В основной части желательно использовать фактический
материал, количественные данные, иллюстрации в виде таблиц,
графиков, рисунков.
В заключении даются ясно сформулированные и
пронумерованные выводы. Список литературы оформляется в
соответствии с ГОСТом. Структура и оформление реферата
приводятся ниже.
1. Введение. Во введении отражается следующее:
– цель работы;
– постановка задачи;
– предполагаемые пути решения поставленной задачи.
2. Основная часть. Если основная часть не разбита на
21
главы, то она должна быть озаглавлена. Если основная часть
разбивается на главы, то само название «Основная часть» обычно
не пишется. В этом случае название каждой главы отражает суть
рассматриваемой в ней части проблемы.
3. Заключение (выводы). Формулируются основные
выводы, обоснование которых содержится в основной части.
4. Список использованной литературы. При составлении
списка литературы следует ориентироваться на список
литературы, предложенный преподавателем. Он составлен на
основе трудов В.И. Вернадского – основоположника учения о
биосфере. Далее в зависимости от выбранной темы реферата
привлекаются библиотечно-информационные ресурсы СтГМУ,
при отсутствии нужной литературы используются ресурсы
краевой библиотеки, интернета.
8.2. Примерная тематика контрольных работ
Вариант 1
1. Живое вещество является мощной геологической силой,
преобразующей лик планеты. Приведите примеры влияния живого
вещества на оболочки Земли.
2. Оцените биомассу и продуктивность продуцентов в Мировом океане.
3. Что такое почва? Какой опыт можно поставить, чтобы доказать
наличие в почве минеральных веществ?
4. Какое значение оказало одомашнивание растений и животных на
биосферу Земли?
5. Какие факторы определяют границы биосферы в литосфере?
6. Приведите пример планктонной пищевой цепи.
Вариант 2
1. Какое вещество биосферы называется биогенным? Приведите
примеры.
2. Составьте нектонную пищевую цепь в Мировом океане.
3. Какое значение имеет калий в жизни растений?
4. Какие факторы определяют границы биосферы в гидросфере?
5. Перечислите основные функции живого вещества. Раскройте понятие
окислительно-восстановительной функции.
6. Оцените вклад консументов в биомассу и продуктивность Мирового
океана.
Вариант 3
1. Почему граница биосферы в атмосфере проходит на высоте до 22 км?
2. Приведите несколько определений биосферы.
22
3. Какое значение оказало возникновение городов на биосферу Земли?
4. Перечислите основные функции живого вещества. Раскройте понятие
концентрационной функции.
5. Какое значение имеет аэрация почвы в жизни растений?
6. Что входит в понятие «живое вещество»?
Вариант 4
1. Перечислите функции живого вещества. Раскройте сущность
энергетической функции.
2. Какое влияние на биосферу Земли оказало использование человеком
огня?
3. Оцените вклад редуцентов в биомассу и продуктивность Мирового
океана.
4. Какое вещество биосферы является биокосным? Приведите примеры.
5. Как и почему с погружением в глубину меняется окраска водорослей?
6. Что такое почва? Какой опыт можно поставить, чтобы доказать
наличие в почве воздуха?
Вариант 5
1. Что такое почва? Какой опыт можно поставить, чтобы доказать
наличие в почве воды?
2. Какие факторы определяют границы биосферы в атмосфере?
3. Какое вещество биосферы является биогенным? Приведите примеры.
4. Перечислите три основных этапа в эволюции человека, которые
оказали наибольшее влияние на биосферу.
5. В.И. Вернадский писал: «Живое вещество... подобно массе газа
растекается по земной поверхности и оказывает определенное давление
в окружающий среде». Как вы понимаете это высказывание?
6. Какое влияние оказывает фосфор на жизнь растений?
Вариант 6
1. Какое значение имеет азот в жизни растений?
2. Каковы основные функции живого вещества в биосфере? Раскройте
сущность газовой функции.
3. Приведите пример бентосной пищевой цепи.
4. Кто первым создал стройное учение о биосфере?
5. Что такое почва? Какой опыт можно поставить, чтобы доказать
наличие в почве гумуса?
6. Сравните биомассу поверхности суши с биомассой Мирового океана.
8.3. Примерный перечень итоговых тестов
1. Термин "биосфера" ввел в науку:
а) В. И. Вернадский;
23
б) Э. Зюсс;
в) Ж. Ламарк.
2. Биосфера является результатом взаимодействия:
а) живой и неживой материи;
б) живой материи и хозяйственной деятельности людей;
в) неживой материи и космических излучений.
3. Основоположником современных представлений о биосфере
является:
а) В. И. Вернадский;
б) Э. Зюсс;
в) Ж. Ламарк.
4. По В. И. Вернадскому высшей формой развития материи на
Земле является:
а) жизнь;
б) разум;
в) биокосное вещество.
5. Верхняя граница биосферы проходит на высоте:
а) 10-15 км;
б) 16-25 км;
в) 25-50 км.
6. В литосфере живые организмы обнаружены на глубине:
а) 3 км;
б) 8 км;
в) 12 км.
7. Нижняя граница биосферы в литосфере теоретически
определяется:
а) наличием воды;
б) условиями аэрации;
в) высокой температурой.
8. Основой динамического равновесия
биосферы являются:
а) эволюция живых организмов;
б) круговороты веществ и энергии;
24
и
устойчивости
в) стабильность внешних границ биосферы.
9. Организмы, создающие
неорганических, называются:
а) продуцентами;
б) консументами;
в) редуцентами.
органические
вещества
из
10. Основным продуцентом в биосфере являются:
а) бактерии;
б) грибы;
в) зеленые растения.
11. Консументы второго порядка питаются:
а) растениями;
б) травоядными животными;
в) хищниками.
12. Организмы, разлагающие мертвое органическое вещество и
возвращающие неорганические вещества в окружающую среду,
называются:
а) продуцентами;
б) консументами;
в) редуцентами.
13. Возраст биосферы оценивается в:
а) 1 млрд. лет;
б) 4 млрд. лет;
в) 5 млрд. лет.
14. Этап эволюции органического мира, связанный с разумной
деятельностью человека, В. И. Вернадский назвал:
а) антропогеном;
б) биосферой;
в) ноосферой.
15. Озон, который образует озоновый экран, формируется в:
а) гидросфере;
б) атмосфере;
в) земной коре.
25
16. Основное отличие биосферы от других оболочек Земли
заключается в том, что:
а) в биосфере не происходит геохимических процессов, а идёт
только биологическая эволюция;
б) в биосфере используются другие источники энергии;
в) геологическая и биологическая эволюция идут одновременно.
17.
К какой функции живого вещества можно отнести
процессы фотосинтеза:
а) к газовой;
б) к окислительно- восстановительной;
в) к концентрационной.
18. Что является ограничивающим фактором, в большей
степени препятствующим существованию жизни в верхних
слоях атмосферы?
а) состав воздуха;
б) температура;
в) ультрафиолетовое излучение.
19. Какие из экологических факторов максимально быстро
влияют на изменения биосферы:
а) абиотические;
б) антропогенные;
в) биотические.
20. Выберите основные факторы среды, от которых зависит
процветание организмов в океане:
а) концентрация в среде углекислого газа;
б) количество осадков;
в) прозрачность среды.
21. Бактерии, расщепляющие мочевину до ионов аммония и
углекислого газа, принимают участие в круговороте:
а) кислорода и водорода;
б) азота и углерода;
в) фосфора и серы.
22. Клубеньковые бактерии включают в круговорот:
26
а) фосфор;
б) углерод;
в) азот.
23. Залежи нефти, каменного угля, торфа образовались в
процессе круговорота:
а) кислорода;
б) углерода;
в) азота.
24.
Весь кислород атмосферы образован благодаря
деятельности:
а) автотрофных организмов;
б) гетеротрофных организмов
в) и автотрофных, и гетеротрофных организмов.
25. Главная особенность биосферы:
а) наличие в ней живых организмов;
б) связывание солнечной энергии живыми организмами;
в) круговорот веществ, управляемый живыми организмами.
8.4. ПРИМЕРНЫЕ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К
ЗАЧЁТУ:
1.
Определение термина биосфера. Концепции
биосферы.
2. «Учение о биосфере» В.И. Вернадского как
закономерный этап развития наук XX века.
3. Предпосылки и истоки учения В.И. Вернадского о
биосфере и ноосфере.
4. Понятие живого вещества.
5. Средообразующая роль живого вещества.
6. Типы живого вещества по В.И. Вернадскому.
7. Проблема эволюции биосферы.
8. Структура биосферы и границы.
9. Биогеохимические функции живого вещества.
10.
Биогеохимические круговороты основных
химических элементов.
27
11. Круговорот воды.
12. Биологический круговорот.
13. Основные виды энергии в биосфере.
14. Круговорот энергии в биосфере.
15. Уровни организованности биосферы.
16.
Энергетический уровень организованности
биосферы.
17.
Структура биосферы на термодинамическом
уровне организованности.
18.
Структура биосферы на физическом уровне
организованности.
19. Структура биосферы на биологическом уровне
организованности.
20.
Структура биосферы на парагенетическом
уровне организованности.
21. Энергетический баланс.
22. Влияние деятельности человека на глобальные
процессы и климат биосферы.
23. Учение о ноосфере. Единая картина мира.
24. Экологические системы биосферы и человек.
25. Антропогенное загрязнение биосферы.
26. Виды загрязнений биосферы.
27. Концепция устойчивого развития.
28. Пути сохранения биоразнообразия.
9. Материально-техническое обеспечение
В качестве материально-технического обеспечения
дисциплины «Учение о биосфере» на кафедре биологии
используются мультимедийные средства индивидуального
и
коллективного
пользования;
обучающие,
демонстрационные и тестирующие программы для ПК,
учебные презентации; информационные, моделирующие и
вычислительные ресурсы Интернета.
Учебный курс кафедры полностью переведен на
изложение материала с помощью ноутбуков и
медиапроекторов как на лекциях, так и на практических
28
занятиях.
На практических занятиях используются следующие
образовательные технологии:
– текущий и оперативный тест-контроль знаний
студентов
– модельный метод обучения в виде деловых игр
– метод case study («разбор конкретных ситуаций»)
– метод проектов
– самостоятельное чтение студентами учебной,
учебно-методической,
справочной
литературы
и
последующие свободные дискуссии по освоенному ими
материалу.
Учебная группа не более 14-15 человек. Каждое
рабочее место оснащено микроскопом и соответствующими
микропрепаратами.
Все учебные оборудованы телевизионными экранами,
через
которые
демонстрируются
необходимые
микрофотографии препаратов, таблицы, схемы.
В процессе освоения дисциплины используются
следующие образовательные технологии, способы и
методы формирования компетенций: лекция-визуализация,
проблемная лекция, дискуссия, составление обзоров,
написание рефератов, творческие задания, проектные
технологии, просмотр, анализ и обсуждение видео- и
мультимедийных материалов.
Самостоятельная подготовка студентов на кафедре
биологии может проходить в специально оборудованных
кабинетах и кафедральном музее, а также в компьютерных
классах университета с выходом в интернет и читальном
зале научной библиотеки СтГМУ.
Организация самостоятельной работы студентов:
1) изучение отдельных вопросов теоретического
материала и конспектирование некоторых тем.
2) чтение и конспектирование материалов научноисследовательских
работ:
учебных
пособий,
монографий, статей и периодических научных
29
3)
4)
5)
6)
7)
изданий. Знакомство с современными подходами и
методами сбора и обобщения информации.
поиск и знакомство с материалами по изучаемой
дисциплине в сети Internet, приобретение навыков
анализа и оценки большого объема информации.
составление глоссария ключевых терминов и
понятий по основным темам курса.
составление списков дополнительной литературы,
найденной и проанализированной самостоятельно, в
соответствии с основными темами курса.
подготовка рефератов и докладов с использованием
компьютерных технологий (слайдов, презентаций,
сайтов).
выполнение индивидуального задания по разделу.
10. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи
со смежными дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Наименование дисциплин
Современные проблемы
биологии
Молекулярная биология
Современные проблемы
экологии
Экологический мониторинг
Экология и рациональное
природопользование
Разработчик:
Место работы
СтГМУ, кафедра
биологии
№ разделов данной
дисциплины, необходимых
для изучения смежных
дисциплин
1
+
2
+
+
+
+
3
+
4
+
+
5
+
+
+
+
+
Занимаемая
должность
Инициалы, фамилия
доцент
Э.Н.Макаренко
30
31