МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Географический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической
работе_______________ Е. Г. Елина
"_____" _________________ 2011 г.
Рабочая программа дисциплины
ЭКОЛОГИЯ
Направление подготовки
230700 Прикладная информатика
Профиль подготовки
Геоинформатика
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Саратов,
2011 год
1. Цели освоения дисциплины
Цель освоения дисциплины «Экология» состоит в изучении и понимании взаимоотношений между живыми организмами и средой их обитания, а
также формировании у студентов понятийного аппарата по экологии, ознакомление их с главными концепциями и принципами науки.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина читается на 2 курсе и входит в состав вариативной части
математического и естественнонаучного цикла. Она логически и содержательно-методически связана с дисциплинами «География», «География почв
с основами почвоведения», «Метеорология и климатология», «Химия»,
«Физика» и др.
Дисциплина дает объяснение многообразию взаимоотношений организмов и их отношений к условиям среды. Она является основой для изучения некоторых других дисциплин, таких как «Экономика природопользования».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Экология»
Выпускник должен обладать следующими компетенциями:
ОК – 1. Уметь использовать, обобщать и анализировать информацию,
ставить цели и находить пути их достижения в условиях формирования и
развития информационного общества;
ОК – 2. Уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, владеть навыками ведения дискуссии и полемики;
ОК – 3. Работать в коллективе, нести ответственность за поддержание
партнёрских, доверительных отношений;
ОК – 5. Самостоятельно приобретать и использовать в практической
деятельности новые знания и умения, стремится к саморазвитию;
ОК – 6. Осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности;
ОК – 7. Понимать сущность и проблемы развития современного информационного общества;
ОК – 8. Работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;
ОК – 10. Использовать методы и средства для укрепления здоровья и
обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности;
ПК – 3. Уметь использовать основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности и эксплуатировать современное электронное оборудование и информационно-коммуникационные технологии в соответствии с целями образовательной программы бакалавра;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
 теоретические основы и базовые представления основных разделов
общей экологии;
 основные этапы исторического развития экологии как науки.
 свойства и принципы функционирования организмов, популяций,
сообществ и экосистем.
 разнообразие экологических систем.
 новейшие научные данные о пределах устойчивости биосферы и
глобальных экологических изменениях и т.п.
Уметь:
 излагать и критически анализировать базовую общепрофессиональную информацию.
 применять экологические методы исследований при решении типовых профессиональных задач.
 собирать и анализировать экологическую информацию.
Владеть:
 навыками самостоятельной работы со специализированной литературой;
 методами и способами программных экологических наблюдений
природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира.
4. Структура и содержание дисциплины
6
7
1
5
3
8
2
3
1-7
11
4
2
4
Дэмэкология
3
8-11
5
4
3
4
Синэкология
3
11-13
5
2
3
5
Экологические системы
3
13-15
5
2
3
6
Биосфера
3
15-18
7
1
1
2
Становление и история
развития экологии
3
3
2
Аутэкология
3
Всего:
4
Лекции
практические
Самостоятельная
работа
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу Формы текущего
студентов и трудо- контроля успеваемости (по
емкость (в часах)
неделям семестра)
Формы промежуточной аттестации (по семестрам)
Семинары
Раздел дисциплины
Семестр
№
п/п
Неделя семестра
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108
часов).
36
12
4
3
6
18
9
устный и письменный
контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
Экзамен
Становление и история развития экологии.
Введение. Предмет и задачи экологии. Понятие «экология». Предмет и
объект экологии. Состав и задачи экологии. Значение экологического образования.
Основные понятия и системность экологии. Экосистема как основная
таксономическая единица экологии. Понятия: «биогеоценоз», «биотоп»,
«популяция», «сообщество». Различия понятий «экосистема» и «геосистема». Общие положения теории систем: виды систем (замкнутые, закрытые,
открытые); прямые и обратные (положительные, отрицательные) связи в системах. Эмерджентность – универсальное свойство экосистем. Энергетиче-
ские процессы в экосистемах: первое и второе начала термодинамики; энтропия и негэнтропия. Законы Б. Коммонера.
Этапы исторического развития экологии как науки. Предтечи экологии: вклад в экологию К. Линнея, А.Л. Лавуазье, Ж.Б. Ламарка, значение работ Т.Мальтуса для экологии, А.Гумбольдт как эколог, вклад в развитие
экологии Ч.Дарвина, К. Рулье, В.В. Докучаева, Э.Геккеля. Суть дедуктивногипотетического подхода в экологии. «Золотой век» теории экологии.
Наиболее важные теоретические достижения экологии в первой половине
ХХ века. Современная экология. Основное отличие представлений современных экологов от взглядов ученых периода «золотого века». Понятия:
«органицизм», «биологическое пространство», «биологическое время»,
«универсальная методология экологии».
Аутэкология.
Состав клетки и обмен веществ. Состав клетки организма. Пластический обмен веществ, энергетический обмен веществ.
Уровни биологической организации и развитие организма как живой
целостной системы. Главные уровни организации жизни – ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (биоценоз). Понятие «организм». Автотрофные и гетеротрофные организмы. Продуценты, консументы, редуценты. Метаболизм организмов: ферменты, коферменты, витамины. Онтогенез
и стадии его развития у животных и растений. Филогенез.
Системы организмов и биота Земли. Высшие таксоны систематики
империи клеточных организмов (надцарства: прокариоты, эукариоты; царства, подцарства). Понятие биоты Земли.
Факторы среды. Классификация факторов среды. Отличие факторовусловий и факторов-ресурсов. Факторы-ресурсы. Свет. Значение лучей различной длины в жизни растений и животных. Значение интенсивности света. Фотосинтетическая активная радиация. Индекс листовой поверхности.
Экологическая роль невидимых лучей. Вода как фактор-ресурс. Диоксид углерода как прямой и косвенный экологический фактор. Макро- и микроэлементы в питании растений и животных. Взаимообусловленность и содержание кислорода в водных экосистемах. Пространство как фактор-ресурс.
Сравнение растительных и животных организмов как пищевых ресурсов.
Факторы-условия: температура, относительная влажность воздуха, рН воды
и почвы, засоление воды и почвы как экологический фактор, течения, загрязняющие вещества.
Основные принципы аутэкологии. Принцип экологического оптимума.
Зоны оптимума, пессимума, критические точки и их значения в жизни организмов. Зависимость величины энергозатрат организмов от степени благоприятности природных условий. Эврибионтные и стенобионтные организмы. Экологическая валентность. Принцип индивидуальности экологии видов. Экологические группы. Континуум и его типы: экоклин и экотон.
Принцип лимитирующих факторов. Закон минимума Ю. Либиха. Суть
принципа лимитирующих факторов. Ограничивающие факторы в отдельных
ландшафтных зонах и в водных экосистемах.
Адаптации к абиотическим факторам. Определение понятия. Адаптивные комплексы. Примеры адаптаций: эктотермные и эндотермные организма; биоритмы, фотопериодизм, ксерофиты, адаптации животных к дефициту кислорода и др. Жизненные формы растений и животных.
Типы стратегии жизни (поведения) организмов. «r-отбор» и «Котбор». Система типов стратегий Раменского – Грайма, треугольник Грайма.
Первичные типы стратегий как r- и К-стратегии (организмы типов С, S и R).
Вторичные типы стратегий, пластичность стратегий. Особенности стратегий
культурных растений и животных.
Связи организмов в экосистемах. Экологическая ниша организмов.
Взаимосвязи организмов (трофические, топические, форические, фабрические). Взаимоотношения организмов: симбиоз, хищничество и паразитизм (различия в образе жизни и адаптациях), конкуренция, комменсализм,
аменсализм, нейтрализм. Экологическая ниша как многомерное явление.
Различия экологических ниш у растений и животных. «Правило конкурентного исключения» Г.Ф. Гаузе.
Демэкология.
Общая характеристика популяции. Определение популяции. Взаимоотношения в популяции. Статические показатели популяций (численность,
плотность, показатели структуры).
Популяционные законы. Возрастная и половая структуры популяций.
Понятия: «размер популяции», «сопротивление среды», «биотический потенциал», Возрастная, половая структуры популяций.
Пространственная и этологическая структуры популяций. Типы распределения особей популяции в пространстве (случайное, групповое, регулярное).
Динамика популяций. Динамические характеристики популяций. Кривые выживания. Модели роста популяций. Регуляция плотности популяции.
Популяции синантропных видов.
Синэкология.
Трофическая структура биоценозов. Пищевые цепи и сети. Экологические пирамиды. Закономерности трофического оборота в биоценозе.
Видовая и пространственная структуры биоценозов. Видовое разнообразие; α – разнообразие, β – разнообразие. Количественное соотношение
числа видов между собой. Доминантные виды, «второстепенные» виды.
Обилие вида. Степень доминирования. Консорция. Ярусное строение в фитоценозе, мозаичность.
Закономерности саморегуляции биоценозов, экологическое дублирование.
Биоразнообразие. Аллогенные и автогенные процессы, способствующие биоразнообразию на внутривидовом, межвидовом и биосферном уровнях. Биологическая регуляция окружающей среды.
Экологические системы.
Концепция экосистемы. Функциональные блоки экосистемы. Классификация экосистем. Пищевые цепи. Детрит в экосистеме. Биологическая
продукция и запас биомассы. Связь биоразнообразия с функциональными
параметрами экосистемы.
Разнообразие экосистем. Фототрофные естественные экосистемы: лес
и озеро. Фототрофные экосистемы океана. Хемоавтотрофные экосистемы
рифтовых зон. Гетеротрофные и автотрофно-гетеротрофные естественные
экосистемы. Сельскохозяйственные экосистемы; городские экосистемы.
Биомы.
Динамика экосистем. Классификация изменений экосистем. Циклические изменения экосистем. Первичные автогенные сукцессии и климакс.
Модели автогенных сукцессий. Гетеротрофные сукцессии. Вторичные автогенные (восстановительные) сукцессии. Аллогенные сукцессии. Природная
и антропогенная эволюции экосистем. Адвентивизация биосферы.
Системный подход и моделирование в экологии. Системные принципы: целостность, структурность, взаимозависимость, иерархичность. Понятие модели и требования к ней. Этапы моделирования. Виды моделей по составу построения и характеру объекта отображения.
Биосфера.
Структура и границы биосферы. Атмосфера, литосфера, гидросфера,
магнитосфера.
Живое вещество биосферы. Биомасса растений, животных и бактерий.
Распределение плотности живого вещества на суше и в пределах гидросферы. Биогеохимические циклы. Основные направления эволюции биосферы.
Основные направления эволюции биосферы. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Сопряженная эволюция (коэволюция) и групповой отбор. Регулирующее воздействие биоты на окружающую среду.
Ресурсы биосферы. Природные ресурсы и их классификация.
Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы. Понятие. Взгляды
Терьер де Шардена и В.И. Вернадского на ноосферу.
5. Образовательные технологии
При реализации учебной работы в форме лекций используются различные формы визуализации наглядного материала (мультимедийные презентации MS Power Point, таблицы, материалы периодической печати ).
При проведении семинарских занятий в рамках разделов курса «Основы экологии» применяется система устных докладов подготовленных студентами в ходе самостоятельной работы в течение семестра. Краткие сообщения по актуальным проблемам науки, выполняются на основании изучения студентами современных научных периодических изданий. Предпочтение отдается реферируемым журналам РАН и др. изданиям. Доклады завершаются дискуссией по основным вопросам, затронутым в устных сообщениях.
При проведении практических занятий в рамках изучения разделов
курса студенты знакомятся со структурой и границами биосферы, пищевыми цепями. С продовольственными ресурсами Мирового океана, его частей
и продовольственными ресурсами агрофитоценозов.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Самостоятельная работа обучающихся проводится в форме изучения
дополнительной литературы, в том числе периодических научных реферируемых изданий.
По результатам данной работы выполняются рефераты и устные доклады на семинарских занятиях с последующим их обсуждением.
Темы рефератов:
1. Значение экологического образования.
2. Общие положения теории систем: виды систем.
3. Законы Б. Коммонера.
4. «Золотой век» теории экологии.
5. Современная экология.
6. Главные уровни организации жизни – ген, клетка, орган, организм,
популяция, сообщество (биоценоз).
7. Факторы среды. Факторы-условия
8. Основные принципы аутэкологии.
9. Адаптации к абиотическим факторам.
10.Типы стратегии жизни (поведения) организмов.
11.Связи организмов в экосистемах. Экологическая ниша организмов.
12.Популяционные законы.
13.Пищевые цепи и сети. Экологические пирамиды.
14.Видовая и пространственная структуры биоценозов.
15.Биологическая регуляция окружающей среды.
16.Фототрофные естественные экосистемы.
17.Природная и антропогенная эволюции экосистем. Адвентивизация
биосферы.
18.Основные направления эволюции биосферы.
19.Учение В.И. Вернадского о биосфере. Сопряженная эволюция (коэволюция) и групповой отбор.
20.Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы.
Перечень тем практических занятий:
1. Живое вещество биосферы.
2. Пищевые цепи биосферы.
3. Продовольственные ресурсы Мирового океана и его частей.
4. Продовольственные ресурсы агрофитоценозов.
Перечень тем семинарских занятий:
1. Становление и история развития экологии как науки
2. Методы экологических исследований
3. Системы организмов и биота Земли.
4. Среда и ее экологические факторы
5. Факторы среды: факторы – ресурсы
6. Действие факторов среды на организм человека
7. Пространственная и этологическая структуры популяций.
8. Динамика популяций.
9. Популяции синантропных видов.
10.Трофическая структура биоценозов.
11.Закономерности саморегуляции биоценозов, экологическое дублирование.
12.Биоразнообразие.
13.Концепция экосистемы.
14.Разнообразие экосистем.
15.Динамика экосистем.
16.Системный подход и моделирование в экологии.
17.Структура и границы биосферы.
18.Живое вещество биосферы.
19.Ресурсы биосферы
20.Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Ростов-на-Дону: Феникс. 2008.
2. Страхова Н.А. Экология и природопользование. Уч. пособие. Ростов-на-Дону: Феникс. 2007.
б) дополнительная литература:
1. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология Изд. 8-е. – Ростов н/Д:
Феникс, 2005. – 576с.
2. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Основы общей экологии: учебное пособие /Под ред Г.С. Розенберга. – М.: Университетская книга, 2005.- 240с.
3. Эклогические основы природопользования: учебник / М.В. Гальперин. - 2-е изд., испр. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. -255.
4. Экология и природопользование в России: энцикл. слов. / В. В.
Снакин; ред. совет: М.Е. Алексеев [и др.]; Музей землеведения МГУ
им. М. В. Ломоносова, Ин-т фундамент, проблем биологии РАН. - М.:
Acadcmia, 2008. - 814.
5. Экология и природопользование: учеб. пособие / Н. А. Страхова, Е.
В. Омельченко. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. -252.
6. Фетисова Л.М. и др. Экология атмосферы крупного промышленного центра в условиях сложного рельефа. Изд-во Сарат.ун-та.2004.
7. Геоэкология и природопользование: учеб. для вузов / Н. Н. Родзевич. - М.: Дрофа, 2003. - 255.
8. Геоэкология и природопользование: учеб. пособие / Н. Г. Комарова. - М.: Академия, 2003. - 189.
9. Геоэкология: учеб. пособ. для студентов, обучающихся по направлению "Экология и природопользование" и экол. спец. / В.В. Братков, Н.И.
Овдиенко. - М.; Ставрополь: Илекса: Сервисшкола, 2001. - 248 с.
10.Экология, охрана природы. Законы, кодексы, платежи. Показатели,
нормативы, Госты. Экологическая доктрина. Киотский протокол. Термины и
понятия. Экологическое право: учеб. пособие / В.Ф. Протасов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2006. - 380.
11.Экология и природопользование в России: энцикл. слов. / В. В.
Снакин; ред. совет: М. Е. Алексеев [и др.]; Музей землеведения МГУ им. М.
В. Ломоносова, Ин-т фундамент, проблем биологии РАН. - М. : Academia,
2008. - 814.
12.Розанов С.И. Общая экология – СПб.: Изд-во "Лань", 2001. – 288с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. http://elibrary.ru/issues.asp?id=7781 - Доклады Академии наук.
2. http://elibrary.ru/issues.asp?id=7795&selid=674723 - Журнал общей
биологии
3. http://elibrary.ru/issues.asp?id=7809&selid=650269 - Зоологический
журнал.
4. http://elibrary.ru/issues.asp?id=7823 - Известия РАН. Серия биологическая.
5. http://ras.ru/publishing/nature.aspx - Природа.
6. http://elibrary.ru/issues.asp?id=7753 - Успехи современной биологии.
7. http://elibrary.ru/issues.asp?id=8276 – Экология.
8. http://elementy.ru/news - Элементы. Сайт новостей фундаментальной науки.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Литературные источники, тексты лекций, тематические словари.
2. Плакаты с тематическими графиками
3. Материалы периодической печати.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки 230700
Прикладная информатика и профилю Геоинформатика.
Авторы:
Горшкова Л.Ю. к.г.н. доцент кафедры физической географии и ландшафтной экологии географического факультета СГУ
Программа одобрена на заседании кафедры физической географии и ландшафтной экологии от _____________2011 года, протокол № ________
Подписи:
Зав. кафедрой физической географии
и ландшафтной экологии д.г.н., профессор
В.З. Макаров
Декан географического факультета,
д.г.н., профессор
В.З. Макаров