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 кафедры региональной 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