Факультет экологической медицины Кафедра биологии человека

Учреждение высшего образования
«Международный государственный экологический университет
имени А.Д. Сахарова»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
МГЭУ им. А.Д. Сахарова
______________ О.И. Родькин
______________ 2012 г.
Регистрационный № УД-_____/р.
ГИДРОЭКОЛОГИЯ
Учебная программа по специальности
1-33 01 01 Биоэкология
Факультет экологической медицины
Кафедра биологии человека и экологии
Курс
Семестр
3
1
Лекции 24
Экзамен
семестр 5
Практические (семинарские)
занятия - 12
Всего аудиторных
часов по дисциплине – 36
Всего часов
по дисциплине – 104
Форма получения высшего образования очная
Составил: А.П. Голубев, д.б.н, профессор кафедры биологии человека
и экологии МГЭУ им. А.Д. Сахарова
Минск 2012 г.
2
Учебная программа составлена на основе типовой учебной программы по
дисциплине «Гидроэкология» для высших учебных заведений по специальности
1 – 330 101 Биоэкология, № ТД-6 293/тип., от 30.06.2010 г.
Рассмотрена и рекомендована к утверждению в качестве рабочей
программы на заседании кафедры биологии человека и экологии
Международного государственного экологического университета имени
А.Д.Сахарова (протокол № 10 от 17.05.2012 г.).
Заведующий кафедрой
___________ Е.Ю. Жук
Одобрена и рекомендована к утверждению Советом факультета
экологической медицины Международного государственного экологического
университета имени А.Д.Сахарова (протокол № от «__» __________ 2012 г.).
Председатель
_________ М.С. Морозик
3
I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа по учебной дисциплине «Гидроэкология» разработана
в соответствии с образовательным стандартом высшего образования первой ступени по специальности 1-33 01 01 «Биоэкология», на основе типовой учебной
программы и учебного плана специальности 1-330101 «Биоэкология».
Водная экология (гидроэкология, экология гидросферы) - наука о надорганизменных формах организации жизни, изучающая структуру и функционирование водных экосистем. «Гидроэкология» является обязательной дисциплиной
в системе экологического образования.
Цель дисциплины - сформировать у студентов целостное представление о
структурной и функциональной организации водных экосистем.
Задачи курса - вооружить студентов теоретическими знаниями и практическими навыками, необходимыми для понимания и изучения:
взаимодействия гидробионтов со средой;
их роли в функционировании: водных экосистем естественного и искусственного происхождения;
процессов трансформации вещества и энергии, формирования качества вод, самоочищения и эвтрофирования внутренних вод, морей и океанов;
биологической продуктивности водных экосистем.
Организация самостоятельной работы студентов по курсу предполагает
размещение в сетевом доступе комплекса учебных и учебно-методических материалов (программа, список рекомендуемой литературы и информационных ресурсов, вопросы для самоконтроля, темы практических и семинарских занятий и
методические и информационные материалы к ним и др.).
В результате изучения дисциплины обучаемый должен
знать:
структуру гидросферы планеты;
морфометрические характеристики водоемов;
суточную и сезонную динамику освещенности, температуры, газов (О2 и
СО2) в водных экосистемах;
классификацию вод по солености:
экологические зоны океана, озера, реки, пруда;
экологические группировки (сообщества) водных экосистем;
глобальные экологические проблемы гидросферы: эвтрофирование. кислотные осадки, повышение глобальной температуры Мирового океана;
пути и способы регулирования продуктивности водных экосистем
уметь:
пользоваться методами измерения морфометрических показателей водоема;
определять величины показателей освещенности, растворенного в воде
кислорода, активной реакции среды;
4
определять продукцию гидробионтов;
осуществлять сбор и количественный анализ образцов планктона, бентоса,
перифитона.
Программа рассчитана на 104 часа, в том числе 36 аудиторных часов: 24 лекционных и 12 – практических занятий.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
1.ВВЕДЕНИЕ
Определение и содержание гидроэкологии. История возникновения и развития гидроэкологии. Морские и пресноводные биостанции. Развитие методических подходов к изучению водных экосистем. Первые экспедиционные исследования. Выдающиеся лимнологи и океанологи. Косинская биологическая станция.
Г.Г. Винберг и продукционная гидробиология. Нарочанская биологическая станция и ее роль в формировании белорусской школы продукционной гидроэкологии.
П. ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ
Вода в биосфере. Океаны. Моря. Реки. Озера. Происхождение озер. Пресная вода стратегический ресурс человечества. Использование пресной воды в
стране и в мире. Водные ресурсы Беларуси. Система водосбор -озеро. Важнейшие морфометрические характеристики водоемов. Понятие трофии водоемов.
Трофические типы озер.
Ш. ВОДНАЯ СРЕДА И ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Аномальные свойства воды и жизнь на планете Земля. Температура. Температурная стратификация водоемов. Эпи-, гипо и металимнион: свойства,
особенности существования гидробионтов. Стабильность стратификации. Типы
перемешивания водной массы в озерах. Амиктические, мономиктические, димиктические, полимиктические и меромектические типы озер.
Свет. Физические свойства света. Закономерности проникновения света в
водную толщу. Факторы, контролирующие поглощение света в воде. Абсорбция
света фотосинтетическими пигментами. Свет и водные животные. Свет в озерах.
Прозрачность. Эуфотическая зона. Ультрафиолет и водные экосистемы.
Солевой состав пресных и морских вод. Основные компоненты солевого
состава. Концентрация основных ионов в пресных водах. Мертвое море. Соленость различных зон мирового океана. Соленость и биоразнообразие.
IV. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗОНЫ В ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ
Экологические зоны Мирового океана. Неритическая зона. Океаническая
зона. Литораль, батиаль, абиссаль, ультраабиссаль. Пелагиаль. Бенталь. Экологические зоны озер. Литораль. Профундаль. Эпилимнион. Металимнион. Гипо-
5
лимнион. Трофогенная и трофолитические зоны. Экологические зоны рек. Рипаль. Медиаль.
V. СОБЩЕСТВА ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ
Нейстон. Гипонейстон. Эпинейстон. Особенности существования в поверхностной пленке. Методические приемы работы с организмами нейстона.
Метафитон. Состав метафитона. Механизмы образования метафитона. Экологические проблемы, связанные с формированием метафитона.
Планктон. Особенности существования во взвешенном состоянии. Голопланктон. Меропланктон. Размерная структура планктонного сообщества. Пикопланктон. Нанопланктон. Сетной планктон.
Фитопланктон. Альгофлора Беларуси. Основные таксономические группы.
Токсический фитопланктон. Красные приливы. Методы сбора и определения
биомассы. Расчет биомассы в столбе воды. Сезонная сукцессия фитопланктонных популяций. Хлорофилл в планктоне. Методы определения. Люминесцентная
микроскопия.
Пикопланктон и его продукционные возможности. Первичная продукция
планктона. Методы определения первичной продукции. Зависимость первичной
продукции от света, температуры, содержания биогенных элементов. Первичная
продукция планктона в расчете на единицу объема и единицу площади водоема.
Глобальное распределение первичной продукции в Мировом океане. Факторы,
контролирующие уровень первичной продукции. Апвеллинги.
Зоопланктон. Основные группы зоопланктона. Протисты. Коловратки.
Ветвистоусые. Веслоногие. Размерный спектр, стратегия питания и число Рейнольдса. Зоопланктон и пищевые цепи. Продукция зоопланктона как часть потока энергии. Р/В-отношение. Скорость оборота. Время оборота. Фильтрационная
активность зоопланктона Вклад зоопланктона в продуктивность и процессы самоочищения водоемов.
Зоо- и фитобентос. Основные группы животных и растений, обитающих в
донных биотопах. Взаимоотношение макрофитов и фитопланктона. Роль бентосных организмов в процессах формирования качества вод и продуктивности
водоемов.
Бактериопланктон. Методы определения численности и биомассы бактерий в воде. Роль бактерий в трансформации вещества и энергии в водных экосистемах. Бактериальная петля. Продукция бактерий. Роль бактериопланктона в
процессах формирования качества вод и продуктивности водоемов.
VI. СЕСТОН И ДЕТРИТ
Компонентный состав сестона. Размерный спектр взвешенных веществ.
Вклад сестона в деструкционные процессы. Соотношение легко и трудноокисляемого органического вещества в сестоне. Седиментация взвешенных веществ.
Биогенные механизмы седиментации. Методы определения скорости седимента-
6
ции в озерах. Биопомпа. Роль сестона в процессах формирования качества вод и
продуктивности водоемов.
Детрит. Соотношение между планктоном и детритом в водоемах разного
типа и степени загрязнения. Закономерности образования и созревания детрита.
Детрит как пищевой ресурс в водных экосистемах. Факторы, контролирующие
утилизацию детрита в пищевых цепях. Детрит и микрофлора.
VII. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ
УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ
Эвтрофирование. Причины. Последствия. Внешняя и внутренняя биогенная нагрузка. Пищевые цепи и управление функционированием водных экосистем. Биоманипуляции как метод управления функционированием водных экосистем.
Кислотные дожди. Причины. Последствия.Глобальное потепление; озера и
Мировой океан. Биопомпа и выведение углекислоты из атмосферы.
Нарочанские озера. Экологические проблемы и пути их решения.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Водные ресурсы планеты
Водная среда и ее характеристики
Географическое и экологическое районирование водных экосистем
Сообщества водных экосистем
Биологическая продуктивность и биологические ресурсы водоемов
Антропогенное воздействие на водоемы и биоиндикация их состояния
2
Введение. Предмет, задачи основные концепции гидроэкологии.
1. Гидроэкология как система наук, ее значение для человечества.
2. Основные этапы развития гидроэкологии. Концепции и методы гидроэкологии. Роль белорусских ученых в развитии
гидроэкологии
Водные ресурсы планеты
1. Структура гидросферы Земли.
2. Основные типы водоемов – океаны, моря, реки, озера, болота и др., их классификация и морфометрические характеристики.
3. Пресная вода стратегический ресурс человечества. Использование пресной воды в стране и в мире. Водные ресурсы Беларуси. Система водосбор - озеро. Важнейшие морфометрические характеристики водоемов. Понятие трофии водоемов.
Трофические типы озер.
2
2
6
Формы контроля знаний
5
Литература
4
Материальное обеспечение
занятия (наглядные, методические пособия и др.)
3
2
Управляемая самостоятельная работа студента
Лабораторные занятия
2
Название раздела, темы, занятия;
перечень изучаемых вопросов
Практические (семинарские) занятия
1
1
Количество аудиторных
часов
Лекции
Номер раздела, темы, занятия
(по порядку)
III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА
7
Мультимедийная
презентация
8
3–6
9
Устный
опрос
Мультимедийная
презентация
3 – 6,
11, 16
Устный
опрос
8
3
4
5
6
Водная среда и ее характеристики
1. Основные физические и химические свойства воды.
2. Важнейшие абиотические факторы среды в водоемах –температура, соленость, рН, освещенность, электропроводность. Их воздействие на видовой состав и жизнедеятельность
организмов.
3. Растворенные в воде газы (О2, СО2 , H2S), их источники и
значение в функционировании водных экосистем. Факторы,
влияющие на содержание кислорода в водоемах.
4. Биогенные элементы (N, P, K и др.), их биотические круговороты и значение в функционировании водных экосистем.
Экологические зоны в водных экосистемах
1. Географическое районирование Мирового океана.
3. Экологическое районирование Мирового океана.2. Экологические зоны континентальных водоемов – рек,
озер, водохранилищ и др.
Сообщества водных экосистем
1. Планктон и его основные компоненты – зоопланктон, фитопланктон, бактериопланктон.
2. Бентос и его основные компоненты – зообентос, фитобентос, бактериобентос.
3. Нектон, нейстон, перифитон.
4. Биологическая продуктивность водных экосистем и факторы, ее определяющие.
5. Первичная и вторичная продукция, методы их расчета.
6. Рыбопродуктивность пресных и морских водоемов. Аквакультура и марикультура.
4
2
Мультимедийная
презентация
4 – 6,
11 – 16
Устный
опрос,
тесты
2
2
Мультимедийная
презентация
3–6
Устный
опрос,
тесты
4
2
Мультимедийная
презентация
3 – 8,
12
Решение
задач,
устный
опрос
Сестон и детрит
1. Компонентный состав сестона, биогенные механизмы седиментации
2. Роль сестона в процессах формирования качества вод и про-
4
2
Мультимедийная
презентация,
наглядные материалы
1 – 10,
Устный
опрос
9
7
8
дуктивности водоемов
3. Закономерности образования детрита, соотношение между
планктоном и детритом в водоемах разного типа
4. Детрит как пищевой ресурс в водных экосистемах
Антропогенное воздействие на водоемы и биоиндикация
их состояния
1. Проблема чистой воды на планете.
2. Основные типы и источники загрязнения водной среды.
3. Методы очистки вод.
4. Основные принципы и методы биоиндикации состояния
Глобальные экологические проблемы и пути управления
водными ресурсами.
1. Эвтрофирование водоемов, его причины и следствия.
2. Глобальное потепление, кислотные дожди, их влияние на
водные экосистемы.
3. Подходы к управлению биологической продуктивностью
водоемов. Биоманипуляции.
4. Основные экологические проблемы водоемов Беларуси.
4
2
2
Мультимедийная
презентация
4 -6,
11 - 16
Устный
опрос
Мультимедийная
презентация
5, 6, 8
Тесты
IV. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Алимов А.Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 152 с.
2. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования экосистем.
СПб.: Наука. 2000. – 147 с.
3. Зенкевич Л.А. Биология морей СССР. М.: Изд-во АН СССР. 1963. – 740
с.
4. Константинов А.С. Общая гидробиология. М.: Высшая школа. 1986.–
466 с.
5. Романенко В.Д. Основы гидроэкологии. Киев: Генеза, 2004. – 664 с.
6. Шитиков В.К., Розенберг Т.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: Изд-во Института
экологии Волжского бассейна РАН. 2003. – 463 с.
Дополнительная:
7. Бульон В.В. Первичная продукция планктона внутренних водоѐмов. Л.:
Наука, 1983. – 150 с.
8. Бреховских В.Ф. . Казмирук В.Д., Вишневская Г.Н. Биота в процессах
массопереноса в водных объектах М.: Наука, 2008. – 315 с.
9. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. Мн.: Издательство АН
БССР. 1960. – 329 с.
10. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. М.:
Наука, 2004. – 348 с.
11. Израэль Ю.А. Антропогенная экология океана. Л.: Гидрометеоиздат.
1989. – 528 с.
12. Киселев И.А. Планктон морей и континентальных водоемов. Л.: Наука.
Т.1. 1969. – 658 с. Т.2. 1980. – 439 с.
13. Макаревич Т.А. Экологический мониторинг, контроль и экспертиза.
Мн.: Изд-во БГУ. 2001. – 107 с.
14. Семенченко В.П. Принципы и системы биоиндикации текучих вод.
Мн.: Орех. 2004. -125 с.
15. Семенченко В.П., Разлуцкий В.И. Экологическое качество поверхностных вод. Мн.: Беларуская навука. 2010. – 329 с.
16. Фащевский Б.В. Основы экологической гидрологии. Мн.: Экоинвест.
1996. – 240 с.
ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ ПО ИЗУЧАЕМОЙ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ
СПЕЦИАЛЬНОСТИ
Название дисципли- Название
ны, с которой требу- кафедры
ется согласование
Основы биологии.
Основы общей биологии
Экология. Общая экология.
Биологии
человека и
экологии
Биологии
человека и
экологии
Предложения об изменениях в содержании учебной программы
по
изучаемой
учебной дисциплине
нет
Решение, принятое кафедрой, разработавшей
учебную программу (с
указание даты и номера
протокола)
Нет
Зав. кафедрой биологии человека и экологии
Е.Ю. Жук