Биоразнообразие и биологический мониторинг

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по направлению 05.03.06
проф. М.А.Пашкевич
Зав. кафедрой
Геоэкологии
проф. М.А.Пашкевич
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Биоразнообразие и биологический мониторинг»
Направление подготовки: 05.03.06 (022000) – Экология и природопользование
Профиль подготовки: Природопользование
Квалификация выпускника: бакалавр
Нормативный срок обучения: 4 года
Форма обучения: очная
Составитель:
доцент
Д.С. Петров
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2015
1. Цели и задачи дисциплины.
Целью дисциплины
«Биоразнообразие и биологический мониторинг» является
приобретение студентами знаний о биологическом разнообразии планеты, а также
основных знаний и практических навыков контроля состояния окружающей среды по
биологическим показателям.
Задачи дисциплины «Биоразнообразие и биологический мониторинг»:
 изучение особенностей биосистем различных иерархических уровней;
 изучение современной методологии биологического мониторинга, как важной
составляющей экологического мониторинга;
 освоение важнейших методов биомониторинга, биоиндикации и биотестирования
как в наземной, так и в водной среде;
 анализ отечественной и зарубежной нормативной базы биологического
мониторинга, биологических составляющих ОВОС и экологической экспертизы;
 приобретение навыков учёта результатов и методов биологического контроля
состояния окружающей среды при принятии инженерных решений по ее защите.
2. Место дисциплины в структуре ООП.
Дисциплина
относится к базовой части профессионального цикла и является
обязательной к изучению.
Дисциплина базируется на знаниях, умениях и навыках приобретённых студентами в
ходе изучения дисциплин «Биология (физиология человека)», «Общая экология», «Общая
и экологическая токсикология», «Методы и приборы контроля ОС и экологический
мониторинг».
Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов.
Студент должен:
Знать:
 Фундаментальные основы биологии, общей экологии;
 Основные методологические подходы к оценке качества природной среды;
 Базовые принципы взаимодействия химических токсикантов с живыми организмами.
Уметь:
 Определять место вида в классификации живой природы;
 Оценивать качество среды по абиотическим показателям;
Владеть:
 Общими знаниями по анатомии и физиологии живых организмов;
 Общими знаниями по взаимодействию организмов со средой обитания;
Дисциплины, для которых дисциплина «Биоразнообразие и биологический
мониторинг» является предшествующей:
 Устойчивое развитие и управление охраной окружающей среды;
 Процессы и аппараты защиты окружающей среды;
 Выпускная квалификационная работа
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
 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);
 знать
теоретические основы
экологического мониторинга, нормирования и
снижения загрязнения окружающей среды, техногенных систем и экологического риска;
обладать способностью к использованию теоретических знаний в практической
деятельности (ПК-7)
 владеть методами прикладной экологии, экологического картографирования,
экологической экспертизы и мониторинга; владеть методами обработки, анализа и синтеза
полевой и лабораторной экологической информации и использовать теоретические знания
на практике (ПК-9)
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 теоретические основы биологического мониторинга окружающей среды; основные
понятия, связанные с оценкой и нормированием состояния биоты и с использованием
биотических характеристик для оценки и нормирования состояния среды; современную
нормативную базу биомониторинга.
Уметь:
 практически осуществлять биологический мониторинг наземных и водных экосистем;
применять основные методы биоиндикации и биотестирования; правильно
интерпретировать и использовать результаты биомониторинга при работе с
предпроектной и проектной документацией.
Владеть:
 представлением о принципах современного экологического нормирования
техногенных воздействий на окружающую среду на основе биологических критериев; о
контроле биологического загрязнения; о биологических методах защиты окружающей
среды; о перспективах развития и использования биологического мониторинга.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы.
Вид учебной работы
Всего часов
Семестры
7
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
68
68
-
-
Лекции
34
Практические занятия (ПЗ)
17
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
17
40
40
-
-
Реферат
20
Другие виды самостоятельной работы
20
Вид промежуточной аттестации
дифф. зачёт
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
108
108
3
3
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
пп.
1
2
3
4
Раздел дисциплины
Содержание раздела
Общие представления о
биологическом контроле
состояния окружающей
среды.
Цель и задачи курса. Связь с другими дисциплинами.
Биологический
анализ
и
биологические
последствия
антропогенных воздействий. Возможности, преимущества и
недостатки оценки состояния окружающей среды по
абиотическим показателям, по биотическим показателям, по
независимо учитываемым показателям обеих групп, по
результатам их интеграции. Биоиндикация и биотестирование.
Биомониторинг, как компонент биологического контроля
состояния среды. Его роль в экологическом мониторинге.
Нормативная база биологического контроля среды, российская
и зарубежная: обзор и сравнительный анализ. Тенденции
развития нормативной базы биологического контроля состояния
среды и экологического нормирования.
Основные формы жизни и их современные классификации.
Уровни организации биосистем и их соотношение. Критерии
оценки состояния биосистем различных уровней организации,
их важнейшие биоиндикаторные признаки. Биоразнообразие и
его роль в сохранении устойчивости биосферы.
Взаимодействие биоты с естественными условиями среды.
Реакция биосистем различного ранга на воздействие, ее
изучение, оценка и нормирование. Проблема нормы и
патологии при оценке антропогенных изменений биосистем.
Определение и использование фоновых условий и фонового
состояния биосистемы при изучении антропогенного
воздействия. Особенности техногенных и иных антропогенных
сукцессий. Устойчивость экосистемы, биоты, сообществ к
антропогенному воздействию. Устойчивость резистентная и
упругая. Условия сохранения устойчивости экосистемы к
воздействию, их контроль по биотическим критериям. Экологотоксикологическое нормирование на базе биотестирования, его
современное состояние, тенденции развития, альтернативы.
Методы качественного и количественного анализа реакции
биоты на антропогенные воздействия, их сравнительный анализ.
Техническое обеспечение биологического мониторинга.
Пробоотбор. Камеральная обработка материала. Основные
статистические и математические методы анализа результатов
биологического
мониторинга.
Индикаторные
признаки
различных наземных биосистем, испытывающих разнотипные
антропогенные воздействия. Методы фито-, лихено-, мико-,
бриоиндикации. Обработка и интерпретация результатов
биологической оценки состояния окружающей среды.
Биосистемы различных
уровней организации и их
индикаторные
характеристики.
Биоразнообразие.
Реакция
биоты
на
антропогенные
воздействия.
Биотестирование
Методы биологического
мониторинга.
Биоиндикация наземных
экосистем.
Методы биологического
мониторинга.
Биоиндикация
водных
экосистем.
Пространственная и трофическая структура пресноводных
экосистем. Основные экологические группы гидробионтов,
применяемые
для
биоиндикации.
Бактерио-,
альго-,
микоиндикация в водных экосистемах. Беспозвоночные, как
важнейший биоиндикатор качества пресных вод. Основные
индексы, используемые для оценки качества природных вод по
отдельным
таксонам
гидробионтов:
олигохетные,
хирономидные. Интегральные методы водной биоиндикации,
шкала трофности, сапробности водного объекта. Индексы
видового разнообразия и видового сходства водных сообществ.
Биологические
методы Роль биоты в саморегуляции, самоочищении и динамике
защиты
и
регуляции природных экосистем. Биоседиментация, биодетоксикация,
окружающей среды.
фотосинтетическая аэрация воды. Регуляция и использование
этих процессов человеком. Интродукция, акклиматизация.
Биологическая очистка почв и сточных вод.
5
6
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
Устойчивое развитие и
управление
охраной
окружающей среды
Процессы и аппараты
защиты окружающей
среды
Выпускная
квалификационная
работа бакалавра
1.
2.
3
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1.
Наименование раздела дисциплины
Общие представления о биологическом
контроле состояния окружающей среды.
Биосистемы
различных
уровней
организации
и
их
индикаторные
характеристики. Биоразнообразие.
Реакция биоты на антропогенные
воздействия. Биотестирование.
Методы биологического мониторинга.
Биоиндикация наземных экосистем.
Методы биологического мониторинга.
Биоиндикация водных экосистем.
Биологические методы защиты и
регуляции окружающей среды.
2.
3.
4.
5.
6.
Лекц.
Практ.зан.
(семинары)
Лаб.
зан.
СРС
4
Всего
час.
4
6
4
4
3
6
4
8
4
6
2
1
8
19
8
15
6
8
24
10
8
30
8
16
6. Лабораторный практикум
№ пп.
№ раздела дисциплины
Наименования лабораторных работ
1
2
Основы планирования экологического
Трудоёмкость,
час
1
2
4
3
4
4
5
5
5
6
5
эксперимента
Методы статистической обработки
результатов экологического эксперимента
Лихеноиндикация. Определение состояния
атмосферного воздуха по показателям
проективного покрытия, IP, ОЧА
Аллометрические уравнения и их
параметры, как показатель качества среды
обитания
Расчет индекса сапробности по Пантле и
Букку. Определение и графическое
отображение зон сапробности водоема.
Оценка основных показателей
благополучия сообщества бентоса
(средняя масса особи, плотность). Расчет
индексов Майера, Гуднайта, ШеннонаУивера для модельного водотока.
2
4
2
4
6
7. Практические занятия (семинары).
№ пп.
№ раздела дисциплины
Наименования тем семинаров
1
2
2
2
3
3
4
4
5
4
6
5
7
5
8
6
Динамика характеристик популяции как
результат изменения условий среды
обитания
Индексы видового разнообразия и их
применение для оценки качества среды
Организация и обработка результатов
биотестирования
Дендроиндикация. Биоиндикация
состояния атмосферного воздуха по хвое
сосны.
Лихеноиндикация. Методики оценки
качества атмосферы с использованием
лишайников-эпифитов
Оценка состояния водоемов по
показателям сообществ фотосинтетиков.
Альго- и фитоиндикация
Оценка состояния водотоков по
показателям сообщества макрозообентоса
Процессы и аппараты биологической
очистки сточных вод
Трудоёмкость,
час
2
2
3
2
2
2
2
2
8. Примерная тематика курсовых работ. Курсовые работы не предусмотрены
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) Основная литература
С. Гераськин, Елена Сарапульцева. Биологический контроль окружающей среды.
Генетический мониторинг. Academia. 2010 г. 208 с.
М. Мукашева, А. Айткулов Основы биомониторинга для экологической безопасности
населения. 2012 г. 288 с.
С. А. Бекузарова, Э. Я. Даулакова, З. П. Оказова Биомониторинг состояния окружающей
среды городских территорий. LAP Lambert Academic Publishing. 2012 г. 104 с.
б) Дополнительная литература
Гончарова Н.В. Биомониторинг: учеб.метод. пос. Минск: МГЭУ им. А. Д. Сахарова, 2011.
Жигульский В.А., Шуйский В.Ф. и др.. Основы биологического мониторинга: учебное
пособие. – СПб.: Нестор-История, 2012.
Каплин В.Г. Биоиндикация состояния экосистем. Учеб. пособие для студентов биол.
специальностей ун-тов и с.-х. вузов/ Самарская ГСХА. - Самара, 2001.
Мисейко Г.Н., Безматерных Д.М., Тушкова Г.И. Биологический анализ качества пресных
вод. Барнаул: Изд-во АГУ, 2001.
Опекунова М.Г. Биоиндикация загрязнений: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та,
2004.
Пчелкин А.В., Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей
среды. М.: Экосистема, 1997.
Филенко О.Ф.., Михеева И.В. Основы водной токсикологии. М.: Колос, 2007.
Черненькова К.В. Влияние металлургических производств на лесные экосистемы Кольского
полуострова /Т.В.Черненькова, О.В. Бутусов, В.М. Cычев и др. СПб: ЦЕПЛ, 1995.
Чеснокова С.М. Биологические методы оценки качества объектов окружающей среды : учеб.
пособие. В 2 ч. Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007.
в) Программное обеспечение
Предполагается использование пакетов компьютерных программ "MS-Excel",
MS «PowerPoint».
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для проведения лекционных занятий и практических занятий (семинаров)
необходима аудитория, оснащенная мультимедийным оборудованием.
Для проведения лабораторных занятий необходимы лаборатории численного и
аналогового моделирования, оборудованные техникой из расчета один компьютер на
одного обучающегося, с обустроенным рабочим местом преподавателя. Требуются
персональные компьютеры, объединенные локальной сетью.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Для бакалавриата специальности «Экология и природопользование» курс
«Биоразнообразие и биологический мониторинг» включен в состав профессионального
цикла, целью которого является формирование у студента, прежде всего,
профессиональных компетенций. При этом, «Биоразнообразие и биологический
мониторинг» является базовой дисциплиной данного цикла.
Курс предполагает как аудиторную (лекции, практикум и лабораторные работы),
так и самостоятельную работу студентов.
На лекциях излагаются основные теоретические положения и концепции курса,
дающие студентам информацию, соответствующую программе. При изложении материала
следует пользоваться иллюстративным материалом, ориентированным на использование
мультимедийного оборудования. Практические занятия (семинары) и лабораторные
работы, прежде всего, направлены на закрепление знаний, полученных студентом на
лекционных занятиях, а также на развитие способности обучающегося к анализу
различных процессов, происходящих в популяциях и экосистемах под действием
антропогенных факторов, развитие навыков работы с большими массивами данных,
полученных в результате полевых исследовании или экспериментов в лабораторных
условиях.
Образовательные технологии: метод проблемного изложения материала, как
лектором, так и студентом; самостоятельное чтение студентами учебной, учебнометодической и справочной литературы и последующие свободные дискуссии по
освоенному ими материалу, использование иллюстративных видеоматериалов
(видеофильмы, фотографии, аудиозаписи, компьютерные презентации), демонстрируемых
на современном оборудовании, ведение полевых и лабораторных работ, опросы в
интерактивном режиме.
В течение преподавания дисциплины «Биоразнообразие и » в качестве формы
аттестации студентов используется методика ежемесячной аттестации обучающегося по
итогам выполнения лабораторных работ. По итогам обучения во 7-ом семестре
проводится дифференцированный зачёт с выставлением оценки по пятибалльной шкале.