Биологическая оценка среды

I. Аннотация
Изменения основных компонентов окружающей среды, приведшие к
возникновению глобальных экологических проблем, определило появление
на свет широкого спектра методов их оценки. Среди них можно выделить
дистанционные (аэрокосмические) и наземные методы. Образование
современного студента предполагает знание этих методик. В этой связи, в
рамках дисциплины «Биологическая оценка среды» студенты осваивают
разнообразные биоиндикационных методов оценки наземных, почвенных и
водных систем.
1. Цели и задачи дисциплины
Цель: – заложить у студентов основы знаний об основных
биологических методах оценки состояния окружающей среды.
Задачи курса – формирование навыков и умения по следующим
направлениям деятельности:

изучение системы биоиндикационных методов наблюдения за
состоянием атмосферы;

изучение системы биоиндикационных методов наблюдения за
состоянием водных ресурсов;

изучение системы биоиндикационных методов наблюдения за
состоянием почв;

изучение биоиндикации на разных уровнях организации живого.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина входит в базовую вариативную часть обязательных
дисциплин ООП «Биология» Б.1.В.ДВ.11 в «Дисциплины по выбору»,
подраздел «Дисциплины по углублению профессиональных компетенций».
Дисциплина изучается в 8 семестре.
Учебная дисциплины «Биологическая оценка среды» непосредственно
связана с дисциплинами «Экология и рациональное природопользование»,
«Методы исследования состояния окружающей среды», «Введение в
биотехнологию», «Ботаника», «Зоология».
3.Общая трудоемкость дисциплины составляет зачетных единиц - 5,
180 часов.
4. Планируемые результаты обучения по дисциплине
Требования к результатам обучения
Формируемые
В результате изучения дисциплины студент
компетенции
должен:
ПК-1: способность
Знать: знать основные биологические методы,
эксплуатировать
определяемые с их помощью параметры состояния
современную
окружающей среды, области использования
аппаратуру и
оборудование для
выполнения научноисследовательских
полевых и
лабораторных
биологических работ
ПК-2: способность
применять на практике
приемы составления
научно-технических
отчетов, обзоров,
аналитических карт и
пояснительных записок,
излагать и критически
анализировать
получаемую
информацию и
представлять
результаты полевых и
лабораторных
биологических
исследований
аппаратуры и оборудования для их оценки.
Уметь: выполнять лабораторные исследования с
использованием требуемого оборудования,
правильно эксплуатировать аппаратуру и
оборудование, определять основные параметры.
Владеть: необходимым понятийным аппаратом
для работы с оборудованием и аппаратурой,
принципами работы на них.
Знать: общие принципы составления отчетов или
обзоров по результатам исследований качества
среды с помощью биологических методов
исследования.
Уметь: интерпретировать и анализировать
получаемую
информацию
по
результатам
исследований
качества среды,
представлять
полученную информацию в требуемых форматах.
Владеть: алгоритмами составления отчетов для
предоставления результатов исследований,
поиском информации в глобальной сети интернет.
Знать: основные биологические методы оценки
ПК-4: способность
качества окружающей среды (основы
применять современные биоиндикации и биотестирования), общие методы
методы обработки,
статистической обработки.
анализа и синтеза
Уметь: применять основные биологические
полевой,
методы при исследовании качества окружающей
производственной и
среды, применять общие методы обработки и
лабораторной
анализа получаемой информации, представлять
биологической
полученную информацию в требуемых форматах.
информации, правила
Владеть: понятийным аппаратом, необходимым
составления научнодля профессиональной деятельности, умениями
технических проектов и поисково-исследовательской работы, умениями и
отчетов
навыками обработки и анализа получаемой
информации.
5. Образовательные технологии
Преподавание учебной дисциплины «Биологическая оценка среды»
строится на проведение лекционных и лабораторных занятий, различные
форм самостоятельной работы студентов. Студенты выполняют упражнения
и письменные работы, сдают коллоквиумы, готовят рефераты. В процессе
освоения дисциплины для формирования компетенций применяются
инновационные технологии - кейс-метод (ситуационные задачи); проектный
метод (научные, учебные проекты).
В рамках учебных курсов предусмотрены встречи с представителями
санитарно-эпидемиологической службы, службой гидрометеорологии и
мониторингу окружающей среды.
6. Формы контроля
Итоговой формой является экзамен.
7. Язык преподавания русский.
II. Структура дисциплины
1.
Учебная программа
ТЕМА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1.Загрязнение окружающей среды, основные источники.
2.Методы исследования состояния окружающей среды.
1.1.Контактные методы
1.2.Дистанционные методы
1.3.Биологические методы.
3.Основные недостатки контактных методов (физические,
химические и химические).
4. Основные преимущества биологических методов.
физико-
ТЕМА 2.БИОИНДИКАЦИЯ
1.История развития биоиндикации.
2.Теоретические основы биоиндикации.
2.1.Экологические основы. Стресс и факторы, вызывающие его у организмов.
3.Биоиндикаторы, их чувствительность, объекты биоиндикации. Понятие
биоиндикаторы, классификация. Чувствительность биоиндикаторов.
3.3. Требования к биоиндикаторам.
3.4.Объекты биоиндикации.
ТЕМА 3.БИОИНДИКАЦИЯ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ ОРГАНИЗАЦИИ
ЖИВОЙ МАТЕРИИ
1.Основные принципы биоиндикации.
2.Уровни биоиндикации.
3.Биоиндикация
на
молекулярном
уровне
Обмен
веществ.
Биоиндикационные признаки на молекулярном уровне.
4.Биоиндикация на клеточном уровне.
5.Биоиндикация на тканевом уровне.
6.Биоиндикация на организменном уровне
7.Биоиндикация на высших иерархических уровнях. Популяционный
уровень. Экосистемный уровень. Биосферный уровень.
ТЕМА 4. БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
1.Биоиндикация загрязнения атмосферы с помощью растений.
2. Газоустойчивость и газочувствительность растений.
3. Неспецифическая и специфическая индикация.
4. Растения-индикаторы и растения-мониторы.
5. Биоиндикация загрязнения атмосферы с помощью лишайников.
ТЕМА 5. БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ
1. Биоиндикаторы состояния водной среды.
2. Биоиндикация с использованием зообентоса.
3. Биоиндикация с использованием макрофитов.
ТЕМА 6. БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ПОЧВ
1. Изменение кислотности почв, растения-индикаторы кислотности и
богатства почв.
2. Механический состав почв, литоиндикаторы.
3. Показатели и индикаторы почвенного плодородия.
4. Индикация засоленности почв.
5. Индикация типов почв.
ТЕМА 7. БИОТЕСТИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ
ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
1. История биотестирования.
2. Терминология биотестирования.
3. Биотестирование, тест-объект, основные требования.
4. Область применения биотестирования.
5. Общие положения метода биотестирования.
2. Структура дисциплины для студентов очной формы обучения
Аудиторные занятия
Наименование разделов и
Самостоятельная
Всего
Практические
тем
работа
Лекции
работы
28
2
6
10
ТЕМА 1. МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
СОСТОЯНИЯ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ТЕМА 2.БИОИНДИКАЦИЯ
ТЕМА 3.БИОИНДИКАЦИЯ
НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ
ОРГАНИЗАЦИИ
ЖИВОЙ МАТЕРИИ
ТЕМА 4. БИОИНДИКАЦИЯ
СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ
СРЕДЫ
ТЕМА 5. БИОИНДИКАЦИЯ
СОСТОЯНИЯ ВОДНОЙ
СРЕДЫ
ТЕМА 6. БИОИНДИКАЦИЯ
СОСТОЯНИЯ ПОЧВ
ТЕМА 7.
БИОТЕСТИРОВАНИЕ
КАЧЕСТВА ОБЪЕКТОВ
ОКРУЖАЮЩЕЙ
ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Экзамен
Итого
25
4
6
15
22
4
8
10
23
4
4
15
20
4
6
10
18
4
4
10
18
4
4
10
144
36
180
26
38
80
III. Фонды оценочных средств
1. Текущий контроль успеваемости
Темы для докладов и рефератов
1) Биоиндикационные методы мониторинга водных объектов.
2) Органическое
загрязнение
водоемов.
Зоны
сапробности:
классификация, особенности каждой зоны.
3) Биоиндикация водоемов с помощью планктонных организмов.
4) Определение чистоты водоемов с помощью фитопланктона.
5) Определение качества воды. Классы качества воды. Токсомность.
6) Биоиндикация почвенных экосистем.
7) Методы полевых исследований водоемов.
2. Промежуточная аттестация
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ
1.
Загрязнение окружающей среды, основные источники
2.
Общая характеристика контактных методов оценки
окружающей среды.
3.
Спектральные методы.
состояния
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
Электрометрические методы.
Хроматографические методы.
Дистанционные методы.
Недостатки контактных методов (физические, физико-химические и
химические).
Биологические методы, основные преимущества.
История развития биоиндикации
Экологические факторы и их классификация в биоиндикации.
Предел выносливости. Схематическое представление «закона
минимума» Ю. Либиха, «закона толерантности» Шелфорда, «закона
оптимума».
Эври- и стенобионтные виды. Лучшие биоиндикаторы среди них.
Индикаторная ценность вида.
Понятие «стресс». Виды стресса. Ход адаптации и устойчивость к
стрессу.
Понятие биоиндикаторы, классификация.
Чувствительность биоиндикаторов. Типы чувствительности.
Требования к биоиндикаторам, критерии отбора биоиндикаторов.
Рекомендуемые объекты биоиндикации среди животных.
Рекомендуемые объекты биоиндикации среди растений.
Особенности биоиндикация на различных уровнях организации, отбор
этих показателей.
Биоиндикация на молекулярном уровне.
Биоиндикация на клеточном уровне.
Биоиндикация на тканевом уровне.
Биоиндикация на организменном уровнях.
Биоиндикация на популяционном уровне.
Показательные признаки экосистемного уровня. Экологические
индексы, используемые в методе комплексной индикации (индекс
Шеннона, индекс доминантности, индекс сходства).
Метод комплексной биоиндикации, его этапы и преимущества.
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
1.
Загрязнение окружающей среды, основные источники
2.
Общая характеристика контактных методов оценки
окружающей среды.
3.
Спектральные методы.
4.
Электрометрические методы.
5.
Хроматографические методы.
состояния
6.
Дистанционные методы.
7.
Недостатки контактных методов (физические, физико-химические и
химические).
8.
Биологические методы, основные преимущества.
9.
История развития биоиндикации
10. Теоретические основы биоиндикации.
11. Стресс и факторы, вызывающие его у организмов
12. Понятие биоиндикаторы, классификация.
13. Чувствительность биоиндикаторов. Типы чувствительности.
14. Требования к биоиндикаторам, критерии отбора биоиндикаторов.
15. Особенности биоиндикация на различных уровнях организации, отбор
этих показателей.
16. Биоиндикация на молекулярном уровне.
17. Биоиндикация на клеточном уровне.
18. Биоиндикация на тканевом уровне.
19. Биоиндикация на организменном уровнях.
20. Биоиндикация на высших иерархических уровнях. Популяционный
уровень.
21. Биоиндикация на высших иерархических уровнях. Экосистемный
уровень. Экологические индексы, используемые в методе комплексной
индикации (индекс Шеннона, индекс доминантности, индекс сходства).
22. Биоиндикация на высших иерархических уровнях. Биосферный
уровень.
23. Биоиндикация загрязнения атмосферы с помощью растений.
24. Газоустойчивость растений и ее формы.
25. Газочувствительность, сопротивление.
26. Неспецифическая и специфическая индикация.
27. Примеры биоиндикации различных поллютантов атмосферы с
помощью растений (ПАН, озон, диоксид серы и т.д.).
28. Биоиндикация загрязнения атмосферы с помощью лишайников.
Структурно-функциональные особенности лишайников.
29. Синтетические индексы в лихеноиндикации.
30. Биоиндикаторы состояния качества водной среды.
31. Биоиндикация с использованием зообентоса, макрофитов.
32. Растения-индикаторы кислотности и богатства почв.
33. Биоиндикацию механического состава почв и литологических
особенностей горных пород.
34. Биоиндикация почвенного плодородия, засоленности почв, типов почв.
35. Механический состав почв, литоиндикаторы, почвенного плодородия.
36.
37.
38.
39.
40.
Биоиндикация типов почв
Основные исторические этапы развития биотестирования.
Тест-организмы (тест-объекты) в биотестировании.
Основные требования, предъявляемые к биотестированию.
Область применения биотестирования.
СПОСОБНОСТЬ ЭКСПЛУАТИРОВАТЬ СОВРЕМЕННУЮ
АППАРАТУРУ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
КОМПЕТЕНЦИЯ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПОЛЕВЫХ И
ЛАБОРАТОРНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ РАБОТ (ПК-1)
Знать основные биологические методы, определяемые с их
помощью параметры состояния окружающей среды, области
знать
использования аппаратуры и оборудования для их оценки.
Пример:
1. Назовите основные биологические методы исследования
тип контроля
состояния окружающей среды.
и примеры
2. Перечислите вещества, загрязняющие атмосферу,
заданий
природные воды, землю.
Выполнять лабораторные исследования с использованием
требуемого оборудования, правильно эксплуатировать аппаратуру и
уметь
оборудование, определять основные параметры.
Пример:
тип контроля
Определите последовательность этапов работы отбора
и примеры
индикаторов из окружающей среды.
заданий
Необходимым понятийным аппаратом для работы с
владеть:
оборудованием и аппаратурой, принципами работы на них.
Пример:
тип контроля
Как определить общее загрязнение водоемов с помощью
и примеры
биоиндикаторов?
заданий
СПОСОБНОСТЬ ПРИМЕНЯТЬ НА ПРАКТИКЕ ПРИЕМЫ
СОСТАВЛЕНИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ОТЧЕТОВ, ОБЗОРОВ,
АНАЛИТИЧЕСКИХ КАРТ И ПОЯСНИТЕЛЬНЫХ ЗАПИСОК,
компетенция
ИЗЛАГАТЬ И КРИТИЧЕСКИ АНАЛИЗИРОВАТЬ ПОЛУЧАЕМУЮ
ИНФОРМАЦИЮ И ПРЕДСТАВЛЯТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ И
ЛАБОРАТОРНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ (ПК-2)
Общие принципы составления отчетов или обзоров по
результатам исследований качества среды с помощью биологических
знать
методов исследования.
Пример:
тип контроля
1. Назовите основные требования составления отчетов.
и примеры
2. Назовите основные нормативные документы, определяющие
заданий
требования к написанию отчетов.
Интерпретировать и анализировать получаемую информацию
по результатам исследований
качества среды,
представлять
уметь
полученную информацию в требуемых форматах.
Пример:
тип контроля
Определите площадь собранных листьев у собранных
и примеры
древесных растений. Для этого предварительно определите
заданий
переводной коэффициент по формулам:
владеть:
тип контроля
и примеры
заданий
компетенция
знать
тип контроля
и примеры
заданий
уметь
тип контроля
и примеры
заданий
владеть:
тип контроля
и примеры
заданий
K = Sл / Sкв (1)
Sл = (Рл · Sкв) / Ркв
(2),
где:
К
– переводной коэффициент1
S
– площадь листа (л) или квадрата бумаги (кв)
Р
– масса квадрата бумаги или листа
Измерьте длину (А) и ширину (В) каждого листа (не менее 30-50 шт.
для каждого вида2) и умножьте на переводной коэффициент (К):
S=А·В·К
алгоритмами составления отчетов для предоставления
результатов исследований, поиском информации в глобальной сети
интернет.
Пример:
Подготовьте план отчета о качестве воздуха по размерам
площади листьев древесных растений
СПОСОБНОСТЬ ПРИМЕНЯТЬ СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ
ОБРАБОТКИ, АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ПОЛЕВОЙ,
ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И ЛАБОРАТОРНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ
ИНФОРМАЦИИ, ПРАВИЛА СОСТАВЛЕНИЯ НАУЧНОТЕХНИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ И ОТЧЕТОВ (ПК-4)
Основные биологические методы оценки качества окружающей
среды (основы биоиндикации и биотестирования), общие методы
статистической обработки.
Пример:
Назовите основные методы статистической обработки
полученных значений.
Применять основные биологические методы при исследовании
качества окружающей среды, применять общие методы обработки и
анализа получаемой информации, представлять полученную
информацию в требуемых форматах.
Пример:
Рассчитайте среднестатистическую ошибку по полученным
значениям.
Понятийным аппаратом, необходимым для профессиональной
деятельности, умениями поисково-исследовательской работы,
умениями и навыками обработки и анализа получаемой информации.
Пример:
Сравните полученные значения качества природных вод с
соответствующими принятыми стандартами.
IV. Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины
а) основная литература:
1.
Степановских А.С. Биологическая экология. Теория и практика.
Учебник / Степановских А. С. Москва : Юнити-Дана, 2012. 792. ISBN 978-5238-01482-1 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=119176.
1
2
Примерно он равен для березы – 0,64, для тополей – 0,60-0,66.
С одного древесной породы считать площадь листа по 3-5 листьям.
Туровцев В.Д. Биоиндикация. Тверь. ТвГУ. 2005.
Степановских А.С. Биологическая экология. М. ЮНИТИ, 2009.
2.
3.
ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕСУРСЫ
Экологический мониторинг и экологическая экспертиза: Учеб. пос. /
М.Г. Ясовеев, Н.Л.Стреха и др.; Под ред. проф. М.Г. Ясовеева. М.: НИЦ
ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2013 - 304 с.
2.
Наумов, В. Д. Почвенно-экологические условия заболевания яблони
розеточностью [Электронный ресурс]: монография / В. Д. Наумов. М.:
Издательство РГАУ-МСХА, 2012.
1.
б) дополнительная литература
1.
Биологический контроль окружающей среды: Биоиндикация и
биотестирование / под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Сарапульцевой. М.
Академия, 2008.
2.
Мониторинг растительного покрова охраняемых территорий
российского Дальнего Востока : [Сборник / Редкол.: А. В. Галанин (ред.) и
др.]. Владивосток: Ботанический сад-институт Дальневосточного отделения
Российской акад. наук, 2003. 273 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
elibrary.ru; www.scopus.com; www.scirus.com; www.springer.com;
www.gpntb.ru; www.ioffe.ru; www.freepatentsonline.com; scholar.google.com;
www.iop.org;
www.maik.rssi.ru;
www.blackwell-synergy.com;
www.elsevier.com.
V. Материально-техническое обеспечение дисциплины
- Компьютер,
- мультмедийный проектор,
- GPS-навигатор,
- цифровой фотоаппарат,
- микроскопы бинокулярные стереоскопические, микроскопы цифровые,
- химическая посуда,
- реактивы.
VI. Сведения об обновлении рабочей программы дисциплины
№п.п.
Обновленный
раздел рабочей
программы
Описание внесенных
изменений
Дата и протокол
заседания кафедры,
утвердившего
дисциплины
1.
2.
Учебная
программа
изменения
Уточнена программа
согласно современным
тенденциям в исследуемой
сфере
Методические
указания
и
оценочные
средства
для
текущего
контроля
Уточнены вопросы к
успеваемости,
промежуточной зачету и экзамену с учетом
изменений в разделе II
аттестации,
рубежного
контроля
по
итогам освоения
дисциплины