эколого-биохимическое взаимодействие живых организмов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ЛГПУ)
ЕСТЕСТВЕННО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Рабочая программа учебной дисциплины
ЭКОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Направление подготовки
050100.62 «Педагогическое образование»
Профили
Биология и химия
Квалификация выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Липецк
2013 год
1. Цель освоения дисциплины формирование системы общих представлений об
общих закономерностях приспособленности организмов к биотическим и абиотическим
факторам внешней среды.
Задачи:
1. Приобретение студентами знаний основ эколого-биохимического взаимодействия живых организмов:
- понятий о приспособленности живых организмах к биотическим факторам
среды, формирующейся в ходе онто- и филогенеза;
- понятий о роль вторичных метаболитов в пищевой избирательности у насекомых, животных и человека;
- представления использования известных взаимоотношений между живыми
организмами в сельском хозяйстве.
2. Формирование познавательной активности студентов, умения творчески применять полученные знания на практике для решения познавательных и практических задач.
3. Формирование дидактических, практических, просветительских и организаторских умений, необходимых будущим учителям для организации учебного процесса и воспитательной работы со школьниками.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Эколого-биохимическое взаимодействие живых организмов»
входит в блок вариативной части (курсы по выбору) Б3 Проф ООП Данный курс строится
на междисциплинарной основе с использованием имеющихся у студентов знаний фундаментальных биологических и химических дисциплин.
3. Компетенции обучающихся, формируемые в результате освоения дисциплины
3.1. Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями
(ОК):
ОК-1
владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения
3.2. Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями
(ПК):
общепрофессиональными (ОПК):
ОПК-1 осознанием социальной значимости своей будущей профессии, обладанием
мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности
в области педагогической деятельности:
ПК-7
способностью организовывать сотрудничество обучающихся, поддерживать
активность и инициативность, самостоятельность обучающихся, их творческие
способности
3.3. Выпускник должен обладать следующими специальными компетенциями (СК):
СК-2
владеет знаниями об особенностях морфологии, экологии, размножения и географического распространения растений, животных, грибов и микроорганизмов, понимает их роль в природе и хозяйственной деятельности человека
4. Структура и содержание дисциплины
• Знать:
- историю формирования отдельных представлений о взаимодействии живых организмов
(ОК-1);
- эколого-биохимические взаимодействия между разными группами организмов и обладать мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности (ОПК-1);
- методы физиолого-экологических исследований и быть способным организовывать сотрудничество обучающихся, поддерживать активность и инициативность, самостоятельность обучающихся, их творческие способности (ПК-7);
- особенности морфологии, экологии, размножения растений, животных, грибов и микроорганизмов и понимать их роль в природе и хозяйственной деятельности человека (СК2);
• Уметь:
- обобщать, анализировать, воспринимать информацию и выбирать пути её достижения
при постановке опытов по изучению взаимодействия живых организмов (ОК-1);
- объяснять взаимосвязь организма с окружающей средой организмов и обладать мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности (ОПК-1);
- организовывать сотрудничество обучающихся, поддерживать активность и инициативность, самостоятельность обучающихся, их творческие способности (ПК-7);
- проводить опыты и наблюдения при изучении взаимодействия между живыми организмами и понимать их роль в природе и хозяйственной деятельности человека (СК-2);
• Владеть:
- культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации,
постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
- методами физиолого-экологических исследований (СК-2).
16
42
З
Курсовые
работы
Семинары/практика
Зачеты, экзамены*
14
Индивидуальные занятия
Самостоятельная работа
Контрольные работы
30
Лабораторные занятия
72
Лекции
2
Аудиторная
работа
ЗЕТ
8
Часов всего
Семестр
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы (72 часа).
Трудоемкость
Контроль
Структура дисциплины
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
Наименование раздела дисциплины
Биохимическая экология: предмет,
содержание, практическое значение
Классификация и механизмы действия ингибиторов
Эколого-биохимические взаимодействия с участием прокариот, грибов и
водорослей
Биохимия опыления растений
Растительные токсины и их действие
на животных
Эколого-биохимические взаимодействия между животными.
Эколого-биохимические взаимодей-
Семестр
Виды учебной работы
(в академических часах)
10
Л
2
10
С
ПЗ
ЛБ
СР
4
2
2
4
10
2
4
6
10
10
2
2
2
6
5
10
2
4
5
10
2
2
6
ствия высших растениями. Аллелопатия.
8
Роль аллелопатии в земледелии, садоводстве и лесоводстве
10
14
2
6
16
42
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет 10 часов
аудиторных занятий
Содержание дисциплины
№п/п
1
2
3
Наименование разСодержание раздела
дела дисциплины
(дидактические единицы)
Биохимическая
В.И. Вернадский и В.Н. Сукачёв о связях между оргаэкология: предмет, низмами и их средой. Причины роста внимания к особенносодержание, прак- стям экологического равновесия в биосфере и механизмы
тическое значение его поддержания и нарушения: накопление знаний к факторам, регулирующим формирование структуры экосистем, их
динамику и функционирование; применение более тонких
химических и биохимических методов; возрастание антропогенного воздействия на биосферу; интенсификация сельского хозяйства. Химическая экология. Предмет изучения
биохимической экологии. Объекты биохимической экологии. Методы биохимической экологии. Аллелохемик. Семиохемик.
Классификация и
Классификация ингибиторов. Группы ингибиторов и
механизмы действероятные пути биосинтеза различных групп аллелопатичевия ингибиторов
ских агентов: А) простые водорастворимые органические
кислоты, спирты с неразветвлённой цепью, алифатические
альдегиды и кетоны; Б) простые ненасыщенные лактоны; В)
жирные кислоты с длинной цепью; Г) нафтохиноны, антрахиноны и сложные хиноны; Д) терпеноиды и стероиды; Е)
простые фенолы, бензойная кислота и их производные; Ж)
коричная кислота и её производные; З) кумарины; И) флавоноиды; К) танины; Л) Аминокислоты и полипептиды; М)
алкалоиды и циангидрины; Н) сульфиды и гликозиды горчичного масла; О) пурины и нуклеозиды; П) остальные ингибиторы (фенилуксусная и 4-фенилмасляная кислоты).
Механизмы действия ингибиторов: угнетение деления
и растяжения клеток, подавление роста индуцированного
гибберелловой и индолилуксусной кислотами, влияние на
поглощение минеральных солей, угнетение фотосинтеза,
подавление или стимуляция дыхания, влияние на величину
устьичной щели, подавление синтеза белка и изменения в
метаболизме липидов и органических кислот, подавление
синтеза гемоглобина, изменение проницаемости мембран,
ингибирование специфических ферментов.
ЭкологоНекоторые аспекты биохимической экологии прокарибиохимические
от: сопоставление с эукариотами (половые феромоны, баквзаимодействия с
териоцины). Межвидовые взаимодействия прокариот поучастием прокари- средством летучих и водорастворимых метаболитов: ингиот, грибов и водобирование, стимулирование продуцирования БАВ, стимулирослей
рование роста, симбиоз и синтрофия, аттрактанты и репел-
ленты, сидерофоры. Внутривидовые взаимодействия между
низшими растениями. Микотоксины, токсины одноклеточных водорослей и цианобактерий. Выделение органических
веществ в водную среду обитания.
4
Биохимия опылеРоль окраски цветка (цвет, предпочитаемый опылитения растений
лями; пигменты, обусловливающие окраску цветков; эволюция окраски цветка; указатели нектара). Роль запаха
цветков (типы; феромоны насекомых и запахи цветков).
Роль нектара и пыльцы (сахара, аминокислоты, липиды,
токсины нектара; экстрафлоральные нектарники, питательная ценность пыльцы).
5
Растительные токРастительные токсины, влияющие на животных: безсины и их действие азотистые токсины, сердечные гликозиды, дитерпены, хина животных
ноны и фуранокумарины. Судьба токсинов в организме животного. Гормональные взаимодействия между растениями
и животными.
6
ЭкологоФеромоны насекомых (половые, следовые, феромоны
тревоги и др.). Некоторые особенности состава, структуры и
биохимические
взаимодействия
биосинтеза феромонов. Роль растений в формировании фемежду животныромонов насекомых. Практическое использование феромоми.
нов беспозвоночных и их синтетических аналогов.
Защитные вещества: распределение, химические
классы (терпеноиды, алкалоиды, фенолы и хиноны). Прикладное использование внутривидовых хемосигналов позвоночных.
Алломоны (токсины и отпугивающие вещества) и их
практическое значение. Кайромоны (вещества, привлекающие к пище; индукторы, стимулирующие адаптацию; предупреждающие об опасности; стимулирующие факторы
роста) и их практическое значение.
7
ЭкологоИсторический обзор исследований по аллелопатии. Рабиохимические
боты Теофраста (285 г. до н.э.), Плиния (I век н.э.), Т. Браувзаимодействия
на (1658), О. Декандоля (1832), Стикни и Хоя (1881), Шрейвысших растенера (1907), Масси (1925), Элмера (1932), Г. Молиша (1937),
ниями. АллелопаГрюммера (1955) и др. Роль аллелопатии в сложении растития.
тельности и создании незаросших зон.
8
Роль аллелопатии
Образование культурными растениями веществ, пов земледелии, садавляющих рост других культурных растений. Аллелопатидоводстве и лесо- ческое взаимодействие культурных растений и сорняков.
водстве
Аллелопатическое влияние на фиксацию азота. Аллелопатия
и прорастание семян культурных растений. Аллелопатия и
заражение растений. Значение аллелопатии в садоводстве и
лесоводстве.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет 10 часов аудиторных занятий.
5. Образовательные технологии.
• традиционные образовательные технологии: информационная лекция, лабораторная работа;
• технологии проектного обучения: информационный проект;
• информационно-коммуникационные образовательные технологии: лекциявизуализация.
6. Самостоятельная работа студентов.
№ п/п
Наименование раздела дисциплины
Вид самостоятельной работы
1
Биохимическая экология: предмет, содержание, практическое
значение
Классификация и механизмы
действия ингибиторов
Эколого-биохимические взаимодействия с участием прокариот, грибов и водорослей
Биохимия опыления растений
чтение текста (учебника);
составление плана текста;
2
Трудоемкость
(в академических часах)
4
чтение текста (учебника);
составление плана текста;
чтение текста (учебника);
составление плана текста;
4
6
7
Эколого-биохимические взаимодействия высших растениями. Аллелопатия.
чтение текста (учебника);
составление плана текста;
чтение текста (учебника);
составление плана текста;
чтение текста (учебника);
составление плана текста;
чтение текста (учебника);
составление плана текста;
8
Роль аллелопатии в земледелии, чтение текста (учебника);
садоводстве и лесоводстве
составление плана текста;
ответы на контрольные вопросы
6
3
4
5
6
Растительные токсины и их действие на животных
Эколого-биохимические взаимодействия между животными.
6
5
5
6
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства
Средства оценивания:
1) Диагностирующий контроль: собеседование в ходе выполнения лабораторных работ
2) Текущий контроль: тесты, мониторинг результатов лабораторных занятий.
№п/п
Наименование раздела дисциплины
1
Биохимическая экология: предмет, содержание, практическое значение
Классификация и механизмы действия ингибиторов
Эколого-биохимические взаимодействия с
участием прокариот, грибов и водорослей
Биохимия опыления растений
Растительные токсины и их действие на
животных
Эколого-биохимические взаимодействия
между животными.
2
3
4
5
6
7
Эколого-биохимические взаимодействия
высших растениями. Аллелопатия.
8
Роль аллелопатии в земледелии, садоводстве и лесоводстве
Средства текущего контроля
собеседование, тест
собеседование
собеседование
собеседование
собеседование
Балльно-рейтинговая система, используемая преподавателем для оценивания
знаний студентов по данной дисциплине
Лабораторные занятия (выполненная работа и оформленная тетрадь) – 5 баллов • 7 = 35
Реферат – 15 баллов
S тек = 60 баллов
Sсем = 30 баллов
Премиальные баллы = 0 – 10
3) Промежуточная аттестация направлена на определение уровня сформированности компетенций по дисциплине в целом.
Вопросы к зачёту
Классификация растительных токсинов.
Способы выделения токсинов из растений.
Механизмы действия ингибиторов: угнетение деления и растяжения клеток.
Влияние ингибиторов на поглощение минеральных солей.
Влияние ингибиторов на фотосинтез, дыхание, метаболические превращения органических веществ.
6. Роль окраски цветка на их опыление.
7. Опыление и запахи цветков.
8. Опыление и нектар.
9. Действие растительных токсинов на животных.
10. Гормональные взаимодействия между растениями и животными.
11. Химические вещества растений как средства защиты.
12. Вторичные вещества растений как пищевые аттрактанты.
13. Вторичные вещества растений как пищевые детерренты.
14. Химия вкуса. Интенсификаторы и модификаторы вкуса.
15. Феромоны насекомых.
16. Феромоны млекопитающих.
17. Биохимические взаимодействия между высшими растениями.
18. Аллелопатическое влияние на фиксацию азота.
19. Корневые выделения и ризосферная микрофлора.
20. Эпифитная микрофлора и косвенная аллелопатия.
1.
2.
3.
4.
5.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1.Саловарова В. П.Введение в биохимическую экологию : учеб. пособие / В. П. Саловарова, А. А. Приставка, О. А. Берсенева. – Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. – 159
с.
http://window.edu.ru/resource/979/55979/files/salovarova_maket.pdf
б) дополнительная литература:
1. Головко Э.А. Микроорганизмы в аллелопатии высших растений. Киев: Наукова думка.
1984.
2. Раис Э.Л. Аллелопатия. Пер. с англ. / Под ред. А.М. Гродзинского. М.: Мир, 1978.
3. Роль аллелопатии в растениеводстве // Сб. научн. тр. Киев: Наукова думка, 1982.
4. Слоним А.Д. Экологическая физиология животных. М.: Высшая школа, 1971.
5. Тамбиев А.Х. Реакционная способность экзометаболитов растений. М.: Изд-во МГУ,
1984.
6. Титов Ю.В. Эффект группы у растений. Л.: Наука. 1978.
7. Токин Б.П. Целебные яды растений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1980.
8. Физиолого-биохимические основы взаимодействия растений в фитоценозах // Сб. ст.
Киев: Наукова думка, 1975.
9. Феромоны и поведение // Сб. ст. под ред. Соколова В.Е. М.: Наука, 1982.
10. Харборн Дж .Б. Введение в экологическую биохимию. Пер. с англ. /Под ред. Б.М. Граевской. М.: Мир, 1985.
11. Химические взаимодействия растений // Сб. научн. тр. Киев: Наукова думка, 1981.
12. Грюммер Г. Взаимное влияние высших растений: Аллелопатия. М.: Изд. иностранной
литературы, 1957.
в) мультимедийные средства: минипроектор BankQ
г) Интернет-ресурсы:
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Учебная аудитория с мультимедийным проектором для проведения лекционных занятий.
2. Учебная аудитория на 16 мест с комплексным лабораторным оборудованием для проведения лабораторных занятий.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций
и ПрООП ВПО по направлению 050100.62 «Педагогическое образование» и профилю
подготовки «Биология и химия».
Автор (ы) : _______________________
ФИО, должность, ученое звание
Программа одобрена на заседании кафедры биологии, химии и экологии
Автор (ы) : Е.Н. Жидкова, проф., д.с.-х.н. _______________________
Программа одобрена на заседании кафедры ботаники
от «01» июля 2013 г., протокол № 12
Зав. кафедрой
Никонова Г.Н. (_________________)
«01» июля 2013 г.
Согласовано:
Начальник учебного управления
Савилов Ю.К. (_________________)
«___» ________________г.