1 Цель и задачи изучения дисциплины Цель дисциплины: сформировать у студентов основы экологического мировоззрения и осознания единства всего живого и незаменимости биосферы Земли для выживания человечества; понимание путей развития и сохранения цивилизации, показать возможность практического использования основных биологических теорий, концепций, законов и принципов; в том числе для прогнозирования последствий реализации социально значимых проектов. Задачи дисциплины: - сформировать представление об учении о биосфере; - ознакомить студентов с механизмом процессов, происходящих на различных уровнях организованности биосферы; - сформировать способность к системной оценке биосферных процессов; - развитие у студентов способности планирования своей профессиональной деятельности на основе экологических законов природной среды; - раскрыть связь геологических и биосферных процессов; - развивать у студентов умение выдвигать и решать проблемы, сформировать активную жизненную позицию; - ознакомить студентов с особенностями научных исследований на разных уровнях организации систем: организменном, популяционном и биоценотическом. 2 Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Учение о биосфере» является базовой частью профессионального цикла ООП, читается в четвертом семестре. При изучении дисциплины используются знания и навыки, полученные в процессе освоении дисциплины «Общая экология», «География», «Учение об атмосфере» . Знания и навыки, полученные при освоении дисциплины, используются при изучении дисциплин «Устойчивое развитие», «Оценка воздействия на окружающую среду», «Основы прикладной экологии», а также «Глобальные и региональные проблемы природопользования» , в написании квалификационной работы и в профессиональной деятельности. 3 Требования к результатам освоения дисциплины Изучение дисциплины направлено на формирование следующих предусмотренных ФГОС ВПО: Общекультурные компетенции (ОК): № компетенции ОК-1 Содержание компетенции владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения Профессиональные компетенции (ПК): № компетенции ПК- 5 компетенций, Содержание компетенции знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении 2 В результате освоения дисциплины студент должен: ЗНАТЬ: – учение о биосфере; – эволюцию биосферы; – структуру и состав экосистем и биосферы; – основные экологические законы и закономерности взаимодействия живых организмов с природной средой; – общую теорию устойчивости экологических систем; – механизмы функционирования и устойчивости биосферы; – экологические аспекты природно-антропогенных систем; – сущность современных биосферных процессов; – связь геополитических и биосферных процессов; – виды и состав антропогенного воздействия на биосферу; – главные экологические проблемы современности; – сущность современного экологического кризиса; – принципы государственной политики в области охраны природной среды; – основные пути реализации природоохранной деятельности; – требования профессиональной ответственности за сохранение среды обитания. УМЕТЬ: – использовать основные теории, концепции и принципы в профессиональной деятельности; – оценивать состояние экосистем; – прогнозировать последствия своей профессиональной деятельности с точки зрения воздействия на биосферные процессы; – выбирать принципы защиты природной среды в соответствии с законами экологии; – использовать системный анализ и синергетический подход к изучению окружающей среды в тесной связи с исследованием атмосферы, гидросферы, педосферы, биосферы и техносферы; – осуществлять анализ изменений геосфер под влиянием природных и техногенных систем; – использовать качественные и количественные показатели для оценки антропогенного воздействия на окружающую природную среду; – пользоваться нормативно-технической и правовой документацией по вопросам экологической безопасности; – прогнозировать и оценивать возможные отрицательные последствия деятельности человека для окружающей среды; – пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности; – пользоваться экологическим оборудованием; проводить статистическую обработку экспериментальных данных. ВЛАДЕТЬ: – основными терминами, понятиями и методологией дисциплины; – принципами системного мышления; – навыками компетентного участия в обсуждении и решении острейших проблем, порождаемых новыми технологиями; навыками оценки последствий деятельности человека (в том числе в профессиональной области). 3 1 Количество зачетных единиц Наименования разделов, тем Общее количество часов 4 Структура учебной дисциплины 2 3 Очная форма Заочная форма Распределение Распределение часов по видам занятий часов по видам занятий Ауд. ЛК ЛР ПЗ ПЗ СР Ауд. ЛК ЛР СР (сем) (сем) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6 4 2 - 2 2 1 - - 1 5 8 6 2 - 4 2 2 1 - 1 6 6 2 - 4 4 2 1 - 1 8 Семестр 1 Раздел 1. Введение. Учение о биосфере В.И. Вернадского Тема 1. Введение. Учение о биосфере Раздел 2.Биосфера и границы жизни. Тема 2. Биосфера и границы жизни Раздел 3.Биогеохимические процессы в биосфере Тема 3. Биогеохимические процессы в биосфере 10 Раздел 4.Основные виды энергии в биосфере. Энергетический баланс Тема 4. Основные виды энергии в биосфере. Энергетический баланс 16 12 4 - 8 4 3 1 - 2 13 Раздел 5.Ноосфера – новая эволюционная стадия биосферы Тема 5. Ноосфера – новая эволюционная стадия биосферы 18 14 4 - 10 4 2 - - 2 16 Тема 6. Экологические системы биосферы Подготовка к сдаче зачета 10 4 6 - 2 - - 4 - 4 4 2 - 1 - - 1 - 8 4 Всего часов по дисциплине 72 48 16 - 32 24 12 4 - 8 60 Раздел 6.Экологические системы биосферы 2 Форма контроля зачет зачет 5 Содержание лекций № Наименование темы Количество часов по формам обучения очная заочная Раздел 1. Введение. Учение о биосфере 1 Введение. Учение о биосфере. Предпосылки создания «Учения о биосфере». Представление о биосфере как «области жизни» и создании целостного учения В.И. Вернадским. Исторический обзор работ, предшествовавших созданию учения. 4 2 - Раздел 2. Биосфера и границы жизни 2 Биосфера и границы жизни. Атмосфера, гидросфера, литосфера, организмы. Неоднозначность границ и распределения живого вещества. Влияние человека на процессы, происходящие в биосфере. 2 1 2 1 4 1 4 1 2 - 16 4 Раздел 3. Биогеохимические процессы в биосфере 3 Биогеохимические процессы в биосфере. Биогеохимические функции живого вещества и деятельность живых организмов. Миграция как общая часть всех процессов биосферы. Законы подвижных равновесий и их циклический характер. Развитие живого вещества в условиях неравномерного распределения химических элементов. Раздел 4. Основные виды энергии в биосфере. Энергетический баланс 4 Основные виды энергии в биосфере. Энергетический баланс. Поток энергии и продуктивность экосистемы. Источники и потоки энергии в биологических системах. Организованность биосферы. Производство энергии человеком как процесс в биосфере. Понятие круговорота энергии в биосфере. Понятие «организованности» по В.И. Вернадскому как устойчивой динамической системы. Организованность биосферы на термодинамическом, физическом, биологическом, парагенетическом и энергетическом уровнях. Виды энергии. Потоки экзогенной и эндогенной энергии. Фотохимические процессы и климат планеты. Понятие энергетического баланса. Мировые карты энергетического баланса. Влияние климата на продуктивность биосферы. Влияние деятельности человека на глобальные процессы и климат биосферы. Раздел 5. Ноосфера – новая эволюционная стадия биосферы 5 Ноосфера – новая эволюционная стадия биосферы. Учение о ноосфере В.И. Вернадского. Предпосылки возникновения концепции. Единая картина мира. Эволюция живого вещества с миром неживой материи и современными проблемами развития общества. Концепции ноосферы Э. Леруа, П. Тейяра де Шардена и В.И. Вернадского. Черты сходства и различия. Коэволюционный характер развития общества и природы на современном этапе развития биосферы. Раздел 6. Экологические системы биосферы 6 Экологические системы биосферы. Продуктивность биосферы, первичная и вторичная продукция, трофические цепи и пирамиды. Сверхинтенсивная эксплуатация и ограниченность природных ресурсов. Проблема загрязнения биосферы. Всего часов 6 Темы лабораторных занятий Не предусмотрены учебным планом. 7 Темы практических занятий № Наименование темы Количество часов по формам обучения очная заочная 2 1 Раздел 1. Введение. Учение о биосфере В.И. Вернадского 1 Основные понятия. История развития представлений о биосфере. 5 Раздел 2. Биосфера и границы жизни. 2 Физические предпосылки возникновения биосферы Раздел 3. Биогеохимические процессы в биосфере Геохимические ландшафты и барьеры. Круговороты основных химических 3 элементов 4 1 4 1 Раздел 4. Основные виды энергии в биосфере. Энергетический баланс 4 Методы расчета первичной и вторичной продукции 4 1 5 Потоки энергии через экосистемы 4 1 Раздел 5. Ноосфера – новая эволюционная стадия биосферы 6 Ноосфера 4 1 7 Техногенное воздействие на биосферу 4 1 8 Некоторые эколого-химические особенности начального периода формирования ноосферы 2 - 4 1 32 8 Раздел 6. Экологические системы биосферы 9 Характеристика основных биомов Земли Всего часов 8 Темы семинарских занятий Не предусмотрены учебным планом 9 Содержание и объем самостоятельной работы студента Раздел Трудоемкость самостоятельной работы, час. Литература Содержание работы очная заочная Раздел 1. Введение. Учение о биосфере В.И. Вернадского 4 7 Основная: [17]. Доп.: [8-29] Раздел 2. Биосфера и границы жизни. 4 8 Основная: [17]. Доп.: [8-29] 4 8 Основная: [17]. Доп.: [8-29] 4 10 Основная: [17]. Доп.: [8-29] Освоение учебного материала. Подготовка к практическим и лекционным занятиям. 4 10 Основная: [17]. Доп.: [8-29] Освоение учебного материала. Подготовка к практическим и лекционным занятиям. 4 10 Основная: [17]. Доп.: [8-29] Подготовка к сдаче зачета 4 4 Основная: [17]. Доп.: [8-29] Всего часов 24 60 Раздел 3. Биогеохимические процессы в биосфере Раздел 4. Основные виды энергии в биосфере. Энергетический баланс Раздел 5. Ноосфера - новая эволюционная стадия биосферы Раздел 6. Экологические системы биосферы 6 Освоение учебного материала. Подготовка к практическим и лекционным занятиям. Освоение учебного материала. Подготовка к практическим и лекционным занятиям. Освоение учебного материала. Подготовка к практическим и лекционным занятиям. Освоение учебного материала. Подготовка к практическим и лекционным занятиям. Повторение теоретического курса. Подготовка к сдаче зачета 10 Индивидуальные задания Не предусмотрены учебным планом 11 Методы обучения В процессе преподавания используются следующие образовательные технологии: - лекции, в том числе мультимедийные; - проведение практических занятий; - консультации преподавателей; - самостоятельная работа студентов. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивной форме, составляет 48 % от аудиторной нагрузки для очной формы обучения и 50 % для заочной формы обучения. Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия: изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных и интерактивных технологий; самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием методических разработок, специальной учебной и научной литературы. Лекции – основная форма аудиторной работы студента. Цель лекции – ознакомить студентов с основными теоретическими вопросами дисциплины в логически выдержанной форме. При чтении данного курса применяются такие виды лекций: вводная, обзорная, проблемная, лекцияинформация, лекция-визуализация. Студентам рекомендуется вести конспект лекций в отдельной тетради. Работа студента на лекциях не должна ограничиваться пассивной записью лекционного материала. На лекциях рассматриваются основополагающие понятия биосферы и процессов, протекающих в биосфере. При изложении теоретического материала используются активные методы проведения занятий – каждая лекция начинается с краткого опроса по материалам предыдущей лекции. Практические работы являются активной групповой формой занятий, на которых студенты овладевают навыками работы с конкретными заданиями, готовят самостоятельные презентации по ряду тем. Для этого используется мультимедийный комплекс и персональные компьютеры, а также сеть Интернет. Это позволяет студентам развить навыки самостоятельной работы с научной и справочной литературой, картографическими материалами, приборами, получить опыт публичных выступлений, применить полученные теоретические знания при решении практических задач. Занятие может проходить в разных формах, обязательной для студента является предшествующая ему и последующая за ним, самостоятельная работа с литературой. При подготовке к практическим занятиям студент самостоятельно отвечает на контрольные вопросы, предлагаемые в каждой практической работе, используя материалы лекций, специальную литературу и Интернет. Практические работы оформляются в виде отдельного отчета или в виде презентации с использованием мультимедийной техники. Каждую из практических работ студент защищает перед преподавателем. Студент должен знать все специальные термины, встречающиеся в работе, уметь объяснить законы, использованные при решении задач, проанализировать физический смысл полученных результатов. На этапе подготовки используются такие интерактивные формы обучения, как блиц-опрос, дискуссия, поиск картографической информации из разных источников. Самостоятельная работа студентов направлена на углубление и закрепление знаний, а также на развитие практических и интеллектуальных умений. Текущая СРС включает следующие виды работ: изучение теоретического материала к практическим занятиям; подготовка к экзамену. Консультации включают помощь при самостоятельном освоении материала. 7 12 Методы контроля знаний и система присвоения баллов Оценка знаний студентов производится в течение семестра по посещению лекционных и практических занятий, выполнению требований дисциплины, активности при проведении практических работ и качеству подготовки отчетов, по качеству самостоятельной аудиторной работы студентов, а также по правильности устных ответов. Варианты проверочных контрольных вопросов и электронные (или напечатанные) тесты приводятся в составе УМКД дисциплины «Учение о биосфере». Критерии оценки знаний студентов: при сдаче практической работы – зачтено / не зачтено; при сдаче тестов - зачтено / не зачтено; Семестровый контроль по дисциплине проводится в виде зачета. Зачет проводится в последнюю неделю семестра. К зачету допускаются студенты, успешно прошедшие тестирование и защитившие все практические работы. Критерии оценки знаний студентов при сдаче зачета: зачтено / не зачтено. Список вопросов к зачету приведен в разделе 13. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов определено в разделе 14. 13 Перечень вопросов, выносимых на семестровый контроль Зачет 1. Взгляды креационистов. 2. Взгляды ученых Античного мира. 3. Средневековье. 4. Первые представления Ж.Б.Ламарка. 5. Предшественники учения В.И.Вернадского. 6. Основы учения Вернадского. 7. Гипотезы возникновения Вселенной и Солнечной системы. 8. Уникальность планеты Земля. 9. Краткая характеристика географических оболочек Земли. 10. Основные гипотезы эволюции земной поверхности. 11. Основные биомы суши. 12. Экосистемы океана. 13. Экосистемы пресных вод. 14. Экологические ниши и жизненные формы организмов в разных биомах. 15. Валовая первичная продукция и способы ее определения. 16. Чистая первичная продукция и способы ее расчета. 17. Методы определения вторичной продукции. 18. Понятие о потоках энергии через популяции и экосистемы. 19. Распределение энергии в экосистемах. 20. Способы расчета потока энергии через сообщества организмов. 21. Самостоятельные минеральные виды. 22. Водные растворы. 23. Газовые смеси. 24. Коллоидная и сорбированная формы. 25. Техногенные соединения. 26. Биогенные формы. 8 27. Понятие о геохимическом ландшафте. 28. Уровни геохимических ландшафтов и их характеристика. 29. Геохимические барьеры. 30. Техногенные изменения геохимических факторов. 31. Круговорот углерода. 32. Круговорот кислорода. 33. Особенности круговорота фосфора. 34. Современные представления о взаимосвязях круговоротов веществ и эволюции биосферы. 35. Появление термина в трудах Э.Леруа и П.Тейяра де Шардена. 36. Представление о ноосфере В.И.Вернадского. 37. Признаки ноосферы. 38. Техносфера. 39. Загрязнение биосферы химическими техногенными веществами. 40. Изменение концентрации веществ в почвах, атмосфере, поверхностных и подземных водах. 41. Техногенные изменения физических факторов. 42. Изменение интенсивности миграции химических элементов. 43. Появление новых геохимических барьеров. 44. Изменение дальности миграций 45. Техногенные геохимические аномалии. 46. Роль экологической политики в сохранении биосферы. 47. Основные вопросы экологической политики. 48. Региональная экологическая политика в России. 14 Учебно-методическое обеспечение Основная литература: 1. Алексеенко В. А. Жизнедеятельность и биосфера [Текст]: учебник для студ. вузов, обуч. по направл. подгот. дипломир. специалистов "Защита окружающей среды" / В. А. Алексеенко - М. : Логос, 2005. - 232 с. 2. Денисенко, Н. В. История формирования современного облика Земли: глобальные изменения окружающей среды и эволюция жизни [Текст]. : учеб. пособие / Н. В.Денисенко, Е. Н. Луппова. Федер. агентство по образованию, Мурм. гос. пед. ун-т. - Мурманск : МГПУ, 2008. - 55 с. 3. Егорова, Л. В. Из истории становления биосферного мышления человечества [Текст]. / Л. В. Егорова.// Вестник экологического образования в России. - 2007. - № 2. - С. 12-13. 4. Колесников, С.И. Экология [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по направл. : «География» и «Экология и природопользование» / С. И. Колесников. - М.: Дашков и К., 2007 384 с. 5. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 602 с. 6. Маврищев, В. В. Общая экология : курс лекций [Текст].: для студ. небиол. спец. вузов / В. В. Маврищев. - 3-е изд. - Минск : Новое знание, 2011. - 298 с. 7. Одум Ю. Экология / Ю. Одум. – М.: Просвещение, 1968. – 168с. Дополнительная литература: 8. Агаджанян, Н.А. Человек и биосфера (медико-биоологиские аспекты). [Текст]. / Н.А. Агаджанян. - М.: Знание, 1987. - 95 с. 9 9. Адров, Н. М. Наука о Земле : учеб. пособие для студ. ун-тов по направл. 020200 (510600) Биология и биологическим спец. [Текст]. / Н. М. Адров - РАН, Кольский науч. центр, Мурм. морской биол. ин-т. - Апатиты : Изд-во КНЦ РАН, 2006. - 368 с. 10. Вернадский, В.И. Живое вещество и биосфера. [Текст]. / В.И. Вернадский. - М.: Наука, 1994. 672 с. 11. Вернадский, В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. [Текст]. / В.И.Вернадский. - М.: Наука, 1987. - 339 с. 12. Войткевич Г.В. Основы учения о биосфере. [Текст]. / Г.В.Войткевич, В.А. Вронский. - М.: Просвещение, 1989. - 160 с. 13. Дювиньо, П.. Биосфера и место в ней человека [Текст]. / П. Дювиньо, М.Танг Перевод с фанцузского. - М.: Прогресс, 1973. - 268 с. 14. Егорова, Л. В. Из истории становления биосферного мышления человечества [Текст]. / Л. В Егорова// Вестник экологического образования в России. - 2007. -№ 3. - С. 20-22. 15. Ижко, Ю.А. Современное состояние биосферы и экологическая политика [Текст]./ Ю.А. Ижко, Ю.А. Колесник. - Спб.: Питер, 2007. - 192 с. 16. Кадацкий, В.Б. Биосфера как система. Мн.: Беларуская навука, 1997. - 151 с. 17. Казначеев, В.П. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. [Текст]. / В.П. Казначеев. - Новосибирск, 1989. - 111 с. 18. Камшилов, М.М. Эволюция биосферы / М.М.Камшилов. - М.: Наука, 1979. - 256 с. 19. Керженцев, А. С. Бесконфликтный переход биосферы в ноосферу [Текст]. / А. С. Керженцев // Экология и жизнь. - 2008. - № 1. - С. 4-11. 20. Колчинский, Э.И. Эволюция биосферы [Текст].: Историко-критические очерки исследований в СССР./ Э.И. Колчинский. - Л.: Наука, 1990. - 236 с. 21. Маврищев, В. В. Общая экология : курс лекций [Текст].: для студ. небиол. спец. вузов / В. В. Маврищев. - 3-е изд. - Минск: Новое знание, 2011. - 298 с. 22. Перельман, А.И. Земная кора и биосфера / А.И.Перельман. - М.: Знание, 1985. – 48 с. 23. Фокин, А.Д. Почва, биосфера и жизнь на Земле / А.Д.Фокин. - М.: Наука, 1986. - 276 с. 24. Чайковский, Ю.В. Наука о развитии жизни [Текст]. / Ю.В. Чайковский. - М.: «Товарищество научных изданий КМК», 2006. - 712 с. 25. Шварц С.С, Ищенко В. Г. Пути приспособления наземных позвоночных животных к условиям существования в Субарктике (Тр. Ин-та экологии растений и животных УФАН СССР; Вып. 79) / С.С. Шварц, В.Г. Ищенко. – Свердловск, 1971. – 59 с. 26. Шварц С.С. Метод морфофизиологических индикаторов в экологии животных / С.С. Шварц // Зоол. журн. – 1958. – Т. 37, №4. – С. 58-63. 27. Шварц С.С. Метод морфофизиологических индикаторов в экологии наземных позвоночных / С.С. Шварц, В.С Смирнов, Л.Н. Добринский – Свердловск (Тр. Ин-та экологии растений и животных УФАН СССР): Вып. 58 – 1968. – 380 с. 28. Шварц С.С. Характер функциональных связей элементов биологических систем на популяционном и организменном уровнях / С.С. Шварц // Экология. – 1972. – № 4. – С. 87-89. 29. Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции / Станислав Семенович Шварц. М.: Наука, – 1980. – 277 с. 10 15 Информационные ресурсы 1. Либрусек. Интернет-библиотека [электронный ресурс] // https://lib.rus.ec/ (дата обращения 15.01.2015) 2. Флибуста. Интернет-библиотека [электронный ресурс] // http://www.flibusta.net/ (дата обращения 15.01.2015) 3. Экология и окружающая среда. Каталог и путеводитель по экологическим ресурсам [электронный ресурс] // http://www.refer.ru/9838 (дата обращения 15.01.2015) 4. Всемирный фонд дикой природы [электронный ресурс] // www.wwf.ru/ (дата обращения 15.01.2015) 5. Международная общественная организация Гринписс – Россия [электронный ресурс] // www.greenpeace.org/russia/ru/ (дата обращения 15.01.2015) 6. Интерактивный портал по проблемам изменения климата в России [электронный ресурс] // www.clicr.ru/ (дата обращения 15.01.2015) 16 Материально-техническое обеспечение дисциплины Для реализации программы дисциплины имеется в наличии учебная аудитория. Технические средства обучения: персональный компьютер; экран; мультимедиапроектор. Программные средства: операционные системы Windows, стандартные офисные программы, электронные версии учебников, пособий, методических разработок, указаний и рекомендаций и другая справочная литература по курсу на сайте университета. Видеофильмы по курсу, наглядные пособия. 11