Министерство образования и науки РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Министерство образования и науки РФ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Самарский государственный университет»
Биологический факультет
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Популяционная экология»
(ОД.А.08 «Дисциплины по выбору аспиранта» основной образовательной программы подготовки аспиранта
по отрасли 03.00.00 Биологические науки,
специальность 03.02.08 – Экология)
Самара 2011
Рабочая программа составлена на основании паспорта научной специальности 03.02.08 – Экология, в соответствии с Программой-минимумом кандидатского экзамена по специальности 03.02.08
«Экология» по биологическим наукам, утвержденной приказом Министерства образования и науки
Российской Федерации № 274 от 08.10.2007 г. и учебным планом Самарского государственного университета по основной образовательной программе аспирантской подготовки.
Составитель рабочей программы: Матвеев Николай Михайлович, профессор, доктор биологических наук.
Рабочая программа утверждена на заседании ученого совета биологического факультета протокол
№ 6 от 23.06.2011 г.
Декан биологического факультета
«_24__»__июня______2011 г.
2
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в системе подготовки аспиранта, требования к уровню
освоения содержания дисциплины.
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины.
Цель дисциплины – сформировать системное представление о закономерностях взаимоотношений между популяциями живых организмов и экологической средой.
Задачи дисциплины:
– изучить влияние на живые организмы абиотических факторов (свет, тепло, воздух, вода,
почва, рельеф);
– оценить роль биотических и биогенных факторов в развитии популяций живых организмов;
– изучить реакции и адаптации живых организмов на действие различных факторов экологической среды.
1.2. Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение данной дисциплины.
Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:
иметь представление: о закономерностях взаимоотношений популяций живых организмов
между собой и с экологической средой.
знать: важнейшие характеристики абиотических, биотических и биогенных факторов среды,
закономерности их действия на популяции живых организмов и особенности реакции особей в популяциях на действие различных факторов;
уметь: организовывать и самостоятельно осуществлять в природной обстановке анализ экологической среды в целом и ее отдельных составляющих (светового, теплового, водного, солевого и
др. режимов); принимать участие в полевом обследовании и лабораторной обработке материалов в
ходе популяционных исследований.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами.
Курс предполагает наличие у аспирантов базовых знаний по ботанике, зоологии, физиологии
растений, физиологии человека и животных, почвоведению, микробиологии, экологии и рациональному природопользованию, а также знаний в области других естественных наук в объеме программы
высшего профессионального образования.
1.4. Связь с последующими дисциплинами.
Знания и навыки, полученные аспирантами при изучении данного курса, будут задействованы
в процессе подготовки и написания диссертации по специальности 03.02.08 – Экология.
2. Содержание дисциплины.
2.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (в часах и зачетных единицах).
2 год аспирантуры; вид отчётности – зачет.
Объем часов /
зачетных единиц
Вид учебной работы
72 / 2
Трудоемкость изучения дисциплины
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
4
в том числе:
лекции
2
семинары
0
практические занятия
2
3
68
Самостоятельная работа аспиранта (всего)
в том числе:
подготовка к практическим занятиям
0
подготовка реферата
0
подготовка эссе
0
изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку
68
2.2. Разделы дисциплины и виды занятий.
№
п/п
1
Название раздела
дисциплины
Введение в дисциплину
2
Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы
3
Свет, тепло и воздух
как экологические
факторы
4
Вода и почва в существовании популяций живых организмов
5
Популяции растений и животных:
количественные и
качественные
характеристики
Итого:
лекции
2
Объем часов / зачетных единиц
семинары
практичесамостояские занятия
тельная
работа
0
0
4
0
0
0
16
0
0
0
16
0
0
0
16
0
0
2
16
2
0
2
68
2.3. Лекционный курс.
Тема 1. Введение в дисциплину.
Экология популяций (демэкология) как один из основных разделов современной экологии. История развития демэкологии. Важнейшие экологические понятия и категории: экологический фактор,
экологическая среда, условия существования организмов. Экотоп и биотоп. Особенности экологической среды. Современные задачи и проблемы экологии популяций в связи с охраной природы и хозяйственными потребностями человечества.
Тема 2. Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы.
Общебиологическое значение света, тепла, воздуха, воды, почвы в существовании растений,
животных, микроорганизмов. Общие закономерности действия экологических факторов на живые
организмы. Кардинальные точки жизни. Экологическая амплитуда. Пределы толерантности. Аутэкологический и синэкологический оптимум. Закон минимума. Лимитирующие факторы. Закон толерантности.
4
Тема 3. Свет, тепло и воздух как экологические факторы.
Солнечная радиация. Физиологически активная радиация. Ультрафиолетовая и инфракрасная
солнечная радиация и их роль в развитии растений, животных и микроорганизмов. Световой режим.
Фотопериодизм и фотопериодическая реакция. Группы видов растений и животных по отношению к
световому режиму.
Тепловой режим местообитания и его влияние на развитие живых организмов. Адаптации живых организмов к низким и высоким температурам природной среды. Способы оценки отношений
живых организмов к тепловому режиму. Экологические группы видов растений и животных по отношению к тепловому режиму.
Общебиологическое значение атмосферного и внутрипочвенного воздуха в жизни растений,
животных и микроорганизмов. Кислород, азот, углекислый газ как экологические факторы. Антропогенные примеси в атмосферном воздухе и их влияние на живые организмы. Физические свойства
воздуха (запыленность, облачность, движение воздушных масс и т.д.) в жизни живых организмов.
Тема 4. Вода и почва в существовании популяций живых организмов.
Вода как экологический фактор. Формы атмосферных осадков. Водный режим воздушной и
почвенной части экологической среды. Коэффициент завядания. Гидратура. Пресные и соленые водоемы как среда существования живых организмов. Адаптации морских и пресноводных организмов. Реакции и адаптации живых организмов к избытку и дефициту влаги в среде. Группы видов живых организмов по отношению к режиму увлажнения.
Почва как экологический фактор в жизни растений, животных и микроорганизмов. Минеральная, органическая и биологическая части почвы. Генетические горизонты. Солевой режим почвы.
Группы видов растений по отношению к солевому режиму (плодородию) почвы, величине рН, содержанию макро- и микроэлементов. Почва как среда жизни животных и микроорганизмов. Гумификация и минерализация и роль живых организмов в данных процессах.
Биогенные факторы. Средообразующая роль живых организмов в трансформации экотопа в
биотоп. Растения, животные, микроорганизмы как биотические факторы.
Тема 5. Популяции растений и животных и их количественные и качественные характеристики.
Виды и популяции. Типы популяций. Ценопопуляции растений. Размер (численность) ценопопуляций и факторы, его определяющие (биотический потенциал и «сопротивление среды»). Смертность и пластичность. Демография жизненных форм. Диаспоры, клоны, куртины, отбеги, раметы,
парциальные образования, партикулы, генеты. Плотность ценопопуляции. Ценопопуляционные локусы. Пространственное распределение особей.
Абсолютный и биологический возраст особи. Возрастные периоды и состояния (по Т.А. Работнову и А.А. Уранову). Типы ценопопуляций. Возрастные спектры ценопопуляций. Онтогенез полный
и сокращённый. Поливариантность ценопопуляций.
Смертность абсолютная, относительная, удельная. Интенсивность отмирания. Жизненность
особи и ценопопуляции. Семенная продуктивность ценопопуляции. Рождаемость абсолютная и
удельная. Кривые выживания. Рост ценопопуляции. Фитомасса ценопопуляции. Виталитет. Виталитетные спектры. Индексы замещения, восстановления, возрастности, старения ценопопуляции. Энергетическая эффективность. Эффективная плотность ценопопуляции.
Пространственная структура популяций животных. Типы пространственного распределения
особей: равномерный, диффузный (случайный), агрегированный (мозаичный). Пространственная
дифференциация оседлых и номадных (кочевых) популяций с интенсивным и экстенсивным типом
использования территорий. Знакомство территории, ее освоенность. Размеры участка и его кормовые
ресурсы, стереотипы поведения особей оседлых популяций. Номадные животные и пространственная структура одиночных (семейных) и групповых (стада, стаи) популяций. Биологические преимущества группового образа жизни (особенности питания, защита от хищников, оповещение об опасности, передача опыта молоди, конкуренция за пищу и т.д.). Пространственные взаимоотношения
особей в стадах и стаях: регуляция взаимного расположения в пространстве, индивидуальная дистанция и «жизненное пространство» особей, внутригрупповые связи (стадная дистанция групп),
стадная дистанция особи.
Функциональная интеграция стадных животных. Поддержание информационных контактов
(личные сигналы – зрительные, слуховые, по запаху; попутные сигналы – следы, тропы, поеди, норы,
5
гнезда, фекалии и т.д.), тяга к контактам. Интеграция у территориальных (оседлых) животных. Участки обитания. Буферные зоны. Внутрипопуляционная иерархия (доминанты, субдоминанты и субординанты). Ранговые отличия особей.
Гомеостаз популяций. Поддержание адаптивного характера пространственной структуры. Поддержание генетической структуры. Регуляция плотности населения.
Территориальная агрессия. Маркировка территории. Регуляция территориального поведения.
Механизмы поддержания иерархии. Реакция напряжения (стресса). Сильный тип центральной нервной системы. Генетическая разнородность популяции. Сексуальное доминирование. Подвижность и
расселение.
Демографическая структура популяций. Возрастная структура. Половая структура. Плодовитость и смертность.
2.4. Практические (семинарские) занятия.
Практическое занятие по разделу дисциплины «Популяции растений и животных: количественные и качественные характеристики» - 2 часа.
3. Организация текущего и промежуточного контроля знаний.
3.1. Контрольные работы.
Не предусмотрены.
3.2. Список вопросов для промежуточного тестирования.
Не предусмотрен.
3.3. Самостоятельная работа.
Изучение учебного материала, перенесенного с аудиторных занятий на самостоятельную проработку.
Выявление информационных ресурсов в научных библиотеках и сети Internet по следующим
направлениям:
– публикации (в том числе электронные) источников по экологии популяций растений и животных;
– научно-исследовательская литература по актуальным проблемам экологии популяций.
Конспектирование и реферирование первоисточников и научно-исследовательской
литературы по тематическим блокам.
3.3.1. Поддержка самостоятельной работы.
– Список литературы и источников для обязательного прочтения;
– полнотекстовые базы данных и ресурсы, доступ к которым обеспечен из кампусной сети
СамГУ (сайт научной библиотеки СамГУ, URL: http://weblib.samsu.ru/level23.html):
1. Издания Самарского государственного университета
2. Полнотекстовая БД диссертаций РГБ
3. Научная электронная библиотека РФФИ (Elibrary)
4. БД издательства ELSEVIER
5. Oxford University Press
6. Университетская библиотека ONLINE
7. Университетская информационная система Россия
3.3.2. Тематика рефератов.
Не предусмотрена.
4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ.
– Программы пакета Microsoft Offiсe для ЭВМ;
– сайт научной библиотеки СамГУ с доступом к электронному каталогу и полнотекстовым базам
данных – URL: http://weblib.samsu.ru/level23.html
6
5. Активные методы обучения.
Не предусмотрены.
6. Материальное обеспечение дисциплины.
Компьютерные классы, оснащенные компьютерами с операционной системой Pentium IV и с
выходом в Internet и в локальную сеть Самарского государственного университета, а также принтеры, сканеры, ксероксы, находящиеся в распоряжении кафедры экологии, ботаники и охраны природы.
7. Литература.
7.1. Основная.
1. Матвеев Н.М. Биоэкологический анализ флоры и растительности (на примере лесостепной и степной зоны): учебное пособие. – Самара: Издательство «Самарский университет», 2006. 311
с. (50 экз.).
2. Шилов И.А.. Экология. М.: Высшая школа, 2009. 512 с. (1 экз.).
3. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии). М.: Наука, 1988. 236 с.
4. Яблоков А. В. Популяционная биология. М.: Высшая школа, 1987. 302 с. (3 экз.).
7.2. Дополнительная.
1. Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику. М.: Мир, 1984. 232 с. (1
экз.).
2. Бигон М., Харпер Д., Таунсенд К. Экология: особи, популяции и сообщества. – М.: Мир,
1989. Т. 1, 2.
3. Брук М.С. Подвалы биосферы. – М.: Наука, 1987. 176 с.
4. Всероссийский экологический портал. Сайт http://ecoportal.ru.
5. Гиляров А.М. Популяционная экология. – М.: Изд-во МГУ, 1990. 190 с. (2 экз.).
6. Голубец М.А. Актуальные вопросы экологии. – Киев: Наукова думка, 1982.
7. Злобин Ю. А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений. Казань:
КГУ, 1989. 147 с.
8. Животовский Л.Г. Популяционная биометрия. М.: Наука, 1991. 271 с.
9. Жизнеспособность популяций: Природоохранные аспекты.. М.: Мир, 1989. 224 с. (2 экз.).
10. Журнал «Экология и жизнь». Сайт http://www.ecolife.ru/index.shtml.
11. Культиасов И.М. Экология растений. – М.: Изд-во МГУ, 1982. 384 с.
12. Лархер В. Экология растений. – М.: Мир, 1978. 352 с.
13. Марков М.В. Популяционная биология растений. Казань: Изд-во КГУ, 1986. 112 с.
14. Матвеев Н.М. Аллелопатия как фактор экологической среды. – Самара: Самарское кн.
изд-во, 1994. 206 с.
15. Наумов Н.П. Экология животных. М.: Высшая школа, 1963. 619 с.
16. Общественная организация «Эколайн». Сайт http://www.ecoline.ru.
17. Одум Ю. Основы экологии. Т. 1, 2. М.: Мир, 1986. (5 экз.).
18. Основные черты популяционной биологии растений (эдификаторов и ассектаторов) современного лесного пояса // Восточноевропейские широколиственные леса. Ред. О.В.Смирнова. Кн.
1. М.: Наука, 2004. С. 154-289. (1 экз.).
19. Пахомов А.Е. Биогеоценологическая роль млекопитающих в почвообразовательных процессах степных лесов Украины. – Днепропетровск: Изд-во ДГУ, 1998. Т. 1 и 2.
20. Пианка Э. Эволюционная экология. М.: Мир, 1981. 398 с. (5 экз.).
21. Популяционные проблемы в биогеоценологии. М.: Наука, 1988.
22. Райс Э.Л. Аллелопатия. – М.: Мир., 1978. 392 с.
23. Соколовский Н.К., Шимова О.С., Лешкович Ю.В. Основы экологии и экономика природопользования: Учебн. пособие. – М.: ВГЭУ, 2002. 70 с. (6 экз.).
24. Солбриг О., Солбриг Д. Популяционная биология и эволюция. М.: Мир, 1982. 488 с.
7
25. Тимофеев-Ресовский Н. В., Яблоков А. В., Глотов Н. В. Очерк учения о популяции. М:
Наука, 1973. 277 с.
26. Чернова Н. М., Былова А. М. Экология. М.: Просвещение, 1988. 266 с.
27. Ценопопуляции растений: основные понятия и структура. М.: Наука, 1976. 214 с.
28. Ценопопуляции растений: Развитие и взаимоотношения. М.: Наука, 1977. 134 с.
29. Ценопопуляции растений: Очерки популяционной биологии. М.: Наука, 1988. 184 с.
30. Электронные публикации сотрудников Ботанического сада ДВО РАН. Сайт
http://botsad.ru/p_papers.htm.
7.3. Учебно-методические материалы по дисциплине.
1. Экология: Программы-минимум кандидатских экзаменов / Одобрено экспертным советом
ВАК Министерства образования РФ по биологическим наукам; утверждено приказом Министерства
образования и науки РФ № 274 от 08.10.2007 г. М.: Изд-во «Икар», 2004. – 324 с.
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ
за___________/___________учебный год
В рабочую программу курса «Популяционная экология» цикла ОД.А.08 «Дисциплины по выбору
аспиранта» основной образовательной программы подготовки аспиранта, отрасли 03.00.00 Биологические науки, специальности 03.02.08 – Экология, вносятся следующие дополнения и изменения:
8