Учение о биосфере - Учебно
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФИЛИАЛ ТЮМГУ В Г. ТОБОЛЬСКЕ Естественнонаучный факультет Кафедра биологии, экологии и методики преподавания естествознания Учебно-методический комплекс дисциплины УТВЕРЖДАЮ Директор _____________ ____________ подпись ФИО «___» __________ 2015 г. Учебно-методический комплекс дисциплины «УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ» Код и направление подготовки 022000.62 – Экология и природопользование Профиль подготовки природопользование Квалификация (степень) выпускника бакалавр Форма обучения очная Тобольск 2014 1 Содержание Рабочая программа учебной дисциплины ............................................................ 3 Руководство по организации обучения дисциплине ......................................... 23 Приложения ........................................................................................................... 23 Приложение 1. Лекционные материалы ............................................................. 23 Приложение 2. Практические занятия ................................................................ 28 2.1. Планы практических занятий........................................................................ 28 2.2. Методические указания к практическим занятиям .................................... 30 Приложение 3. Лабораторный практикум .......................................................... 30 3.1.Задания к лабораторному практикуму .......................................................... 30 3.2.Методические указания к лабораторному практикуму............................... 30 Приложение 4. Самостоятельная работа студентов .......................................... 31 4.1.Задания для самостоятельной работы ........................................................... 31 4.2. Методические указания к выполнению самостоятельной работы ........... 31 Приложение 5. Контролирующие и оценочно-диагностические материалы по дисциплине............................................................................................................. 33 5.1. Технологическая карта дисциплины ............................................................ 33 5.2. Тестовые задания для текущего контроля знаний по дисциплине ........... 35 5.4. Вопросы к зачету ............................................................................................ 36 Приложение 6. Глоссарий .................................................................................... 37 Приложение 7. Дополнительные учебно-методические материалы ............... 38 2 \ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФИЛИАЛ ТЮМГУ В Г. ТОБОЛЬСКЕ Естественнонаучный факультет Кафедра биологии, экологии и методики преподавания естествознания чебно-методический комплекс дисциплины УТВЕРЖДАЮ Директор _____________ ____________ подпись ФИО «___» __________ 2015 г. Рабочая программа учебной дисциплины «УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ» Код и направление подготовки 022000.62 – Экология и природопользование Профиль подготовки природопользование Квалификация (степень) выпускника бакалавр Форма обучения очная Тобольск 2014 3 Содержание Рабочая программа учебной дисциплины ............................................................ 3 Аннотация дисциплины ........................................................................................ 21 Приложения ........................................................................................................... 23 Приложение 1. Лекционные материалы ............................................................. 23 Приложение 2. Практические занятия ................................................................ 28 2.1. Планы практических занятий........................................................................ 28 Приложение 4. Самостоятельная работа студентов .......................................... 31 4.1.Задания для самостоятельной работы ........................................................... 31 4.2. Методические указания к выполнению самостоятельной работы ........... 31 Приложение 5. Контролирующие и оценочно-диагностические материалы по дисциплине............................................................................................................. 33 5.1. Технологическая карта дисциплины ............................................................ 33 5.2. Тестовые задания для текущего контроля знаний по дисциплине ........... 35 5.4. Вопросы к зачету ............................................................................................ 36 Приложение 6. Глоссарий .................................................................................... 37 Приложение 7. Дополнительные учебно-методические материалы ............... 38 4 ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ от ____.____.2014 Содержание: УМК по дисциплине Учение о биосфере для студентов 020800.62 «Экология и природопользование» Профиль подготовки «Природопользование», очная форма обучения Автор(-ы): Садыкова Э Ф. Объем __39___стр. Должность Заведующий кафедрой (наименование кафедры) Начальник УМО филиала Директор ИБЦ ФИО Дата согласования Результат согласования Примечание ФИО __.__.2014 Рекомендовано к электронному изданию Протокол заседания кафедры от __.__.2014 № __ ФИО __.__.2014 Согласовано ФИО __.__.2014 Согласовано 5 1 Цели и задачи освоения дисциплины Цель дисциплины - изучить закономерности строения и функционирования биосферы, углубить и систематизировать знания о современном состоянии биосферы Земли для выполнении профессиональных функций В связи с этим необходимо решить следующие задачи: ознакомить с основным понятийным аппаратом дисциплины; вооружить основными приемами работы с учебным материалом; сформировать представление о единстве всего живого и неживого, и невозможности выживания человечества без сохранения биосферы. 2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО Курс «Учение о биосфере» относиться к циклу дисциплин направления; код: Б3. Б.2.3. Для освоения курса, студент должен обладать базовыми знаниями следующих курсов: а) для освоения курса, студент должен обладать базовыми знаниями следующих курсов: - Общая экология; - Биоразнообразие; - География; - Атуальные проблемы биологии б) должны изучаться параллельно, следующие курсы: - Химия; - Геология; - Аналитические методы контроля окружающей среды; - Ресурсоведение; - Геоэкология; в) вузовский курс «Учение о биосфере», необходим для полноценного освоения следующих дисциплин: Эколого-географический анализ территории / Эколого-географическое районирование Ландшафтоведение; Почвоведение; Основы природопользования. Оценка воздействий на окружающую среду. Экологический мониторинг. 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ОП ВПО по данному направлению подготовки (специальности): Профессиональные компетенции (ПК) - иметь базовые общепрофессиональные (общеэкологические) представления о теоретических основах общей экологии, геоэкологии, экологии человека, социальной экологии, охраны окружающей среды (ПК-4); - знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении (ПК-5); - знать теоретические основы биогеографии, общего ресурсоведения и регионального природопользования, картографии (ПК-10); После изучения данной дисциплины студент должен: Знать: происхождение, строение, эволюцию биосферы; основные составляющие энергетического баланса биосферы; основные факторы, определяющие устойчивость биосферы; основные закономерности эволюции биосферы в прошлом; планетарное значение живого вещества; 6 - естественные и антропогенные факторы глобальных воздействий на биосферу. Уметь: описать биогеохимические процессы в биосферных циклах важнейши химических элементов; предсказать возможные изменения биосферы в будущем; находить выход из сложных экологических ситуаций. Владеть навыками: основными чертами кризисных экологических ситуаций и уметь их предсказывать; основными навыками расчета энергетического и радиационного балансов биосферы Земли; теоретическими основами дисциплины. 4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3 зачётных единиц (108 часа), из них 35,6 часа, выделенных на контактную работу с преподавателем. 4.1. Структура дисциплины Таблица 1 № 1 2 3 Наименование раздела дисциплины Методологические основы «Учения о биосфере» Биосфера – глобальная экосистема Биосфера и человек ВСЕГО Семестр 3 Виды учебной работы (в академических часах) аудиторные занятия СР Л ПЗ ЛР 4 4 18 8 8 - 3 6 108 16 6 16 - 3 24 14 56,4 **4 **- выполнение КСР; 4.2. Содержание дисциплины Таблица 2 Наименование раздела Содержание раздела № дисциплины (дидактические единицы) Методологические основы «Учения Учение о биосфере" В.И. Вернадского как о биосфере» закономерный этап развития наук XX века. 1 Балансовые методы в геоэкологии Биосфера – глобальная экосистема Основные теоретические концепции о биосфере как планетарной организации 2 Общие закономерности в пределах биосферы Возникновение и эволюция биосферы Биосфера и человек Геологическая деятельности человека 3 Проблема коэволюции человечества и биосферы 7 5. Образовательные технологии Таблица 3 № занятия № раздела Тема занятия Место "Учения о биосфере" в системе наук о Земле. Общая характеристика биосферы Учение о биосфере – научный фундамент современной экологии. 1. 1 2. 2 3. 1 4. 1 5. 1 6. 1 7. 1 8. 1 Законы В.И. Вернадского 9. 1 Общие закономерности биосферы. 10. 2 Круговорот вещества в биосфере. 11. 2 12. 2 13. 3 14. 3 15. 3 16. 3 Структура и свойства биосферы Общая характеристика биосферы. Энергетический и радиационный баланс биосферы Живое вещество биосферы. Состав, организация и классификация живого вещества биосферы. в пределах Возникновение и эволюция биосферы. Механизм и условия устойчивости биосферы Проблема коэволюции человечества и биосферы. Воздействие человека на биосферу. Локальное и глобальное изменения природной организованности биосферы Взаимодействие биосферы с геосферами Земли Виды образовательных технологий Кол-во часов Лекция-проблема 2 Семинар-практикум лекция-визуализация 2 2 Семинар-практикум 2 Лекция-диалог 2 Семинар-практикум 2 Лекция-рассуждение 2 Семинар-практикум 2 Лекция-провокация 2 Семинар-практикум 2 Лекция-визуализация 2 Семинар-практикум 2 Лекция-визуализация 2 Семинар-практикум 2 Лекция-визуализация 2 Семинар-практикум 2 6. Самостоятельная работа студентов Таблица 4 Методологические 1. основы «Учения о биосфере» Трудоемкость (в Вид самостоятельной работы академических часах) подготовить сообщение по теме: 4 «Кибернетические принципы организации биосферы» Методологические 2. основы «Учения о биосфере» графическое изображение структуры текста по теме: «Распределение живого вещества в Мировом океане» № Наименование раздела дисциплины 8 6 Биосфера – глобальная графическое изображение структуры текста по 3. экосистема теме: «Распределение живого вещества на материках» Биосфера – глобальная конспектирование текста по теме: «Относительность стабильности биосферы» экосистема 4. 4 Биосфера – глобальная составление таблиц для систематизации 5. экосистема учебного материала по теме «Специфика вещественного состава живой материи » Биосфера – глобальная Подготовка схемы на тему: «Распределение 6. экосистема солнечной энергии в биосфере» 6 Биосфера – глобальная изучение информационных ресурсов и других 7. экосистема материалов по теме: «Синергетика биосферы, пределы устойчивости» Биосфера – глобальная составление конспекта по теме: 8. экосистема «Взаимодействие биосферы с геосферами Земли» Биосфера – глобальная составление конспекта по теме: «Бuocфepa 9. экосистема результат саморазвития космической материи» 6 составление плана текста по теме: «Локальное и глобальное изменения природной организованности биосферы» составление развернутого плана текста по теме: «Ноосферная концепция как основа научного управления» 6 Биосфера и человек 10. Биосфера и человек 11. 4 6 6 6 4 0-2 0-8 0-6 - - 9 другие формы Информац ии онные системы и технологи и электронные практикумы программы компьютерного тестирования комплексные ситуационные задания 0-2 0-2 0-4 эссе 0-6 Технические формы контроля реферат 0-2 - 0-3 0-3 тест ответ на семинаре 0-3 0-5 контрольная работа 0-2 Письменные работы лабораторная работа Модуль 1 1.1 0-3 1.2 0-3 n Всего 0-6 Модуль 2 собеседование Устный опрос коллоквиумы № Темы Итого количество баллов 77.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая технология оценивания работы студентов Таблица 5. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля 0-15 0-15 0-30 2.1 2.2 n Всего Модуль 3 3.1 3.2 n Всего Итого 0-3 0-6 0-7 0-6 0-4 0-19 0-11 0-3 0-13 0-6 0-4 0-30 0-4 0-4 0-6 0-6 016 0-5 0-6 0-8 0-8 0-14 0-35 0-8 0-14 0-8 0-4 0-2 0-6 0-16 0-24 0-6 016 0-6 0-6 0-40 0-100 7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая технология оценивания работы студентов 7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ Таблица 6 Виды работ Максимальное количество баллов Модуль 1 Модуль 2 Модуль 3 Аудиторные занятия Лекции Практические занятия Самостоятельная работа Итого за работу в семестре Обобщающий контроль Итого 15 4 11 10 25 25 15 4 11 10 25 25 Итого 15 4 11 15 30 20 50 45 12 33 35 80 20 100 7.2.2. Оценивание аудиторной работы студентов Таблица 7 № Наименование раздела дисциплины Максима льное количест во баллов Мод уль (атт еста ция) Посещение лекций 4 1 Контрольная работа № 1 по теме: Методологические основы «Учения о биосфере» 4 1 Формы оцениваемой работы Работа на лекциях 1 Методологические основы «Учения о биосфере» 2 Методологические основы «Учения о биосфере» 3 Биосфера – глобальная экосистема Посещение лекций 4 2 4 Биосфера – глобальная экосистема Коллоквиум №1 5 2 5 Биосфера и человек Посещение лекций 4 3 6 Биосфера и человек Коллоквиум № 2 10 5 3 20 Итого вая 8 Работа на практических (семинарских, лабораторных) занятиях Методологические основы Защита практических работ (№1-2). «Учения о биосфере» 6 1 9 Биосфера – глобальная экосистема Защита практических работ (№3-4) 6 2 10 Биосфера и человек Защита практических работ (6-8) 6 3 7 Биосфера и человек Итоговая контрольная работа №2 7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов Таблица 8 № Наименование раздела (темы) дисциплины 1. Методологические основы «Учения о биосфере» 2. Методологические основы «Учения о биосфере» 3. Биосфера – глобальная экосистема 4. Биосфера – глобальная экосистема 5. Биосфера – глобальная экосистема 6. Биосфера – глобальная экосистема 7. Биосфера – глобальная экосистема 8. Биосфера – глобальная экосистема 9. Биосфера – глобальная экосистема Максима льное Формы оцениваемой работы количест во баллов подготовить сообщение по теме: 2 «Кибернетические принципы организации биосферы» графическое изображение структуры текста по теме: «Распределение живого вещества в Мировом океане» графическое изображение структуры текста по теме: «Распределение живого вещества на материках» конспектирование текста по теме: «Относительность стабильности биосферы» составление таблиц для систематизации учебного материала по теме «Специфика вещественного состава живой материи » Подготовка схемы на тему: «Распределение солнечной энергии в биосфере» изучение информационных ресурсов и других материалов по теме: «Синергетика биосферы, пределы устойчивости» составление конспекта по теме: «Взаимодействие биосферы с геосферами Земли» составление конспекта по теме: «Бuocфepa - результат саморазвития космической материи» 11 Модуль (аттестация) 1 3 1 3 1 2 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 10. Биосфера и человек 11. Биосфера и человек составление плана текста по теме: «Локальное и глобальное изменения природной организованности биосферы» составление развернутого плана текста по теме: «Ноосферная концепция как основа научного управления» 3 3 3 3 7.2.4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости Методические рекомендации к защите практических работ: Цель данных методических указаний интенсифицировать процесс усвоения учебного материала по дисциплине, выработать четкость изложения знаний, умение актуализировать, обобщить, проводить сравнения и умозаключения. Работа при подготовке к практическим занятиям: 1. Внимательно прочитать вопрос. 2. Составить план и при необходимости конспект вопроса. 3. Вспомнить основные термины, понятия, закономерности и законы по теме. 4. Найти соответствующие наглядные пособия (таблицы, схемы, рисунки, карты и т.д.). 5. Подтвердить ответ схематическими рисунками и примерами. 6. Рассказать методику выполнения задания, в случае необходимости записать её в тетрадь; 7. Отдать тетрадь с выполненными заданиями на проверку преподавателю. Контрольная работа № 1 по теме: Методологические основы «Учения о биосфере» Вопросы: 1. Предпосылки и истоки учения В.И. Вернадского о биосфере. 2. Методологические основы «Учения о биосфере». 3. Учение В.И. Вернадского о биосфере и новое научное мировоззрение. 4. Основные фундаментальные понятия системного подхода в учении о биологических системах. 5. Специфика живого вещества. 6. Возникновение условий, необходимых для жизни. 7. Температура, давление, атмосфера и растворитель как основные критерии обитаемости. Коллоквиум №1. 1. Учение о биосфере: основные понятия и определения. 2. Феномен идей В.И. Вернадского и биогеохимические законы. 3. Структура биосферы. 4. Системные представления о строении биосферы Земли. 5. Основные свойства и функции живого вещества. 6. Закон константности количества живого вещества. 7. Правило информационной емкости. 8. Взаимодействие биосферы с геосферами Земли. 9. Биосфера - открытая неравновесная термодинамическая система. 10. Составляющие энергетического баланса биосферы. Схема преобразования солнечной энергии. 11. Радиационный баланс. 12. Тепловой баланс. 13. Глобальный биологический круговорот. 14. Круговороты кислорода, азота и углекислого газа в природе. 15. Роль и место человека в биосфере. 16. Круговороты основных биогенных элементов. Коллоквиум № 2. 1. Связь энергетического и водного балансов суши. 12 Влагооборот в атмосфере. Океан - важнейшая часть глобальной системы жизнеобеспечения. Синергетика биосферы, пределы устойчивости. Действие принципа Ле Шателье-Брауна. Биогеоценоз, экологические системы. Механизмы и условия устойчивого функционирования. Динамика развития популяций живых организмов. 6. Биоразнообразие как основное условие устойчивости биосферы. 7. Процессы саморегулирования и самоочищения экологических систем. 8. Факторы пространственной локализации и неравномерности распространения жизни. 9. Разнообразие живых организмов. 10. Зональность распределения живого вещества на суше. 11. Биологическая продуктивность различных фитоценозов земного шара. Вопросы к коллоквиуму № 3. 1. Эволюция биосферы в условиях антропогенного пресса. 2. Ноосферное мировоззрение – альтернатива потребительскому антропоцентризму. 3. Экологическая доктрина устойчивого развития, возможности ее реализации. 4. Проблемы самоорганизации и прогрессивной эволюции неравновесных открытых систем. 5. Понятие техносферы. Экологическая обстановка в районах крупных энергетических объектов. 6. Экологическое воздействие транспортных систем. 7. Нарушение газового и теплового баланса биосферы, эрозия земель, экологическое загрязнение среды. 8. Экологические кризисы и катастрофы как нарушение общих принципов и закономерностей существования, самоорганизации и прогрессивной эволюции неравновесных открытых систем. 2. 3. 4. 5. 7.3. Оценочные средства промежуточной аттестации 7.3.1. Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы. Процедура оценивания производится в форме устного ответа на вопросы по дисциплине. Семестровый курс предлагается оценивать по шкале в 100 баллов. Для экзамена предлагается следующая шкала, обеспечивающая сопоставимость с международной системой оценок: Контрольная работа № 2 (итоговая), приведены примерные тестовые задания. Тема 1.Структура биосферы. 1. Живым веществом называется 1) биомасса продуцентов, переходящая на второй уровень в цепи питания 2) совокупность всех живых организмов Земли 3) масса, образованная телами погибших организмов 4) масса минеральных веществ, образовавшаяся при разложении 2.Биокосное вещество - это 1) почва 2) вода природная 3) известняки 4) нефть. 3.Основная планетарная функция живого вещества 1) связывание и запасание солнечной энергии 2) разрушение земной коры 3) образование осадочных пород 4) окисление и восстановление Тема 2.Основные геохимические функции жизни. 1.Благодаря окислительно-восстановительной функции 13 живого вещества 1) в почве и гидросфере образовались соли 2) поддерживается относительно постоянный газовый состав атмосферы 3) образовались горные породы 4) образовались осадочные породы 2. К газовой функции живого вещества относятся 1. выделение кислорода при фотосинтезе 2. выделение углекислого газа при выдыхании 3. восстановление серы бактериями 4. восстановление азота бактериями 3. Почва представляет собой 1. органическое вещество 2. живое вещество 3. биогенное вещество 4. косное вещество 5. биокосное вещество 4.Биосфера - это 1. экосистема 2. сообщество 3. биота 4. пленка жизни 5. географическая оболочка 5.В извлечении элементов из окружающей среды проявляется функция 1. концентрационная 2. деструктивная 3. газовая 4. энергетическая 6. Термин «биосфера» впервые употребил 1) В.И. Вернадский 2) Э.Зюсс 3) Д. Лавлок 4) Л. Маргулис 7. Атмосфера простирается вверх до … км 1.2 000 2.1200 3.25 4.50 8. Нижний слой атмосферы называется 1) стратосферой 2) тропосферой 3) геосферой 4) литосферой 9. Нижняя граница обитания живых существ проходит в литосфере на глубине … км 1) 4 2) 2,5 3) 1 4) 6 10. Мелкий обитатель водной взвеси 1) аэропланктон 2) планктон 3) нектон 4) нейстон 11 Атмобионты –это животные обитающие в 14 1) воде 2) воздушно-водной среде 3) воздушно-наземной среде 4) почве 11 Азот атмосферы включается в круговорот веществ, благодаря деятельности…. бактерий 1) нитрофицирующих 2) денитрофицирующих 3) азотфиксирующих 4) нитрофиксирующих 12. Скопления кальция и кремния в земной коре обусловлены …функцией живого вещества 1) энергетической 2) концентрационной 3) деструктивной 4) средообразующей Работа над рефератом. Реферат – краткое изложение в письменной форме или в форме публичного доклада содержания научных трудов, периодической литературы по определенной теме. Цель написания – научиться самостоятельно отбирать, анализировать и обобщать материал, выявлять общие закономерности геологических процессов. Для написания реферата необходимо: - выбрать тему, используя список рекомендуемой литературы; - подобрать необходимые источники (монографии, сборники, периодику); - составить план реферата; - сделать литературный обзор материала и написать конспект; - проиллюстрировать работу схемами, таблицами, графиками; - сделать выводы, выразив свое отношение к изученной проблеме; - оформить титульный лист согласно требованиям ГОСТа; - учитывая замечания преподавателя, внести исправления; - представить прорецензированную работу к защите и сдать преподавателю. - объём реферата, как правило, составляет 20-25 стр. (не более 30); 14 кеглем, полуторным междустрочным интервалом, шрифтом Times New Roman. Работа с литературными источниками. 1. Ознакомиться с имеющимися в библиотеке систематическими, алфавитными, предметными каталогами. 2. В первую очередь изучить научную, периодическую литературу, содержащую теоретические основы проблемы. Затем познакомиться с литературными источниками, раскрывающими более узкие и частные вопросы. 3. Детально проработать публикации (если таковые есть) преподавателей кафедры посвященной данной теме. 4. Составить собственную библиографическую картотеку. Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу 1. Основные уровни организации живой материи и их общая характеристика. 2. Биосферная роль бактерий, растений, животных и грибов. 3. Горизонтальная и вертикальная зональность Мирового океана. Абиотические факторы, определяющие распределение живого вещества в океане. 4. Две основные экологические зоны Мирового океана, с которыми связана вертикальная зональность распределения гидробионтов. 5. Три основные экологические группы Мирового океана: планктон, нектон и бенталь. 6. Круговорот жизни в Мировом океане. 7. Биомасса и биопродуктивность Мирового океана. 8. Экологические факторы, определяющие распределение живого вещества на материках. 15 9. Горизонтальная и вертикальная зональность распределения живого вещества на материках. 10. Биологическая продуктивность основных фитоценозов земного шара. 11. Вертикальная зональность сообществ живых организмов. 12. Пресноводные экосистемы. 13. Биоразнообразие как определяющий фактор устойчивости. 14. Циклы вещества и энергии в биосфере. 15. Основные источники радиационного и теплового режима атмосферы Земли. Естественная радиоактивность материала Земли. 16. Схема распределение солнечной энергии в пределах биосферы Земли. 17. Основные уравнения радиационного и энергетического баланса. 18. Глобальный круговорот вещества. 19. Основные источники энергии движения и перераспределения вещества биосферы. 20. Большой и малый круговороты воды в биосфере. 21. Источники прихода и расхода вод земного шара. 22. Биогеохимический круговорот вещества и его отличие от глобального круговорота вещества. 23. Роль продуцентов, консументов и редуцентов в биогеохимическом круговороте вещества. 24. Круговорот наиболее типичных биофильных (углерод, кислород, азот, сера, фосфор, кальций) элементов в биосфере. 25. Основные закономерности в биосфере. Законы целостности географической оболочки земли, ритмичности, зональности и азональности, Периодический закон географической зональности,полярной асимметрии. 26. Последовательность событий химической эволюции жизни. 27. Последовательность событий биологической эволюции и главные переломные моменты в эволюции органического мира. 28. Важнейшие закономерности эволюции органического мира. 29. Три главных этапа эволюции биосферы Земли. 30. Глобальные экологические проблемы. 31. Ноосфера – сфера разума. Техносфера. Переход биосферы в ноосферу. 32. Глобальные прогнозы будущего биосферы. Примерная тематика рефератов и докладов 1. Биосфера – глобальная экосистема Земли. Границы, функции, свойства. 2. Происхождение и эволюция биосферы. 3. Состав и защитные свойства литосферы. 4. Состав и защитные свойства атмосферы. 5. Состав и защитные свойства гидросферы. 6. Живое вещество биосферы и его биогеохимические функции. 7. Энергетический и радиационный баланс биосферы. 8. Водный баланс биосферы. 9. Круговорот органического вещества. 10. Экологический механизм эволюции организмов. 11. Экологический механизм эволюции человека. 12. Глобальная проблема истощения озонового слоя. 13. Закисление природной среды 14. Радиоактивное загрязнение земной поверхности и водоемов. 15. Химическое загрязнение окружающей среды. 16. Биологическое и «генетическое» загрязнение. 17. Проблема «чистой воды». 18. Обезлесивание и истощение земельных ресурсов. 19. Загрязнение околоземного космического пространства. 16 20. Потеря биологического разнообразия. 21. В чем состоит сущность постулатов Вернадского об экосфере? 22. В чем состоит сущность постулатов Вернадского о ноосфере? 23. Что вы можете сказать о модели сознания по Гумилеву? 24. Перечислите важнейшие элементы ноосферы. 25. Перечислите важнейшие связи ноосферы. 26. Что такое функциональное сознание в системе техносферы? 27. Какие виды обратной связи в живых системах вы знаете? 28. Какие основные этапы эволюции ноосферы вы можете охарактеризовать? 29. Как вы понимаете термин «коэволюция»? 30. Что вы можете сказать о значении природного фактора в эволюции ноосферы? 31. Какова связь между зарождением человека и географической средой? 32. Почему более суровые природные условия способствовали прогрессивной эволюции человека? 7.3.3. Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций): Процесс освоения дисциплины направлен на формирование компетенции: иметь базовые общепрофессиональные (общеэкологические) представления о теоретических основах общей экологии, геоэкологии, экологии человека, социальной экологии, охраны окружающей среды (ПК-4); - знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении (ПК-5); - знать теоретические основы биогеографии, общего ресурсоведения и регионального природопользования, картографии (ПК-10); После изучения данной дисциплины студент должен: Знать: происхождение, строение, эволюцию биосферы; основные составляющие энергетического баланса биосферы; основные факторы, определяющие устойчивость биосферы; основные закономерности эволюции биосферы в прошлом; планетарное значение живого вещества; естественные и антропогенные факторы глобальных воздействий на биосферу. Уметь: - описать биогеохимические процессы в биосферных циклах важнейших химических элементов; - предсказать возможные изменения биосферы в будущем; - находить выход из сложных экологических ситуаций. Владеть навыками: - основными чертами кризисных экологических ситуаций и уметь их предсказывать; - основными навыками расчета энергетического и радиационного балансов биосферы Земли; - теоретическими основами дисциплины. 7.3.4. Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования, описание шкал оценивания: Таблица 10. Карта критериев оценивания компетенций 17 Коды компете нции ПК-5 Результаты обучения по уровням освоения материала обладать базовыми знаниями основ учения о биосфере для выполнения профессиональных задач. обладать базовыми знаниями основ учения о биосфере, основные факторы, определяющие устойчивость биосферы; основные закономерности эволюции биосферы в прошлом; планетарное значение живого вещества; при выполнении профессиональных задач. обладать базовыми знаниями основ учения о биосфере, основные факторы, определяющие устойчивость биосферы; основные закономерности эволюции биосферы в прошлом; планетарное значение живого вещества; естественные и антропогенные факторы глобальных воздействий на биосферу при выполнении профессиональных задач. уметь: описать биогеохимические процессы в биосферных циклах важнейших химических элементов. уметь: описать биогеохимические процессы в биосферных циклах важнейших химических элементов. уметь: описать биогеохимические процессы в биосферных циклах важнейших химических элементов; предсказать возможные изменения биосферы в будущем ;находить выход из сложных экологических ситуаций Владеть: основными чертами кризисных экологических ситуаций основными чертами кризисных экологических ситуаций и уметь их предсказывать основными чертами кризисных экологических ситуаций и уметь их предсказывать; основными навыками расчета энергетического и 18 радиационного Виды заняти й Оценочн ые средства Лекции, семинар ские занятия, самосто ятельна я работа студент ов. Доклады, рефераты, презентац ии, тесты, контрольн ые вопросы, вопросы к зачёту. балансов биосферы Земли ПК10 Базовые представления о учении о биосфере для применения в области биогеографии, общего ресурсоведения и регионального природопользовани я, Базовые представления о учении о биосфере для применения в области биогеографии, общего ресурсоведения и регионального природопользования, , понимать практическую важность знаний о биосфере. Базовые представления о учении о биосфере для применения в области биогеографии, общего ресурсоведения и регионального природопользования, , понимать практическую важность знаний о биосфере., применять в практической деятельности. применять на практике метод баланса при решении типовых профессиональных задач; Применять полученные знания глобальной экологии для анализа материалов по биогеографии, общего ресурсоведения и регионального природопользования распознавать экологические ситуации по степени остроты; работать с учебной и научной литературой, по профилю обучения.и обобщать знания об окружающем мире. Использовать основные положения и понятия учения о биосфере для составления планов – конспектов, реферирования статей и научнометодической литературы по темам общего ресурсоведения и регионального природопользовани Использовать основные положения и понятия учения о биосфере для составления планов – конспектов, реферирования статей и научнометодической литературы по темам общего ресурсоведения и регионального природопользования, применять Использовать основные положения и понятия учения о биосфере для составления планов – конспектов, реферирования статей и научнометодической литературы по темам общего ресурсоведения и регионального природопользования, 19 применять Лекции, семинар ские занятия, самосто ятельна я работа студент ов. Доклады, рефераты, презентац ии, тесты, контрольн ые вопросы, вопросы к зачёту. я, полученных знаний в полученных знаний в самостоятельной самостоятельной работе. работе и исследовательской работе. 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература: 1. Геоэкология:учеб.пособ./И.Ю.Григорьева.-М:НИЦ ИНФАРА,2013.-270сURL:http://znanium.com/. [Электронный ресурс]. (14.01.2015) 2. Комарова Н.Г. Геоэкология и природопользование : учеб. пособие для пед вузов / Н. Г. Комарова. - 3-е изд. - М. : Академия, 2008. - 192 с 3. Ерёмченко О. З. Учение о биосфере : уч. пособие .- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Издат. Центр «Академия», 2006.- 240 с. б) дополнительная литература 1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера: Учеб. пособие для вузов / В.А. Алексеенко. - М.: ЛОГОС, 2005. 2. Будыко М.И. Глобальная экология. - М.: Мысль, 1977. 3. Вернадский В. И. Размышления натуралиста. Кн. 2. Научная мысль как планетарное явление. - М., 1977. 4. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. - М., 1989. 5. Вернадский В.И. Биосфера. - М., 1975. 6. Вернадский В.И. Живое вещество. - М., 1978. 7. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. - М., 1987. 8. Вернадский В. И. Научная мысль как планетное явление. - М.: Наука, 2005. 9. Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А. Влияние солнечной активности на биосферу ноосферу. М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. 10. Гумилев Л.Н. Энтогенез и биосфера Земли. М., 1980. 11. Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека. "Прогресс", М., 1968. 12. Лапо А.В. Следы былых биосфер. - М., 1987 13. Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л., Райдерс И. За пределами роста. Учебное пособие. М., 1994. 14. Орлов Д.С., Безуглова О.С. Биогеохимия // Уч. для вузов. «Феникс», Ростов-на-Дону. 2000. в) периодические издания: 1. Журналы «ЭКиПР» 2. «Инженерная экология». 3. «Экология и жизнь., «Экология и производство». 4. «Экологический вестник», «Химия и технология воды» д) Интернет-ресурсы: 1. http://www.unesco.org 2. http://www.priroda.ru 3. http://www.biobat.ru 4. http://www.unesco.ru 5. http://geo2000.nm.ru/index1.htm 6. http://www.transparentworld.ru/atlas/process/process.htm 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для освоения курса «Учение о биосфере », необходимо иметь в наличии следующее материально-техническое обеспечение: В лаборатории «Обшей и прикладной экологии» (412 аудитория химико-технологического корпуса): 20 1. Набор геологических карт (общих и региональных в т.ч. по Западной Сибири). 2. Набор телефильмов и кинофильмов (Жизнь земной коры, Мировой океан, Будущее атмосферы и др.). 3. Набор тематических настенных карт 4. Ранцевая полевая лаборатория исследования почвы "РПЛ-почва" 5. рН-метр-милливольтметр рН-410 1.35.15.0030 6. ВесыЕК-6101 7. Дозиметр ДРГ-0,1 -Т-1 8. Измеритель ТГЦ-МГ4 влажности и температуры воздуха цифровой 1.85.20.6222 9. Класс-комплект "Экологический практикум" 10. Метеостанция Vantage Pro2. Davis instruments В лекционной аудитории «Основы природопользования» (406 ауд. Химико-технологического корпуса): Плазменный телевизор 50 «LG» 50РS3000 (1); Ноутбук ТToshiba Satellite l-300; WINDOWS, MICROSOFT OFFICE, а также специальные: программы для экологов FOTOMOD, Google Earth, Adobe Photoshop, Map Source, Corel Draw, MapEdit и др.); Сканер HP Scan Jet 3970C (USB + слайд,адаптер). 10. Паспорт рабочей программы дисциплины Разработчик(и) : Садыкова Э.Ф. Программа одобрена на заседании кафедры __________________________________________ от «___»_______________г., протокол №________ Согласовано: Зав. кафедрой ______________________ «___» ________________г. Согласовано: Специалист по УМР _________________ «___» ________________г. Аннотация дисциплины «Учение о биосфере» Направления подготовки Экология и природопользование профиль «Экология», 2013 Цель дисциплины – изучить закономерности строения и функционирования биосферы, углубить и систематизировать знания о современном состоянии биосферы Земли. Для реализации цели в ходе программной подготовки студентов, необходимо выполнить следующие задачи: - ознакомить с основным понятийным аппаратом дисциплины; - вооружить основными приемами работы с учебным материалом; - сформировать представление о единстве всего живого и неживого, и невозможности выживания человечества без сохранения биосферы. Место дисциплины в структуре ООП: Дисциплина «Учение о биосфере» относится к базовой части, модуль «Учение о сфере Земли». Для освоения используются знания, умения, навыки, сформированные при изучении дисциплин: Общая экология, Экология растений, животных и микроорганизмов. Является 21 основой для последующего изучения дисциплин: Учение о гидросфере, Учение об атмосфере, Основы природопользования. Требование к результатам освоения дисциплины: Процесс освоения дисциплины направлен на формирование компетенции, ПК-5. - знать теоретические основы биогеографии, общего ресурсоведения и регионального природопользования, картографии (ПК-10); - владением знаниями в области теоретических основы геохимии и геофизики окружающей среды, основ природопользования, экономики природопользования, устойчивого развития (ПК-5). Студент, изучивший дисциплину «Учение о биосфере» должен знать: - происхождение, строение, эволюцию биосферы; - основные составляющие энергетического баланса биосферы; - основные факторы, определяющие устойчивость биосферы; - основные закономерности эволюции биосферы в прошлом; - планетарное значение живого вещества; - естественные и антропогенные факторы глобальных воздействий на биосферу. уметь: - описать биогеохимические процессы в биосферных циклах важнейши химических элементов; - предсказать возможные изменения биосферы в будущем; - находить выход из сложных экологических ситуаций. владеть навыками: - основными чертами кризисных экологических ситуаций и уметь их предсказывать; - основными навыками расчета энергетического и радиационного балансов биосферы Земли; - теоретическими основами дисциплины. Общая трудоемкость дисциплины составляет - 3 ЗЕТ . 22 Руководство по организации обучения дисциплине Приложения Приложение 1. Лекционные материалы Лекция 1,2. Учение о биосфере" В.И. Вернадского как закономерный этап развития наук XX века. Содержание: На основе наблюдений природных явлений представление о том, что живые существа взаимодействуют с внешней средой и влияют на ее изменение, возникло давно. В начале 17 века зачатки представлений о биосфере мы встречаем в трудах голландских ученых Б.Варениуса (1629-1695) и Х.Гюйгенса, а также у знаменитого французского журналиста Ж.Бюффона (1707-1788). Спустя время французский журналист Ж.Кювье (1769-1832) заметил, что живые организмы могут существовать только путем обмена веществ с внешней средой. Другие исследователи - французские химики Ж.Б.Дюма (1800-1884), Ж.Бусенго (1802-1887), немецкий химик Ю.Либих (1803-1873) выяснили значение зеленых растений в газовом обмене земного шара и роль почвенных растворов в питании растений. Многие ученые изучили взаимоотношение организмов со средой их обитания и гибели, что непосредственно предшествовало нашему современному пониманию биосферы. Ж.Б. Ламарк в своей книге "Гидрогеология" посвятил целую главу влиянию живых организмов на земную поверхность. Он писал: "в природе существует особая сила, могущественная и непрерывно действующая, которая обладает способностью образовывать сочетания, умножать их, разнообразить их... влияние живых организмов на вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его внешнюю кору, весьма значительно, потому что эти существа, бесконечно разнообразные и многочисленные, с непрерывно меняющимися поколениями, покрывают своими постепенно накапливающимися и все время отлагающимися остатками все участки поверхности земного шара". Из этих высказываний следует правильная оценка огромной геологической роли организмов и продуктов их разложения. Выдающийся натуралист и географ А.Гамбольд (17691858) в своем сочинении "Космос" дал синтез знаний того времени о Земле и Космосе и на основании этого развил идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений. Существование биосферы Земли как определенной природной системы выражается в первую очередь в круговороте энергии и веществ при участии всех живых организмов. Идея этого круговорота была изложена в книге немецкого натуралиста Я. Молешотта. А предложенное в 80-ых годах XIX века, подразделение организмов по способам питания на три группы: автотрофные, гетеротрофные и миксотрофные, немецким физиологом В.Пфеффером (1845- 1920), было крупным научным обобщением, способствующим пониманию основных процессов обмена веществ в биосфере. Начало учения о биосфере обычно связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж.Б.Ламарка (1744- 1829), который предложил термин "БИОЛОГИЯ". Определение же "БИОСФЕРА" впервые было введено австрийским геологом Э.Зюссом в 1875 году, в его работе по геологии Альп. Однако подробного освещения роли биосферы у Зюсса нет. Значительно более широкое представление о биосфере мы встречаем у В.И.Вернадского (1863- 1945). В.И. Вернадский - один из величайших ученых, основатель геохимии, биохимиии, радиогеологии и создатель научной школы. В.И.Вернадский был тонким ценителем факторов, ученым, крайне требовательным к тому, чтобы естественнонаучные гипотезы отражали объективную реальность материального мира, закономерности, связанные с физикохимическими, геологическими, биохимическими и иными материальными процессами. Его концепции всегда были отточены громадным опытом естественнонаучной, профессиональной работы. Факты о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием преимущественно биологических наук: ботаники, географии, почвоведения. В дальнейшем углубленное 23 представление о закономерных связях животными, растениями и минералами было развито В.В.Докучаевым. В 1899 году он писал: "Изучались главным образом отдельные тела, минералы, горные породы, растения и животные, и явления, отдельные стихии - огонь (вулканизм), вода, земля, воздух, в чем, повторяем, наука и достигла удивительных результатов, но не их соотношения ... А между тем именно эти соотношения, эти закономерные воздействия и составляют сущность познания естества, лучшую и высшую прелесть естествознания". Так что-же такое биосфера? Каковы ее особенности и закономерности существования? Глубоко актуальны обобщения Вернадского о биосфере - области существования жизни, живых организмов на Земле как единого образования. Иногда в его работах встречаются разночтения и противоречия, но в целом они образуют грандиозную упорядоченную структуру, своеобразное единство - учение о биосфере. Первыми услышали начала учения о биосфере студенты Сорбонны, которым Вернадский читал лекции по геохимии в 1924-32 годах. Идеи Вернадского о живом веществе и биосфере быстро нашли отклик, но лишь в узком кругу специалистов. Общественный резонанс опоздал на полвека - случай, не характерный для нашего научнотехнического века. "Среди огромной геологической литературы отсутствует связанный очерк биосферы, рассматриваемой как единое целое, как закономерное проявление механизма планеты, ее верхней области - земной коры". (В.И.Вернадский) Вернадский стал первым исследовать жизнь как единое целое, как геологически своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Вернадский подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по-видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям, участвуя в их изменении. Он первым из ученых понял, что мы всецело принадлежим биосфере - и телом, и духовной жизнью, прошлым и будущим, став органом ее самопознания и преобразования. Шаг за шагом исследуя геохимические и биогеохимические процессы, Вернадский подходит к коренным проблемам энергетики и термодинамики взаимодействия живого и костного вещества планеты и далее, углубляясь в биологическую роль человечества, сознания, трудовой деятельности, обращается к естественно - историческим закономерностям социально - экономического развития общества. Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли и Космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество - это формы, уровни организации биосферы. Лекция 3. Понятие биосферы, границы и состав биосферы Содержание: Биосфера – оболочка Земли, населенная живыми организмами (В.И. Вернадский – 1926г. определял как «область планеты, в которой существует или когдалибо существовала жизнь, и которая подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.) Биосфера – динамическая (термодинамическая) система живых и неживых компонентов, взаимодействующих между собой. Границы биосферы: Верхняя граница – расположена на высоте озонового слоя атмосферы – 20-25 км (выше живое погибает от УФ – излучения). Нижняя граница – ограничивается температурой горных пород и подземных вод (в разных участках литосферы температура 100 ˚С достигается на глубине от 1,5 до 15 км), находится на 2–3 км (максимально до 4 км) ниже поверхности суши и на 1–2 км ниже дна океана. В нефтяных месторождениях бактерии регистрируются в больших количествах на глубине 2–2,5 км. Поверхность земли – в настоящее время полностью лишена жизни лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов. Температурные пределы – для отдельных форм жизни – от практически абсолютного нуля до 180 ˚С. Пределы давления – от долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более на больших глубинах. Семена и споры растений, мелкие животные в анабиозе – могут 24 сохранять жизнеспособность в полном вакууме. Таким образом, биосфера – предельно большая экосистема земли, та ее область, которая охвачена влиянием живого вещества, включает: 1) живое вещество – совокупность живых организмов, имеющих определенную суммарную массу, химический состав и энергию; 2) косное вещество – совокупность веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют; 3) биогенное вещество – создается и перерабатывается живыми организмами – мощный источник потенциальной энергии (каустобиолиты, известняки). После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны; 4) биокосное вещество – создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других (почвы, коры выветривания, все природные воды) и др. Согласно современным взглядам для понимания функционирования биосферы не обязательно учитывать все пространство, где встречаются следы жизни. Важнее рассматривать пространство и вещества, которые находятся под контролем потребления, трансформации и продуцирования современными живыми организмами. Это ограничивает биосферу: от нескольких метров над поверхностью растительного покрова на суше или над океаном до нижнего горизонта грунтовых вод или максимального проникновения корней растений или роющих животных, из биосферы исключаются «надсферы» и «подсферы» и оставлены только террабиосфера и часть гидробиосферы. эта область включает фотический слой воды в океане. За границами остается ничтожная часть живых организмов, но находятся огромные массивы продуктов их жизнедеятельности и в атмосфере (газы, водяной пар), и в гидросфере (растворенная, взвешенная и донная органика). Лекция 4,5. Живое вещество и функции живого вещества. Содержание: Живое вещество биосферы — краеугольный камень учения о биосфере В. И. Вернадского, который акцентировал внимание на биогеохимической специфике этого образования следующим образом: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». В настоящее время описано около 300 тыс. видов растений и более 1,5 млн видов животных. Из них 93 % представлено сухопутными, а 7 % — водными видами животных. Суммарная биомасса организмов сухопутных видов образована на 99,2 % зелеными растениями (2,4-1012т) и на 0,8 % животными и микроорганизмами (0,2-1011 т). В океане, напротив, растения составляют 6,3 % (0,2 -109 т), а животные и микроорганизмы — 93,7 % (0,3 - Ю10 т) совокупной биомассы. Несмотря на то что океан покрывает более 70 % поверхности планеты, в нем содержится лишь 0,13 % биомассы всех живых существ, обитающих на Земле. Свойства и функции живого в биосфере. Живое вещество характеризуется следующими свойствами: • стремлением заполнить собой все окружающее пространство — «давление жизни» по Н.Ф.Реймерсу.; • возможностью произвольного перемещения в пространстве; • наличием специфических химических соединений, устойчивых при жизни и быстро разлагающихся после смерти; • исключительным разнообразием форм, размеров, составов, а также высокой способностью адаптироваться к условиям существования, значительно превышающим диапазон изменений в неживом (косном) веществе; • феноменально высокой скоростью протекания реакций на несколько порядков (в сотни, тысячи и даже миллионы раз) быстрее, чем в неживой природе планеты; 25 высокой скоростью обновления живого вещества — для биосферы в среднем она составляет 8 лет, причем для суши — 14 лет, а для океана, где преобладают организмы с коротким сроком жизни (например, планктон), — 33 дня. Деятельность живого вещества в биосфере в определенной степени условно можно свести к нескольким основополагающим функциям, дополняющим представление о его преобразующей биосферно-геологической деятельности. В.И.Вернадский выделял девять функций: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановительную, концентрационную и др. Деятельность живого вещества в биосфере в определенной степени условно можно свести к нескольким основополагающим функциям, дополняющим представление о его преобразующей биосферно-геологической деятельности. В.И.Вернадский выделял девять функций: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановительную, концентрационную и др. Позже классификация была несколько видоизменена (часть функций объединена, часть переименована). Наиболее современной является классификация А.В.Лапо, по которой выделяют следующие функции: энергетическую; газовую; окислительновосстановительную; концентрационную; деструктивную; транспортную; средообразующую; рассеивающую. Свойства живого вещества определяются большой концентрацией (большими запасами) энергии в нем. Физико-химическое единство живого. Существует лишь количественная разница, например, в чувствительности организмов к у-излучению. Закон физико-химического единства живого вещества имеет важное практическое значение для человека. Из него следует: нет такого физического или химического агента (абиотического фактора), который был бы гибелен для одних организмов и абсолютно безвреден для других. Разница лишь количественная — одни организмы более чувствительны, другие менее, одни в ходе отбора быстрее приспосабливаются, а другие медленнее (приспособление идет в ходе естественного отбора, т. е. за счет тех, что не смогли адаптироваться к новым условиям); • количество живого вещества биосферы в пределах рассматриваемого геологического периода есть константа — таков закон константности количества живого вещества В.И.Вернадского. И действительно, согласно закону биогенной миграции атомов, живое вещество является посредником между Солнцем и Землей. Если бы количество живого вещества колебалось, то энергетическое состояние планеты было бы непостоянно. Такое за время эволюции жизни на Земле случалось, но очень редко; • общее видовое разнообразие в биосфере (при отсутствии антропогенного вмешательства) есть константа — число нарождающихся видов в среднем равно числу вымирающих. Процесс вымирания видов был неизбежен из-за изменения условий жизни на планете. Причем вид никогда не исчезает в одиночку, он «тянет за собой» еще порядка 10 других видов, уходящих вместе с ним. На их место, согласно правилам экологического дублирования, приходят другие виды, особенно в управляющем звене экосистем — среди консументов. Поэтому во все геологические периоды массового вымирания организмов наблюдалось и бурное видообразование. • 26 Лекция 6,7, 8. Круговорот биогенных элементов Содержание: К числу наиболее важных и распространенных биогенных элементов относятся кислород, углерод, азот и фосфор. Круговорот углерода. В ходе фотосинтеза атомы углерода переходят из состава углекислого газа в состав глюкозы и других органических веществ растительных клеток. Далее они переносятся по пищевым цепям, образуя ткани всех остальных живых существ экосистемы. Однако побывать в составе клеток живых организмов всех трофических уровней удается только малому числу атомов углерода, так как на каждом уровне большинство органических молекул расщепляется в процессе клеточного дыхания для получения энергии. После этого атомы углерода поступают в абиотическую часть окружающей среды в составе углекислого газа, чем завершается один цикл и создаются предпосылки начала другого цикла. Аналогичным образом углерод возвращается в атмосферу при сжигании любых органических соединений, например древесины, сухой травы или листьев, а также ископаемого топлива. Круговорот фосфора. В природе он содержится в различных природных минералах (прежде всего в ряде горных пород) в виде неорганического фосфат-иона (РО4). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. При разрушении горных пород или выщелачивании атмосферными осадками соединения фосфора растворяются. Далее из водного раствора РО4 поглощается растениями и включается в состав их органических соединений, выступая в дальнейшем в форме «органического фосфора». По пищевым цепям фосфор последовательно переходит от растений к организмам всех трофических уровней, и аналогично углероду в каждом из организмов велика вероятность окисления при клеточном дыхании фосфорсодержащего соединения в целях получения необходимой для жизнедеятельности энергии. Если это происходит, то фосфат в составе мочи или ее аналога выводится из организма в окружающую среду, где может снова быть поглощен растениями и вновь запущен в круговорот. Круговорот азота. Главный источник азота органических соединений — молекулярный азот атмосферного воздуха, но растения не способны усвоить его в газообразном виде. Абсолютному большинству организмов а ют доступен только в составе ионов аммония или нитрата. Все естественные экосистемы полностью зависят от азотфиксирующих микроорганизмов. Важную роль в наземных экосистемах играют бобовые растения. Это семейство включает в себя огромное число представителей, от клевера, обычного для лугов и степей, до тропических деревьев и кустарников пустыни. Каждая крупная наземная экосистема имеет характерные для нее виды бобовых. Бобовые обычно первыми заселяют территорию после пожара. В водных экосистемах круговорот азота происходит аналогичным образом, причем в роли основных азотфиксаторов выступают синезеленые водоросли. Возврат азота в атмосферу есть результат деятельности бактерий-денитрификаторов, разлагающих нитраты до свободных азота и кислорода. Бактерии-денитрификаторы более разнообразны и многочисленны, чем азотфиксирующие бактерии. Лекция 9, 10. Общепланетарные и биосферные циклы Содержание: Биотический круговорот. Круговорот биологический - явление непрерывного, циклического, закономерного, но неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии и информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации – от биогеоценоза до биосферы. Геологический цикл – осуществляется за счет теплоты, выделяющейся в результате распада в недрах Земли изотопов калия, урана и тория. Процессы, протекающие на земной поверхности, — эрозия, выветривание и перенос осадков, происходят за счет энергии Солнца, трансформированной в кинетическую энергию ветра и водных потоков, а также в тепловую энергию. Биогеохимический цикл. Все химические элементы живой материи циркулируют в биосфере по характерным путям, переходя из внешней среды в организм. В каждом цикле различают две части или два фонда: 27 • резервный фонд — большая масса медленно движущихся веществ, в основном небиологический компонент; • подвижный, или обменный, фонд — меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением. Антропогенное вмешательство в биосферные процессы порой так ускоряет движение многих веществ, что их круговороты становятся значительно менее совершенными или процесс теряет цикличность. При оценке влияния деятельности человека на биогеохимические циклы важное значение имеют сравнительные объемы резервных фондов. Изменениям подвергаются в первую очередь самые малообъемные фонды. Лекция 11,12. Человек в биосфере. Содержание: Взаимосвязь истории природы и истории общества. Воздействие древнего человека на экосистемы Земли. Экологические последствия древнего земледелия и скотоводства. Антропогенная эволюция экосистем. Человек создатель особой экологической среды. Состояние и особенности эволюции живого вещества в современной биосфере. Лекция 13,14. Человек в биосфере. Содержание: Техногенез и устойчивость биосферы. Техногенная трансформация экосистем. Техногенез и геосферы планеты. Экосистемы и война. Лекция 15,16. Человек в биосфере. Основные тенденции в эволюции биосферы. Ноосфера – закономерный этап эволюции биосферы. Концепция коэволюции человека, общества и биосферы. Приложение 2. Практические занятия 2.1. Планы практических занятий Тема 1. Методологические основы «Учения о биосфере» Рассматриваемые вопросы: А) Эволюция представлений о единой картине мира. Б) В. И. Вернадский – основоположник учения о биосфере. В) Космологический смысл учения В. И. Вернадского. Тема 2. Процессы образования и разложения живого вещества и их суммарный геологический и геохимический эффекты: Рассматриваемые вопросы: А) Типы вещества в биосфере; Б) Биогеохимические принципы; В) Основные функции живого вещества в биосфере Тема 3, 4. Эволюционные изменения интегральных характеристик биосферы: А) Изменение общей массы и продуктивности; Б) Изменение энергетики биосферы; В) Изменение информационного «фонда»; Г) Эволюция биологического круговорота; Д) Саморегуляции биосферы и биосферные адаптации. Тема 5. Биологический круговорот веществ: А) Геохронология развития живых организмов; Б) Влияние эволюции живого на состав атмосферы; В) Стабилизация химизма океана; Д) Эволюция земной коры в связи с эволюцией жизни Тема 6. Выход живых организмов на сушу и ее биогенное преобразование: А) Поверхностные воды, илы, кора выветривания, водоносные горизонты как биокосные системы; Б) Возникновение и эволюция почвенного покрова; Биогеохимические и энергетические закономерности функционирования экосистем. 28 Тема 7. Периодизация в истории биосферы: А) Космические и планетарные предпосылки эволюции жизни и биосферы; Б) Периоды эволюции биосферы. Тема 8. Эволюция биосферы: А) Взаимодействие эволюции видов и эволюции биосферы; Б) Основные тенденции в эволюции биосферы; В) Ноосфера – закономерный этап эволюции биосферы. Рекомендуемая литература: 1. Вернадский В. И. Научная мысль как планетное явление. - М.: Наука, 2005. 2. Войткевич Г.В., Вронский В.А. Основы учения о биосфере. Ростов-на-Дону, "Феникс", 1996. 3. Ерёмченко О. З. Учение о биосфере : уч. пособие .- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Издат. Центр «Академия», 2006.- 240 с. 4. Косолапова А.В. Учение о биосфере. Часть 2. Биогеохимические циклы / Учебное пособие. – Воронеж: - Изд-во ВГПУ, 2007.- 48 с. 5. Будыко М.И. Глобальная экология. - М.: Мысль, 1977. 6. Вернадский В. И. Размышления натуралиста. Кн. 2. Научная мысль как планетарное явление. - М., 1977. 7. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. - М., 1989. 8. Вернадский В.И. Биосфера. - М., 1975. 9. Вернадский В.И. Живое вещество. - М., 1978. 10. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. - М., 1987. 11. Гумилев Л.Н. Энтогенез и биосфера Земли. М., 1980. 12. Лапо А.В. Следы былых биосфер. - М., 1987 Контрольная работа № 1 по теме: Методологические основы «Учения о биосфере» Вопросы: 8. Предпосылки и истоки учения В.И. Вернадского о биосфере. 9. Методологические основы «Учения о биосфере». 10. Учение В.И. Вернадского о биосфере и новое научное мировоззрение. 11. Основные фундаментальные понятия системного подхода в учении о биологических системах. 12. Специфика живого вещества. 13. Возникновение условий, необходимых для жизни. 14. Температура, давление, атмосфера и растворитель как основные критерии обитаемости. Коллоквиум №1. 17. Учение о биосфере: основные понятия и определения. 18. Феномен идей В.И. Вернадского и биогеохимические законы. 19. Структура биосферы. 20. Системные представления о строении биосферы Земли. 21. Основные свойства и функции живого вещества. 22. Закон константности количества живого вещества. 23. Правило информационной емкости. 24. Взаимодействие биосферы с геосферами Земли. 25. Биосфера - открытая неравновесная термодинамическая система. 26. Составляющие энергетического баланса биосферы. Схема преобразования солнечной энергии. 27. Радиационный баланс. 28. Тепловой баланс. 29. Глобальный биологический круговорот. 30. Круговороты кислорода, азота и углекислого газа в природе. 31. Роль и место человека в биосфере. 29 32. Круговороты основных биогенных элементов. Коллоквиум № 2. 12. Связь энергетического и водного балансов суши. 13. Влагооборот в атмосфере. 14. Океан - важнейшая часть глобальной системы жизнеобеспечения. 15. Синергетика биосферы, пределы устойчивости. Действие принципа Ле Шателье-Брауна. 16. Биогеоценоз, экологические системы. Механизмы и условия устойчивого функционирования. Динамика развития популяций живых организмов. 17. Биоразнообразие как основное условие устойчивости биосферы. 18. Процессы саморегулирования и самоочищения экологических систем. 19. Факторы пространственной локализации и неравномерности распространения жизни. 20. Разнообразие живых организмов. 21. Зональность распределения живого вещества на суше. 22. Биологическая продуктивность различных фитоценозов земного шара. Коллоквиум № 3. 9. Эволюция биосферы в условиях антропогенного пресса. 10. Ноосферное мировоззрение – альтернатива потребительскому антропоцентризму. 11. Экологическая доктрина устойчивого развития, возможности ее реализации. 12. Проблемы самоорганизации и прогрессивной эволюции неравновесных открытых систем. 13. Понятие техносферы. Экологическая обстановка в районах крупных энергетических объектов. 14. Экологическое воздействие транспортных систем. 15. Нарушение газового и теплового баланса биосферы, эрозия земель, экологическое загрязнение среды. 16. Экологические кризисы и катастрофы как нарушение общих принципов и закономерностей существования, самоорганизации и прогрессивной эволюции неравновесных открытых систем. 2.2. Методические указания к практическим занятиям 1. При подготовке к занятиям внимательно ознакомьтесь с рабочей программой дисциплины, вопросами к зачету и рекомендованной учебной литературой. 2. Ознакомьтесь с планом семинарского занятия. 3. Изучите учебный материал по рекомендованным учебным пособиям. 4. Изучив учебный материал, выпишите встретившиеся Вам новые понятия и термины. Используя учебники, энцеклопедические словари, INTERNET, и другие информационные источники раскройте их смысл. 5. Вычлените концептуальные идеи, заложенные в учебном материале, раскройте их смысл и обоснуйте. 6. Ответьте на контрольные вопросы семинарского занятия. В случае затруднений вернитесь к дополнительной литературе. 7. Обдумайте ответы на вопросы, выносимые на семинар. Используя дополнительную литературу, а также другие информационные источники, найдите примеры, подтверждающие варианты Ваших ответов. 8. Составьте опорный конспект к каждому вопросу семинара. Приложение 3. Лабораторный практикум 3.1.Задания к лабораторному практикуму 3.2.Методические указания к лабораторному практикуму Лабораторный практикум по данному курсу – не предусмотрен. 30 Приложение 4. Самостоятельная работа студентов 4.1.Задания для самостоятельной работы Методологические 12. основы «Учения о биосфере» Трудоемкость (в Вид самостоятельной работы академических часах) подготовить сообщение по теме: 4 «Кибернетические принципы организации биосферы» Методологические 13. основы «Учения о биосфере» графическое изображение структуры текста по теме: «Распределение живого вещества в Мировом океане» 6 Биосфера – глобальная графическое изображение структуры текста по 14. экосистема теме: «Распределение живого вещества на материках» Биосфера – глобальная конспектирование текста по теме: «Относительность стабильности биосферы» 15. экосистема 4 Биосфера – глобальная составление таблиц для систематизации 16. экосистема учебного материала по теме «Специфика вещественного состава живой материи » Биосфера – глобальная Подготовка схемы на тему: «Распределение 17. экосистема солнечной энергии в биосфере» 4 Биосфера – глобальная изучение информационных ресурсов и других 18. экосистема материалов по теме: «Синергетика биосферы, пределы устойчивости» Биосфера – глобальная составление конспекта по теме: 19. экосистема «Взаимодействие биосферы с геосферами Земли» Биосфера – глобальная составление конспекта по теме: «Бuocфepa 20. экосистема результат саморазвития космической материи» 4 составление плана текста по теме: «Локальное и глобальное изменения природной организованности биосферы» составление развернутого плана текста по теме: «Ноосферная концепция как основа научного управления» 2 № Наименование раздела дисциплины Биосфера и человек 21. Биосфера и человек 22. 4 2 4 4 2 4.2. Методические указания к выполнению самостоятельной работы Самостоятельная работа студентов – это: 1. - самостоятельное изучение учебной, научно-популярной литературы по темам программы (вынесенных на самостоятельное изучение), работа с другими, в том числе электронными источниками информации; 2. - подготовка к практическим занятиям; 3. - выполнение (написание и оформление) рефератов, презентаций; 4. - подготовка к итоговому тестированию. 31 Приступив к самостоятельной работе: - уясните сущность вопроса; - определите главные положения; - проработайте лекционный конспект и внести в него дополнения из учебников; - просмотрите иллюстрирующий учебный материал рисунки, схемы, графики; - сделать краткую запись в виде плана, таблицы, схемы; - выпишите в словарь новые термины. Работа над рефератом и конспектом. Реферат – краткое изложение в письменной форме или в форме публичного доклада содержания научных трудов, периодической литературы по определенной теме. Конспект - краткое изложение в письменной форме содержания научных трyдов, книг. Цель написания – научиться самостоятельно, отбирать, анализировать и обобщить материал, выявить общие закономерности биологических процессов. Для написания реферата или конспекта необходимо: выбрать тему; используя список рекомендуемой литературы; подобрать необходимые источники (монографии, сборники, периодику); составить план реферата; сделать литературный обзор материала и написать конспект; проиллюстрировать работу схемами, таблицами, графиками; сделать выводы, выразив свое отношение к изученной проблеме; оформить реферат согласно требованиям ГОСТа; учитывая замечания преподавателя, внести исправления; представить прорецензированную работу к защите и сдать преподавателю. Работа с литературными источниками. 1. Ознакомиться с имеющимися в библиотеке систематическими, алфавитными, предметными каталогами. 2. В первую очередь изучить педагогическую, методическую, научную, периодическую литературу, содержащую теоретические основы проблемы. Затем познакомиться с литературными источниками, раскрывающими более узкие и частные вопросы. 3. Детально проработать публикации (если таковые есть) преподавателей кафедры посвященной данной теме. 4. Составить собственную библиографическую картотеку. 32 Приложение 5. Контролирующие и оценочно-диагностические материалы по дисциплине 5.1. Технологическая карта дисциплины Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ Таблица Виды работ Максимальное количество баллов Модуль 1 Модуль 2 Модуль 3 Аудиторные занятия Лекции Практические занятия Самостоятельная работа Итого за работу в семестре Обобщающий контроль Итого 15 4 11 10 25 25 15 4 11 10 25 25 Итого 15 4 11 15 30 20 50 45 12 33 35 80 20 100 Оценивание аудиторной работы студентов Таблица № Наименование раздела дисциплины Максима льное количест во баллов Мод уль (атт еста ция) Посещение лекций 4 1 Контрольная работа № 1 по теме: Методологические основы «Учения о биосфере» 4 1 Формы оцениваемой работы Работа на лекциях 1 Методологические основы «Учения о биосфере» 2 Методологические основы «Учения о биосфере» 3 Биосфера – глобальная экосистема Посещение лекций 4 2 4 Биосфера – глобальная экосистема Коллоквиум №1 5 2 5 Биосфера и человек Посещение лекций 4 3 6 Биосфера и человек Коллоквиум № 2 5 3 Итоговая контрольная работа №2 20 Итого вая 8 Работа на практических (семинарских, лабораторных) занятиях Методологические основы Защита практических работ (№1-2). «Учения о биосфере» 6 1 9 Биосфера – глобальная экосистема Защита практических работ (№3-4) 6 2 10 Биосфера и человек Защита практических работ (6-8) 6 3 7 Биосфера и человек 7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов 33 Таблица 7 № Наименование раздела (темы) дисциплины 12. Методологические основы «Учения о биосфере» 13. Методологические основы «Учения о биосфере» 14. Биосфера – глобальная экосистема 15. Биосфера – глобальная экосистема 16. Биосфера – глобальная экосистема 17. Биосфера – глобальная экосистема 18. Биосфера – глобальная экосистема 19. Биосфера – глобальная экосистема 20. Биосфера – глобальная экосистема 21. Биосфера и человек 22. Биосфера и человек Максима льное Формы оцениваемой работы количест во баллов подготовить сообщение по теме: 2 «Кибернетические принципы организации биосферы» графическое изображение структуры текста по теме: «Распределение живого вещества в Мировом океане» графическое изображение структуры текста по теме: «Распределение живого вещества на материках» конспектирование текста по теме: «Относительность стабильности биосферы» составление таблиц для систематизации учебного материала по теме «Специфика вещественного состава живой материи » Подготовка схемы на тему: «Распределение солнечной энергии в биосфере» изучение информационных ресурсов и других материалов по теме: «Синергетика биосферы, пределы устойчивости» составление конспекта по теме: «Взаимодействие биосферы с геосферами Земли» составление конспекта по теме: «Бuocфepa - результат саморазвития космической материи» составление плана текста по теме: «Локальное и глобальное изменения природной организованности биосферы» составление развернутого плана текста по теме: «Ноосферная концепция как основа научного управления» 34 Модуль (аттестация) 1 3 1 3 1 2 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 5.2. Тестовые задания для текущего контроля знаний по дисциплине Тема 1.Структура биосферы. 1. Живым веществом называется 1) биомасса продуцентов, переходящая на второй уровень в цепи питания 2) совокупность всех живых организмов Земли 3) масса, образованная телами погибших организмов 4) масса минеральных веществ, образовавшаяся при разложении 2.Биокосное вещество - это 1) почва 2) вода природная 3) известняки 4) нефть. 3.Основная планетарная функция живого вещества 1) связывание и запасание солнечной энергии 2) разрушение земной коры 3) образование осадочных пород 4) окисление и восстановление Тема 2.Основные геохимические функции жизни. 1.Благодаря окислительно-восстановительной функции живого вещества 5) в почве и гидросфере образовались соли 6) поддерживается относительно постоянный газовый состав атмосферы 7) образовались горные породы 8) образовались осадочные породы 2. К газовой функции живого вещества относятся 5. выделение кислорода при фотосинтезе 6. выделение углекислого газа при выдыхании 7. восстановление серы бактериями 8. восстановление азота бактериями 3. Почва представляет собой 6. органическое вещество 7. живое вещество 8. биогенное вещество 9. косное вещество 10. биокосное вещество 4.Биосфера - это 6. экосистема 7. сообщество 8. биота 9. пленка жизни 10. географическая оболочка 5.В извлечении элементов из окружающей среды проявляется функция 5. концентрационная 6. деструктивная 7. газовая 8. энергетическая 6. Термин «биосфера» впервые употребил 5) В.И. Вернадский 6) Э.Зюсс 7) Д. Лавлок 8) Л. Маргулис 7. Атмосфера простирается вверх до … км 35 5.2 000 6.1200 7.25 8.50 8. Нижний слой атмосферы называется 5) стратосферой 6) тропосферой 7) геосферой 8) литосферой 9. Нижняя граница обитания живых существ проходит в литосфере на глубине … км 5) 4 6) 2,5 7) 1 8) 6 10. Мелкий обитатель водной взвеси 5) аэропланктон 6) планктон 7) нектон 8) нейстон 11 Атмобионты –это животные обитающие в 5) воде 6) воздушно-водной среде 7) воздушно-наземной среде 8) почве 11 Азот атмосферы включается в круговорот веществ, благодаря деятельности…. бактерий 5) нитрофицирующих 6) денитрофицирующих 7) азотфиксирующих 8) нитрофиксирующих 12. Скопления кальция и кремния в земной коре обусловлены …функцией живого вещества 5) энергетической 6) концентрационной 7) деструктивной 8) средообразующей 5.4. Вопросы к зачету 1. Основные уровни организации живой материи и их общая характеристика. 2. Биосферная роль бактерий, растений, животных и грибов. 3. Горизонтальная и вертикальная зональность Мирового океана. Абиотические факторы, определяющие распределение живого вещества в океане. 4. Две основные экологические зоны Мирового океана, с которыми связана вертикальная зональность распределения гидробионтов. 5. Три основные экологические группы Мирового океана: планктон, нектон и бенталь. 6. Круговорот жизни в Мировом океане. 7. Биомасса и биопродуктивность Мирового океана. 8. Экологические факторы, определяющие распределение живого вещества на материках. 9. Горизонтальная и вертикальная зональность распределения живого вещества на материках. 10. Биологическая продуктивность основных фитоценозов земного шара. 11. Вертикальная зональность сообществ живых организмов. 12. Пресноводные экосистемы. 13. Биоразнообразие как определяющий фактор устойчивости. 14. Циклы вещества и энергии в биосфере. 36 15. Основные источники радиационного и теплового режима атмосферы Земли. Естественная радиоактивность материала Земли. 16. Схема распределение солнечной энергии в пределах биосферы Земли. 17. Основные уравнения радиационного и энергетического баланса. 18. Глобальный круговорот вещества. 19. Основные источники энергии движения и перераспределения вещества биосферы. 20. Большой и малый круговороты воды в биосфере. 21. Источники прихода и расхода вод земного шара. 22. Биогеохимический круговорот вещества и его отличие от глобального круговорота вещества. 23. Роль продуцентов, консументов и редуцентов в биогеохимическом круговороте вещества. 24. Круговорот наиболее типичных биофильных (углерод, кислород, азот, сера, фосфор, кальций) элементов в биосфере. 25. Основные закономерности в биосфере. Законы целостности географической оболочки земли, ритмичности, зональности и азональности, Периодический закон географической зональности,полярной асимметрии. 26. Последовательность событий химической эволюции жизни. 27. Последовательность событий биологической эволюции и главные переломные моменты в эволюции органического мира. 28. Важнейшие закономерности эволюции органического мира. 29. Три главных этапа эволюции биосферы Земли. 30. Глобальные экологические проблемы. 31. Ноосфера – сфера разума. Техносфера. Переход биосферы в ноосферу. 32. Глобальные прогнозы будущего биосферы. Приложение 6. Глоссарий Биосфера (от био- и сфера) - область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин "биосфера" введен в 1875 году Э. Зюссом. взаимосвязанных живых организмов и Биоклиматология - учение о влиянии климата на живые организмы. Главные разделы: агроклиматология и биоклиматология. Биомасса - общая масса живого вещества или видов, популяций или сообщества в целом, приходящаяся на единицу поверхности или объема места обитания. Выражается в массе сырого или сухого вещества (г/м2, кг/га2, т/га и т.д.). Различают -фитомассу и Б. животных зоомассу. В наземных сообществах Б. растений превышает зоомассу. В океане преобладает зоомасса. Биогеоценоз - пространственно ограниченная природная система Окружающая среда - совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов. Природная среда (далее также - природа) - совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов. Качество среды - состояние среды, удовлетворяющее биологическим и психическим условиям проживания населения. Компоненты природной среды - земля, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный, животный мир и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство, обеспечивающие в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле. Среда окружающая - среда обитания и производственной деятельности человека, окружающий человека природный и созданный им материальный мир. Окружающая среда 37 включает природную среду и искусственную (техногенную) среду, т.е. совокупность элементов среды, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной природе (здания, сооружения и.т.п.). Сукцессия (от латинского successio-преемственность, наследование) - последовательная смена во времени одних биоценозов другими на определенном участке земной поверхности. Цветение воды - окрашивание воды вследствие массового развития некоторых макроскопических водорослей и других микроорганизмов. Цветение происходит в морях, осолонённых и пресных водоемах от массового развития в них обычно одного из видов планктонных водорослей, что связанно главным образом с определением температуры и обеспечением биогенными веществами. Цепь пищевая - перенос энергии пищи от ее источника - автотрофов (растений) - через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими. Циклы биогеохимические (биогеохимический круговорот веществ) - обмен веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий циклический характер. Термин "биогеохимические циклы" введен в 10-х годах 20 века В. И. Вернадским. Эвтрофикация - обогащение рек и озер биогенными элементами, сопровождающееся повышением продуктивности вод. Эвтрофикация может быть результатом естественного старения водоема, внесения удобрений или загрязнения сточными водами (в том числе с полей). Экология (от греческого oikos-дом, жилище, местопребывание и - логия) - наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой. Термин "экология" предложен в 1866 году Э. Геккелем. Объектами "экологии" могут быть популяции организмов, виды, сообщества экосистемы и биосфера в целом. Экосистема - единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и другие) в которой живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии. Приложение 7. Дополнительные учебно-методические материалы Примерная тематика рефератов и докладов 1. Биосфера – глобальная экосистема Земли. Границы, функции, свойства. 2. Происхождение и эволюция биосферы. 3. Состав и защитные свойства литосферы. 4. Состав и защитные свойства атмосферы. 5. Состав и защитные свойства гидросферы. 6. Живое вещество биосферы и его биогеохимические функции. 7. Энергетический и радиационный баланс биосферы. 8. Водный баланс биосферы. 9. Круговорот органического вещества. 10. Экологический механизм эволюции организмов. 11. Экологический механизм эволюции человека. 12. Глобальная проблема истощения озонового слоя. 13. Закисление природной среды 14. Радиоактивное загрязнение земной поверхности и водоемов. 15. Химическое загрязнение окружающей среды. 16. Биологическое и «генетическое» загрязнение. 17. Проблема «чистой воды». 18. Обезлесивание и истощение земельных ресурсов. 19. Загрязнение околоземного космического пространства. 20. Потеря биологического разнообразия. 38 21. В чем состоит сущность постулатов Вернадского об экосфере? 22. В чем состоит сущность постулатов Вернадского о ноосфере? 23. Что вы можете сказать о модели сознания по Гумилеву? 24. Перечислите важнейшие элементы ноосферы. 25. Перечислите важнейшие связи ноосферы. 26. Что такое функциональное сознание в системе техносферы? 27. Какие виды обратной связи в живых системах вы знаете? 28. Какие основные этапы эволюции ноосферы вы можете охарактеризовать? 29. Как вы понимаете термин «коэволюция»? 30. Что вы можете сказать о значении природного фактора в эволюции ноосферы? 31. Какова связь между зарождением человека и географической средой? 32. Почему более суровые природные условия способствовали прогрессивной эволюции человека? 39