2 - Учебно-методические комплексы

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ЗООЛОГИИ И ИХТИОЛОГИИ
О.А. Алешина
Гидробиология и водная экология
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для
студентов ЭГФ по специальности Гидрология
Тюмень 2009
О.А. Алешина.
Гидробиология и водная экология. Учебно-
методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов ЭГФ
специальности
020601.65
«Гидрология».
Тюмень:
Издательство
Тюменского государственного университета. 2009. 14 с.
Учебно-методический комплекс «Гидробиология и водная экология»
составлен
в
соответствии
с
требованиями
Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования
для студентов специальности «Гидрология». Рабочая учебная программа
включает в себя пояснительную записку, содержание дисциплины,
тематический
план
с
указанием
аудиторных
часов
и
часов
для
самостоятельной работы по темам, перечень контрольных вопросов для
самопроверки, список литературы.
Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте
ТюмГУ: Охраняемые животные Тюменской области [электронный ресурс] /
Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru, свободный.
Рекомендовано
к
электронному
изданию
Учебно-методической
комиссией биологического факультета. Одобрено Учебно-методической
секцией Ученого Совета ТюмГУ.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: С.Н. Гашев, д.б.н., профессор
РЕЦЕНЗЕНТЫ: Г.А. Петухова, д.б.н., доцент
А.А. Лящев, д.б.н., профессор
© Тюменский государственный университет, 2009
2
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_______________________ /Волосникова Л.М./
__________ _____________ 200__г.
ГИДРОБИОЛОГИЯ И ВОДНАЯ ЭКОЛОГИЯ
Учебно-методический комплекс
Рабочая учебная программа для студентов ЭГФ специальности 020601.65
«Гидрология».
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _____________________________/Алешина О.А./
«______»___________200__г.
Рассмотрено на заседании кафедры зоологии и ихтиологии «
»
протокол № «
»
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ПЕЧАТНОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем _________стр., тираж _________экз.
Зав. кафедрой ______________________________/Гашев С.Н./
«______»___________ 200__ г.
2009,
Рассмотрено на заседании УМК ТюмГу билогического факультета «
» _________ 2009,
Протокол № «
»
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ________________________/Мелентьева А.А./
«______»_____________200__ г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ_____________/Федорова С.А./
«______»_____________200__ г.
3
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_______________________ /Волосникова Л.М./
__________ _____________ 200__г.
ГИДРОБИОЛОГИЯ И ВОДНАЯ ЭКОЛОГИЯ
Учебно-методический комплекс
Рабочая учебная программа для студентов ЭГФ специальности 020601.65
«Гидрология».
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _____________________________/Алешина О.А./
«______»___________200__г.
Рассмотрено на заседании кафедры зоологии и ихтиологии «
»
протокол № «
»
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ПЕЧАТНОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем _________стр., тираж _________экз.
Зав. кафедрой ______________________________/Гашев С.Н./
«______»___________ 200__ г.
Рассмотрено на заседании УМК эколого – географического факультета «
2009, протокол № «
»
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ________________________/Ларин С.И./
«______»_____________200__ г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ_____________/Федорова С.А./
«______»_____________200__ г.
4
2009,
» _________
1. Пояснительная записка
Гидробиология
население
и
водная
гидросферы
биологические
явления
во
в
экология
-
дисциплина,
взаимосвязи
с
окружающей
водоемах,
возникающие
в
изучающая
средой
и
результате
взаимодействия живых компонентов друг с другом и с неживой природой.
Цель курса: ознакомить студентов с основами гидробиологии,
сформировать представление о структурно-функциональной организации
биоты водных экосистем, о единстве живых организмов и среды их
обитания.
Основные задачи курса:
-познакомить с основными экологическими группировками гидробионтов;
-показать основные приспособления животных к обитанию в толще воды и
на дне водоемов;
-рассмотреть пищевые взаимоотношения водных организмов;
- познакомить с особенностями развития флоры и фауны континентальных
и морских водоемов;
-раскрыть
основы
биологической
продуктивности
водоемов
и
рационального использования гидросферы.
-показать пути и формы взаимоотношений, при которых обеспечивается
оптимум
жизненных
интересов
функционирования водных экосистем;
5
человека
и
безопасность
2. Тематический план изучения дисциплины
Самосто
№
Наименование темы
Лекции
Практика ятельная
работа
1.
2.
3.
Введение
Жизненные формы
8
4
6
6
4
8
2
2
6
6
2
6
6
4
6
4
2
4
-
8
36
18
46
Основные факторы среды и
адаптации гидробионтов
Движение гидробионтов
Питание и пищевые
4.
взаимоотношения водных
организмов
5.
6.
Континентальные водоёмы и
их население
Мировой океан и его
население
6
Экологические проблемы
7.
чистой воды и охраны
водных экосистем.
Итого:
Форма контроля
Экзамен (7 семестр)
6
3. Содержание курса
Тема 1. Введение. Жизненные формы гидробионтов.
Предмет,
методы
и
задачи
гидробиологии.
Причины
появления
дисциплины. Основные направления в гидробиологии: промысловая,
санитарно-медицинская,
радиоционная
вторичноводные
техническая,
продукционная
гидробиология,
гидробиология, палеогидробиология. Первичноводные и
гидробионты. Эврибионты, стенобионты, убиквисты.
Жизненные формы гидробионтов - планктон, нектон, бентос, плейстон,
нейстон,
перифитон.
Приспособление
гидробионтов
к
различным
биотопам.
Тема 2. Основные факторы среды и адаптации гидробионтов.
Движение воды. Механико-динамические свойства грунтов. Их влияние на
распределение водного населения. Температура и
гидробионтов.
организмов
с
Температурные
активной
адаптации.
реакцией
ее роль в жизни
Взаимодействие
среды.
Свет
-
водных
эвфотическая,
мезофотическая, олигофотическая и афотическая зоны. Распределение
гидробионтов по зонам. Биолюминесценция. Растворенные и взвешенные
в воде вещества. Газы. Адаптации гидробионтов к газообмену. Соли.
Водно-солевой обмен у гидробионтов, их способность к регуляции. Звук.
Гидростатическое давление. Электричество.
Тема 3. Движение гидробионтов.
Рецепторы и ориентация движений в водной
среде. Активные и
пассивные
скорости
движения
гидробионтов.
Изменение
активного
движения: влияние температуры, давления, освещенности, концентрации
пищевых частиц. Миграции. Удержание на твердом субстрате. Плавучесть.
Тема 4. Питание и пищевые взаимоотношения гидробионтов.
7
Кормовые ресурсы, кормовая база, кормность водоемов. Особенности
питания водных животных
Эндогенное и экзогенное питание. Питание
растворенными органическими веществами (гипотеза М. Мережковского и
А.Пюттера). Питание за счет водорослей-симбионтов. Способы добывания
пищи - заглатывание, фильтрация, седиментация, пастьба, охота. Спектры
питания
и
пищевая
элективность.
Пищевая
пластичность
водных
животных. Трофические уровни и пищевые цепи. Понятия о первичной и
вторичной продукциях.
Тема 5. Континентальные водоемы и их население.
Реки. Ведущие факторы абиотической среды. Население рек. Специфика
речного планктона и бентоса. Озера. Особенности распределения
гидробионтов в биотопах. Биологическая классификация озер. Специфика
условий обитания в болотах. Флора и фауна болот. Искусственные
водоемы (водохранилища, пруды, каналы, чеки) - специфика условий
обитания и их население. Подземные и интерстициальные воды и их
население
-
троглобионты.
Временные
водоемы.
Приспособление
организмов к перенесению неблагоприятных условий.
Биоресурсы.
Аквакультура в пресных водах.
Тема 6. Мировой океан и его население.
Экологические
зоны
бентали
и
пелагиали.
Общая
характеристика
населения. Биполярное распределение животных. Грунты, водные массы
и течения. Население пелагиали, бентали и их широтное распределение.
Население разных глубин. Вертикальные миграции животных. Адаптации,
связанные с глубоководным образом жизни. Приливно-отливная зона и
адаптации гидробионтов. Население опресненных морей. Биологические
ресурсы Мирового океана и их использование. Марикультура.
Тема 7. Экологические проблемы чистой воды.
Загрязнение
водоемов.
Биологическое
самоочищение
водоемов
и
формирование качества вод. Минерализация органического вещества.
Биоседиментация и осветление воды. Биологическая детоксикация.
8
Фотосинтетическая аэрация воды. Экологические основы борьбы с
биологическими помехами. Экологические основы охраны гидросферы.
Гидробиологический мониторинг. Биологическая индикация загрязнения
водоемов.
4. Практические занятия
Тема 1. Жизненные формы гидробионтов.
Планктон. Приспособление к планктонному образу жизни: редукция
скелета (фиксированный
материал и детали скелета кальмаров и
каракатиц, крылоногие моллюски); обводнение тела (фиксированный
материал –сцифомедузы, сине-зеленые водоросли); жировые включения
(живой материал - низшие ракообразные); газовые включения (синезеленые
водоросли,
личинки
комаров
хоаборусов);
уплощение
и
образования выростов (планктонные водоросли Ceratium, Chaetoceros )
Бентос. Приспособления организмов к обитанию на дне водоемов:
прикрепленные организмы (фиксированный материал - пресноводные и
морские губки, усоногие ракообразные, мшанки, моллюски, водоросли,
кораллы); сверлящие организмы (фиксированый материал двустворчатые
моллюски Teredo, морские ежи, губки); закапывающиеся организмы
(фиксированный материал - полихеты, двустворчатые моллюски, личинки
комаров-хирономид);
животные,
обитающие
на
поверхности
грунта
(фиксированный материал - двустворчатые моллюски, морские ежи,
музейные препараты- крабы, камбалы, бычки, скаты).
Нектон. Особенности строения в сравнительном плане.
Музейные
препараты.
Тема 2. Взаимодействие гидробионтов с факторами среды.
Защитные
приспособления.
В
качестве
примера
рассматриваются
эфиппии ветвистоусых раков, геммулы губок, статобласты мшанок.
9
Соленость
воды.
Влияние
изменений
солености
на
организм
(фиксированный материал-жаброногий рачок Artemia). Стеногалинные и
эвригалинные формы (музейные препараты).
Органы дыхания. Кожное дыхание. Строение головного щита Cladocera.
Дыхание при помощи жабр (фиксированный материал – многощетинковые
черви, ракообразные - речной рак, гаммарус, двустворчатые моллюски,
личинки ручейников
и стрекоз);
дыхание атмосферным
воздухом
(фиксированный материал: жук-плавунец, личинки двукрылых насекомых
из семейств Syrphidae - крыски, Stratiomydae - львинки, Culicidae кровососущие комары).
Сезонные изменения планктона. Цикломорфоз (фиксированный материал
- коловратки, ветвистоусые раки, пирофитовая водоросль Ceratium.
Свет и суточные вертикальные миграции.
Светящиеся организмы
(музейные препараты).
Тема 3. Движение гидробионтов.
Движение при помощи антен и торакальных конечностей. Наблюдение
живых веслоногих и ветвистоусых ракообразных. Движение при помощи
коловращательного аппарата (живой материал – коловратки); реактивное
движение (фиксированный материал – гидроидные медузы); движение с
помощью ундулирующих мембран и щетинок (живой и фиксированный
материал – гребневики, турбеллярии).
Тема 4. Пищевые взаимоотношения водных организмов.
Фильтрационное
питание.
Изучение
фильтрационного
аппарата
ветвистоусых ракообразных (фиксированный материал). Седиментация
(фиксированный материал - губки, полихеты, мшанки). Детритофаги,
хищники (музейные препараты).
Тема 5. Континентальные водоемы и их население.
Знакомство с разнообразием планктонных и бентосных форм разных
континентальных водоемов (фиксированный материал - пробы, взятые из
озера, реки, болота и пруда). Нектон (музейные препараты).
10
Тема 6. Мировой океан и его население.
Основные представители морской фауны (музейные препараты рыб,
моллюсков, медуз).
5. Самостоятельная работа
Тема 1. Введение. Жизненные формы гидробионтов.
Темы рефератов. «Реактивный способ движения у водных организмов».
«Способы
увеличения
«Положительгная
и
скорости
движения
отрицательная
у
гидробионтов».
плавучесть.
Приспособления
гидробионтов». «Представители планктобентоса морских и пресных
водоемов». «Представители плейстона морских и пресных водоемов».
«Способы удержания на твердом субстрате у моллюсков и ракообразных».
«Защита от засыпания взвесью».
Тема 2. Взаимодействие гидробионтов с факторами среды
Темы рефератов. «Влияние на организмы процессов опреснения и
осолонения». «Солевой анабиоз у гидробионтов».
гидробионтов
к
дыханию
растворенным
в
«Приспособление
воде
кислородом».
«Приспособление гидробионтов к дыханию атмосферным кислородом».
«Распределение организмов по водоемам с различным рН». «Явление
цикломорфоза
у
пресноводных
беспозвоночных».
«Особенности
размножения гидробионтов в связи с температурой».
Тема 3. Движение гидробионтов.
Тема
рефератов.
«Регуляция
скорости
пассивного
погружения».
«Элементарная модель суточной вертикальной миграции». «Значение
суточных вертикальных миграций».
погружении».
«Методы
«Ориентация
исследования
11
гидробионтов при
двигательной
активности
у
гидробионтов».
«Влияние
биотических
факторов
на
двигательную
активность гидробионтов».
Тема 4.Питание и пищевые взаимоотношения гидробионтов.
Тема рефератов. «Водоросли-симбионты, как источник питания водных
животных». «РОВ в питании гидробионтов». «Количественная оценка
выборочности питания». «Пример конкуренции у водных организмов за
пищевые ресурсы». «Пример биохимического ингибирования
у водных
организмов за пищевые ресурсы».
Тема 5. Континентальные водоемы и их население.
Темы
рефератов.
«Чеки,
их
фауна
и
хозяйственное
значение».
«Временные водоемы и их биологические особенности». «Тропические
пресные озера и жизнь в них». «Жизнь в горячих источниках». «Население
ключей и ручьев». «Флора озера Байкал», «Фауна озера Байкал»,
«Гидробионты
колодезной
воды».
«Население
бассейнов
особого
химического состава», «Интерстициальные воды и жизнь в них».
Тема 6. Мировой океан и его население.
Темы рефератов. «Население опресненных морей». «Черные курильщики
и
их
население».
«Соотношение
пространственных
и
временных
масштабов биологических процессов в океане». «Свечение морских
организмов и его биологическое значение». «Особенности условий
обитания
и
население
Саргассова
моря».
«Население
льдов
Арктики».«Население льдов Антарктики».
Тема 7. Экологические проблемы чистой воды.
Тема рефератов.
«Водные
«Моллюски как биофильтры водных экосистем».
организмы,
разрушающие
12
нефть
и
нефтепродукты».
«Экологические аспекты очистки сточных вод». «Влияние метаболитов
водных животных на качество воды».
6. Контрольные вопросы.
1.Экологические зоны бентали и пелагиали озер.
2.Особенности обитания животных в подземных водах.
3.Биологическая классификация озер.
4.Нектон и его приспособления к обитанию в пелагиали.
5.Экологические группы бентоса.
6.Перифитон. Проблема борьбы с обрастанием.
7.Нейстон. Особенности условий обитания.
8.Приспособления гидробионтов к неблагоприятным условиям среды.
9.Характеристика эвритермных и стенотермных организмов.
10.Активные и пассивные фильтраторы.
11.Основные факторы определяющие продуктивность водоемов.
12.Причины вертикальных и горизонтальных миграций животных.
13.Ориентация животных в водной среде.
14.Физико-химические свойства воды и грунта.
15.Растворимые и взвешенные органические вещества.
16.Условия жизни и население пелагиали озер.
17.Реки, озера, болота и их обитатели
18.Планктон и его приспособления к жизни в пелагиали
19.Способы добывания пищи.
20.Спектры питания и пищевая элективность.
21.Структура популяций гидробионтов.
22.Динамика численности и биомасса популяций.
23.Межпопуляционные отношения в гидробиоценозах.
24.Структурные и функциональные особенности гидробиоценозов.
25.Биологические ресурсы гидросферы.
13
26.Аквакультура в пресных водах.
27.Марикультура рыб и беспозвоночных.
28.Экологические основы охраны гидросферы.
29.Основные биоценозы морей и континентальных водоемов.
30.Экологические основы жизнедеятельности гидробионтов.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Рекомендуемая литература:
А) Основная литература
1.
Биология океана /под ред. М. Е. Виноградова. Т. 1: Биологическая
структура океана. М.: Наука, 1977. 398с.
2.
Жадин В. И., Герд С. В. Реки, озера и водохранилища СССР. Их
фауна и флора. М.: Изд-во АН СССР, 1981. 581с.
3.
Кожова О. М. Введение в гидробиологию. Л.: Наука, 1989. 390с.
4.
Константинов А. С. Общая гидробиология. М.: Высш. шк., 1986. 470с.
5.
Экология водных беспозвоночных /под ред. А.В.Крылова. Нижний
Новгород, 2007. 390с.
6. Березина Н. А. Гидробиология. М.: Высш. шк., 1983. 495 с.
Б) Дополнительная литература
1.
Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л.:
Гидрометеоиздат, 1989. 147с.
2.
Гиляров С. А. Динамика планктонных ракообразных в пресных
водоемах. М.: Наука, 1991. 250с.
3.
Киселев И. А. Планктон морей и континентальных водоемов. Л.:
Наука, 1980. Т. 2. 440с.
4.
Кузнецов А. П. Экология донных сообществ Мирового океана. М.:
Наука, 1986. 311с.
5.
Протасов А. А. Пресноводный перифитон. Киев: Наукова думка, 1994.
305с.
14
6.
Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Л.: Мир, 1981. 475с.
7.
Эрхард Ж. П., Сежен Ж. Планктон. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 255с.
8.
Общие основы изучения водных экосистем /под ред. Г. Г. Винберга.
Л.: Наука, 1979. 273с.
Комулайнен С.Ф. Экология фитоперифитона малых рек Восточной
9.
Фенноскандии. Петрозаводск, 2004.171с.
10.
Шарапова
Т.А.
Зооперифитон
внутренних водоемов
Западной
Сибири. Новосибирск, 2007. 165с.
11.
Состояние экосистемы озера Неро в начале 21 века / под ред.
В.И.Лазаревой. ИБВВ РАН, М.: Наука, 2008.406с.
7.2.Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины
Занятия по дисциплине проводятся в лаборатории, оборудованной
компьютерной системой и переносным видеооборудованием. Для чтения
лекций имеется мультимедийная аудитория. В качестве наглядного
материала
используются
экспозиционный
рекомендуются
фонд.
Для
плакаты,
видеофильмы,
самостоятельной
Интернет-ресурсы:
работы
музейный
студентам
http://world-ocen.ru,
www.oceanographers.ru, www.ocean.ru и др., а также видеофильмы: 1.
Чудеса морских глубин. Часть 1-3 Эврика-фильм. 1997. 2. Д.Аттенборо.
Голубая планета. Часть 1-4. BBC WorldWide Ltd. 2001. Союз-Видео. 2002.
3. Великие события природы. Сериалы из жизни морских обитателей.
15
16