Министерство образования и науки РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Новосибирский государственный педагогический университет»
УТВЕРЖДЕНА
Советом факультета ________________
__________________________________
________________А.Е. Просенко
(подпись)
«______»______________ 20___ г.
Обсуждена на заседании кафедры
__________________________________
Протокол № ____ от «___»________20___г.
________________ Ж.Ф. Пивоварова
(подпись)
ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
______________ «Экология организмов»
(код по УП)
(наименование дисциплины)
Специальность: ___________
Специализация: ___________
Составитель: Л.В. Факторович,
к.б.н., доцент кафедры
ботаники и экологии
Новосибирск 2011
1.1. Место курса, цели и задачи.
Курс «Экология организмов» представляет собой комплекс теоретических
и практических вопросов, характеризующих различные экологические группы
организмов, как компонентов биогеоценоза, основываясь на особенностях
строения и функционирования различных групп. Включает в себя некоторые
аспекты общей экологии и предназначен для студентов отделения «Экология».
Курс основан на знаниях, полученных слушателями в результате изучения
общей экологии и общей биологии. Специфика предлагаемого курса
заключается в обобщении и анализе материала, касающегося особенностей
места обитания и функционирования организмов в различных экосистемах.
1.1. Целью дисциплины является изучение теоретических основ экологии
организмов
и
освоение
практических
навыков
исследования
экологии
организмов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
• сформировать у студентов знания о предмете и задачах исследования
экологии организмов, ее различных направлений;
• обосновать взаимосвязь частной и общей экологии, значимость и
перспективы их развития;
• дать понятие об основных признаках строения, функционирования и
распространения каждой конкретной группы организмов;
• дать характеристики основных экологических групп организмов;
• научить,
используя
необходимую
литературу,
формулировать
и
анализировать состояние конкретных биогеоценозов в зависимости от
состава и структуры популяций организмов.
1.2. Требования к знаниям и умениям специалиста.
• уметь владеть профессиональным языком изучаемой дисциплины,
корректно выражать и аргументировано обосновывать основные
положения;
• владеть современными методами поиска, обработки и использования
информации, уметь интерпретировать и адаптировать ее;
• уметь свободно пользоваться данными различных дисциплин, т.е.
владеть навыками междисциплинарных исследований;
• владеть понятийно-категорийным аппаратом изучаемой науки;
• знать особенности функционирования ценозов и уметь использовать это
при характеристике естественных и искусственных сообществ в
регионе;
• свободно ориентироваться в любом из направлений экологии
организмов.
1.3. Принципы построения программы.
Программа построена на основных
дисциплины:
доступность,
системность,
принципах
любой
последовательность
учебной
изложения
учебного материала.
Теоретической
основой
курса
«Экология
организмов»
являются:
концепция лимитирующих факторов, учение об экологической нише, учение о
жизненных формах, концепция жизненной стратегии, основы типологии и
принципы создания экологических классификаций. Важной частью курса
является
региональный
компонент
–
изучение
особенностей
экологии
организмов Сибири.
II.
Содержание учебной дисциплины.
Дисциплина «Экология организмов» состоит из четырех основных
разделов.
Раздел 1. Основные понятия и законы аутэкологии. Понятие
экологического фактора. Классификации экологических факторов. Закон
минимума Либиха. Вспомогательные принципы закона Либиха. Закон
толерантности
Шелфорда
вспомогательные
Митчерлиха.
(правило
принципы.
Диапазоны
биологического
Закон
совокупного
толерантности.
оптимума)
действия
Экологическая
и
его
факторов
валентность
и
экологический стандарт вида. Важные лимитирующие физические факторы:
свет, температура, вода, почва, рельеф. Антропогенный стресс и токсичные
отходы как лимитирующий фактор.
Экологическая ниша. Развитие концепции ниши. Ширина ниши.
Перекрывание ниш. Ниша результирующее свойство вида и сообщества.
Основные
принципы
типологии.
Виды
типологии.
Определение
экологических классификаций.
Определение понятия экологическая группа. Связь классификаций
экологических групп с концепцией лимитирующих факторов.
Учение о жизненных формах. Понятие жизненной формы. История
развития представлений о жизненных формах. Эколого-физиономические
классификации жизненных форм. Морфолого-биологическое направление в
классификации жизненных форм.
Раздел 2. Экология микроорганизмов.
Понятие о микроорганизмах как сборной биоэкологической группе.
Основные таксоны, к которым относятся те или иные группы микроорганизмов.
Некоторые известные классификации бактерий и их характеристика. Основы
современной систематики микроорганизмов.
Вирусы как доклеточная форма жизни. Понятие о двойственной природе
вирусов. Строение и размножение вирусов. Основные типы классификаций
вирусов в связи с паразитическим образом жизни. Современные достижения
вирусологии. Экологическая характеристика вирусов.
Бактерии как архаичная и анахроничная группа живых организмов на
Земле. Строение бактериальной клетки как основа функционирования
различных
экологических
групп
микроорганизмов.
Закономерности
функционирования микробных популяций.
Архебактерии - наиболее архаичная и анахроничная группа прокариот.
Характеристика основных групп архебактерии и их роль в биосфере. Основные
доказательства древности и примитивности данной группы.
Роль микроорганизмов в биосфере. Микроорганизмы воздуха, воды и
почвы. Распределение в среде обитания. Особенности их жизнедеятельности в
воздушной среде и различных типах водоемов. Качественный состав
микроорганизмов воздушной и водной сред обитания. Почва как трехфазная
среда обитания микроорганизмов. Почвенная микрофлора. Концепции,
принципы организации и функционирования микрофлоры почвы. Адаптивные
особенности почвенной микрофлоры. Образование подстилки и плодородного
слоя почвы различных типов биогеоценозов, как результат деятельности
микроорганизмов. Влияние водно-термического режима, физико-химических
свойств почвы, климата на МО.
Метаболизм бактерий. Характеристика источников получения вещества и
энергии. Углеродный и азотный обмен. Синтез биополимеров. Анаэробные и
аэробные бактерии. Характеристика различных типов питания бактерий и их
место в биосфере. Характеристика различных типов брожения и бактерий,
которые их осуществляют. Дыхание бактерий. Характеристика автотрофных и
гетеротрофных групп бактерий. Фотосинтезирующие бактерии. Понятие об
аноксигенном
и
оксигенном
фотосинтезе.
Хемосинтез.
Характеристика
бактерий, осуществляющих аноксигенный и оксигенный фотосинтез. Типы
метаболизмов бактерий как результат биохимической эволюции. Особенности
функционирования бактерий в различных средах обитания в зависимости от
выполняемого типа питания. Круговороты основных биогенных элементов (N2,
Ог, Сг, Н2, 8, Р), миграция которых осуществляется при непосредственном
участии бактерий.
Биогеохимическая
деятельность
микроорганизмов:
рудообразование,
почвообразование, формирование состава атмосферы. Бактерии - регуляторы
газового состава атмосферы. Характеристика гидротерм суши и Мирового
океана. Газовый состав гидротерм. Бактериальная флора гидротермических
источников суши и Мирового океана и ее роль в преобразовании мантийных
газов. Кальдерные микроорганизмы. Понятие о синтрофии. Трофические
отношения внутри группы редуцентов.
Роль бактерий и актиномицетов в процессах почвообразования. Почвенные
грибы как основной компонент деструктивной флоры в биогеоценозах.
Особенности деструктивной деятельности бактерий, актиномицетов и грибов в
различных
природных
зонах.
Микроорганизмы
как
космополиты.
Специфический состав микробиальных ценозов в зависимости от
качественного и количественного состава подстилки и типа почвы различных
биогеоценозов. Сезонные и несезонные изменения численности почв.
Биотические сообщества в зональных типах почв. Географические
закономерности в распространении почвенных микроорганизмов. Участие
МО в превращении веществ и энергии в экосистемах.
Взаимоотношения микрофлоры с высшими растениями и животными.
Ризосфера: понятие, состав, факторы, от которых зависит состав и численность.
Трофические,
метабиотические
и
метаболические
(аллелохимические)
взаимоотношения микроорганизмов с другими представителями органического
мира.
Особенности
взаимоотношений
внутри
группы
почвенных
микроорганизмов.
Влияние антропогенных факторов на состав и функционирование
микрофлоры естественных экосистем. Воздействие лесных пожаров на
биологическую активность почв. Роль микроорганизмов в очистке и
загрязнении биосферы: тяжелые металлы и ферментативная активность почвы;
микроорганизмы и процессы самоочищении нефтезагрязненных почв; влияние
ПАВ на состояние почвенной микрофлоры и биодеградация его в почве.
Экологическая стратегия бактерий.
Раздел 3. Экология растений. Особенности выделения экологических
групп у низших и высших растений. Выделение экологических групп растений
по отношению к водному режиму, к свету, почвам.
Система жизненных форм К. Раункиера. Система Жизненных форм И.Г.
Серебрякова. Эволюция жизненных форм высших сосудистых растений.
Классификации жизненных форм низших растений.
Типы эколого-ценотических стратегий и фитоценотипы. Система Э.
Пианки. Система Р.Уиттекера. Система Раменского – Грайма. Жизненные
стратегии низших растений.
Экологические классификации грибов и лишайников и водорослей.
Особенности экологии растений Сибири.
Раздел 4. Экология животных.
Общая характеристика животного царства. Пути и способы действия
факторов среды на животных: прямое, косвенное, рефлекторно-сигнальное.
Регуляторы и конформисты. Адаптации этологические, физиологические,
биохимические и морфологические. Гомеостаз.
Гидро-осмотические адаптации. Роль воды в жизни животных. Источники
поступления воды и солей в организм. Метаболическая вода. Пути потерь воды.
Водно-солевой
обмен
гидробионтов.
Эври-
и
стеногалинность.
Изоосмотичность. Ионная регуляция и ее механизмы. Осмотически стабильные
организмы. Гипоосмотичность морских животных, их адаптивные проблемы.
Поддержание
гомеостаза
внутренней
среды.
Гидроадаптации
наземных
животных.
Температурные
адаптации.
Значение
температуры
для
жизнедеятельности: влияние на ход обменных процессов, интенсивность
дыхания, развитие половых желез, географическое распространение животных.
Правило Вант-Гоффа. Температура как сигнальный фактор. Правило Ортмана.
Эври-
и
стенотермность,
термофилы
и
криофилы.
Толерантность
к
экстремальным температурам и зависимость ее от географической зоны.
Энергетический баланс организма. Теплообмен между организмом и средой.
Теплопроводность как передача кинетической энергии молекул. Классификация
животных
по
гомойотермные
животных.
особенностям
организмы.
Теплокровность
пойкилотермных.
терморегуляции.
Температурные
как
Гелиотермия,
ароморфоз.
Пойкило-,
адаптации
и
гомойотермных
Температурные
хемойотермия.
гетеро-
Сезонные
адаптации
колебания
холодостойкости. Анабиоз. Механизмы тепловой смерти при высоких
температурах. Денатурация белков и их коагуляция.
Адаптации к кислороду. Аэробы и анаэробы. Дыхание как физический
процесс диффузии. Животные без органов дыхания. Перенос кислорода кровью.
Дыхательные пигменты.
Локомоция и ориентация в пространстве. Главные типы перемещения:
амебоидное, реактивное, ресничное (гребное и волнообразное), мышечное. Бег,
прыжки, скольжение, ходьба. Передвижение методом брахиации. Машущий
полет и планирование. Плавание. Форма тела как отражение способа
передвижения.
Пространственно
–
ориентационные
адаптации.
Пространственная
ориентация животных. Бионавигация. Акустическая ориентация в пространстве.
Химическая рецепция среды. Тактильная рецепция среды. Биоритмические
адаптации. Адаптации к экстремальным условиям. Трофические адаптации.
Механизмы питания и способы добычи корма. Пассивное, активное и
паразитическое питание. Спектры питания. Пищевая элективность и способы ее
расчета (формула Шорыгина).
Типы социальных организаций. Скопления животных вокруг центров
притяжения. Одиночно-семейный образ жизни. Территориально-групповой
образ жизни. Колониальные организмы. Колонии. Стаи и стада. Выгоды
общественного образа жизни: защита от хищников, “буферность” по
отношению к факторам среды, повышение эффективности размножения,
повышение выживаемости детенышей. Сезонные изменения образа жизни.
Химическая сигнализация. Тактильная коммуникация и ее специфические
особенности в разных систематических группах.
Животные и растения. Трофические отношения. Защита растений от
фитофагов.
низкорослые
Морфологические
подушки.
приспособления:
Физиологические
стелящиеся
адаптации.
формы,
Химические
приспособления. Взаимовыгодные отношения животных и растений. Зоофилия,
ее разновидности по агентам опыления (энтомо-, орнито-, малакофилия и др.).
Приспособления
растений
к
зоофилии.
Эндо-,
экзо-
и
синзоохория.
Симбиотические отношения животных и растений.
Топические отношения. Средообразующая роль растений для животных.
Животные эври- и стенотопные. Животные - обитатели открытых пространств,
дендрофильные группировки, околоводные животные. Создание микроклимата
для животных. Защитная роль растений.
Межвидовые отношения животных. Средообразующая роль животных.
Человек и животные. Уничтожение местообитаний и видов животных.
Животные в культурных ландшафтах. Синантропизация и урбанизация.
Животные – паразиты человека. Стратегия сохранения биоразнообразия.