13. Экология - Ивановский государственный университет

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан физического факультета
_____________________________
подпись
ФИО
“_____”________________200___г.
РАБОЧАЯ
ПРОГРАММА
по_______Экологиии___________________________
наименование дисциплины
для специальности____010400 ФИЗИКА____________________
номер и наименование специальности
направление 510400 ФИЗИКА
Факультет______ Физический_____________________________________
Курс_______________I____________________________________________
Кафедра________________Физиологии человека и животных___________
Семестр_________________________________________________________
Общая трудоемкость дисциплины (в часах по учебному плану дневной
формы обучения)__________________70 часов____________________
В том числе:
Лекции________________36 часов__________________
Практические (семинары)__ 0_____________________
Лабораторные занятия_______0____________________
Самостоятельная работа_____34 часов______________
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
“_____”______________________200__г.
Заведующий кафедрой,
Д.б.н.,профессор
.И.Баженов/
2
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА КУРСА
«ЭКОЛОГИЯ»
I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Данный курс в соответствие с общеобразовательным стандартом
предназначен для студентов первого курса небиологических специальностей
в свете экологизации образования. Для успешного усвоения материала
студенты должны опираться на базу знаний, которые они получили в рамках
школьных курсов биологии, химии и географии.
В ходе обучения студенты должны овладеть способностью к анализу
сложной системы взаимоотношений в природе, роли человека в биосферных
процессах, причин разбалансированности той или иной экосистемы, а так
причин как местных кризисных ситуаций, так и глобальных кризисов,
охватывающих огромные территории и планету в целом.
Цель изучения курса «Экология»: Познание экологических
закономерностей и проблемы оптимизации взаимоотношений человека со
средой.
Задачи курса:
-изучение структуры природных и искусственных экосистем;
изучение влияния абиотических и биотических факторов среды на
организмы;
- изучение закономерностей существования экосистем и биосферы;
- рассмотрение связи антропогенеза с эволюцией биосферы;
- изучение антропогенных влияний на биологические ресурсы;
- изучение антропогенных влияний на неорганические и смешанные
ресурсы;
- знакомство с основными направлениями охраны природы;
3
II. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
дисциплины «Экология»
2.1. Разделы курса
Раздел I. Предмет и задачи экологии.
Раздел II. Экосистемный уровень жизни.
Раздел III. Популяция.
Раздел IV. Среда обитания и факторы.
Раздел V. Биосфера.
Раздел VI. Биогеохимические круговороты в природе.
Раздел VII. Cоциально-прикладная экология.
2.2. Краткое содержание разделов (по темам)
Раздел I. Предмет и задачи экологии.
Тема 1.Экология как наука. Связь экологии с другими науками.
Задачи экологии. Основные разделы экологии: общая экология, социальная
экология, прикладная экология, популяционная экология человека,
аутэкология, синэкология и др. Предмет экологии. Методы экологии:
наблюдения, эксперимента, математического моделирования и др. Понятия
мониторинга, биомониторинга и биоиндикации.
Тема 2. Основные понятия экологии: окружающая среда,
окружающая природа, экосистема, геобиоциноз, биоценоз, биотоп,
сообщество, популяция, консументы, продуценты, редуценты и др.
Тема 3. Законы экологии. Американский эколог Б.Коммонер и
сформулированные им законы экологии. Основное смысл законов.
Раздел II. Экосистемный уровень жизни.
Тема 4. Структура экосистемы. Определение Экологические
системы и закономерности их существования. Классификация экосистем.
Отличительные особенности наземных и водных, простых и сложных,
естественных и искусственных экосистем. Примеры экосистем,
характеристика основных их компонентов. Принципиальная структура
наземных экосистем. Классификация живых организмов по способу питания.
Тема 5. Поток энергии в экосистеме.
Продуктивность экосистемы. Валовая первичная продуктивность. Чистая
продуктивность сообщества. Правило "десяти процентов".
Типы взаимоотношений между организмами в экосистемах.
Трофические связи, цепи и уровни. Классификация пищевых цепей. Законы
экологической пирамиды. Типы пирамид: биомассы, энергии, размера
особей, численности.
4
Тема 6. Динамика и стабильность экосистемы.
Гомеостаз экосистем. Факторы устойчивости экосистем. Понятие системы.
Классификация систем и их свойства. Положительные и отрицательные связи
в системе и их значение. Агроценозы и естественные экосистемы.
Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды.
Биологические ритмы. Климаксное состояние, первичные и вторичные
сукцессии. Специфические закономерности сукцессий.
Раздел III. Популяция.
Тема 7. Структура популяции. Определение популяции. Изоляция и
территориальность. Плотность популяции и её численность: рождаемость и
смертность.
Флуктуация
численности
популяции:
"циклические"
осцилляции.
Тема 8. Гомеостаз популяции. Динамика популяции. Основные
условия устойчивости популяции.
Раздел IV. Среда обитания и факторы.
Тема 9. Среда обитания. Понятия: среда, окружающая среда,
природная среда и факторы среды. Классификация факторов среды.
Тема 10. Закономерности действия абиотических факторов среды
на организмы. Понятие нормы реакции и диаграммы выживания.
Концепция лимитирующих факторов. "Закон" минимума Либиха. "Закон"
толерантности Шелфорда. Деление организмов на стенобиотов и эврибиотов,
на устойчивых и зависимых от факторов среды. Адаптация организмов.
Тема 11. Закономерности действия биотических факторов среды.
Типы взаимоотношений между организмами: симбиоз(мутуализм),
хищничество и паразитизм, конкуренция, комменсализм, аменсализм,
нейтрализм.
Раздел V. Биосфера.
Тема 12. Возникновение биосферы /гипотеза Опарина-Холдейна/.
Физикализм Пригожина. Понятие "биосфера". Учение о биосфере. Роль
В.И.Вернадского в становлении учения о биосфере.
Тема 13. Структура биосферы. Границы биосферы. Чем
определяются границы биосферы. Живое, неживое и биокосное вещество.
Свойства живого, его отличие от косного (неживого) вещества. Уровни
биологической организации. Основные функции живого вещества и его
значение для биосферы. Основные функции биосферы и их характеристики.
Биосфера как глобальная экосистема.
5
Тема 14. Эволюция биосферы. Основные этапы эволюции биосферы.
Биотический круговорот как основа развития биосферы. Появление
антропогенного фактора и формирование ноосферы.
Раздел VI. Биогеохимические круговороты в природе.
Тема 15. Понятие биогеохимического круговорота. Определение,
структура и основные типы биогеохимических круговоротов. Резервный и
обменный фонды. Структура биотического круговорота. Пути возврата
питательных веществ в круговорот.
Тема 16. Круговорот углерода, кислорода, азота и серы.
Круговороты СО2 и Н2О. Основные процессы, на которых базируются
данные круговороты.
Тема 17. Круговорот фосфора и второстепенных элементов.
Особенности осадочного цикла. Пути включения в круговорот: эрозия,
горообразование, осадкообразование, вулканическая деятельность и
биологический перенос.
Раздел VII. Социально-прикладная экология.
Тема 18. Содержание социально-прикладной экологии Предмет и
основные понятия. Место человека в биосфере. Отличие человека от других
живых существ биосферы.
Тема 19. Специфика окружающей человека среды. Среда человека
и её компоненты. Понятия "артеприроды", "квазиприроды", социальной
среды, материальной среды, природной среды. Специфика городской среды.
Потребности людей. Биологические потребности: тепловой комфорт,
пространственный комфорт. Социально-психологические потребности,
Экономические потребности.Элементы негативного влияния городской
среды на человека. Антропогенез и качество людей. Основные критерии
качества людей: здоровье, одаренность и воспитанность. Экологическая
ситуация и здоровье людей. Состояние среды и уровень заболеваемости.
Вещества и факторы, вызывающие различные группы заболеваний. Шумовое
загрязнение в условиях урбанизации. Опасные для организма органические и
неорганические вещества. Болезни, вызываемые нитратами и пищевыми
добавками. Нарушение круговоротов веществ в ходе человеческой
деятельности.
Тема 20. Экологические кризисы. Экологическая ниша человека.
Исторические этапы её развития. Понятие экологического кризиса, ситуации
и бедствия. Основные экологические кризисы в истории человечества. Их
особенности. Современный экологический кризис и его масштабы и
особенности. Его признаки /истощение природных ресурсов, загрязнение
окружающей среды, опустынивание, обеднение генофонда/, глобальные
6
изменения климата и т.д. “Римский клуб” и принципы взаимоотношений с
природой.
Тема 21. Демография и проблемы экологии. Демографический
взрыв. Понятия "демография", "Средний коэффициент рождаемости",
"общий коэффициент рождаемости", "общий коэффициент смертности",
"естественный
прирост
населения",
"демографический
переход",
"демографический потенциал", "демографический взрыв". Прогноз
численности населения. Причины демографического взрыва, стабилизации и
снижения численности населения. Демографические проблемы и состояние
окружающей среды. Демографические проблемы и здоровье населения.
Тема 22. Природные ресурсы и проблемы их исчерпаемости.
Понятие "техносфера". Основные компоненты техносферы.Ресурсы. Понятие
"ресурсы" и их классификация. Ресурсы экосферы. Ресурсы техносферы.
Исчерпаемые и неисчерпаемые ресурсы.Естественная классификация
ресурсов: земельные, водные, энергетические, биоресурсы и минеральные
ресурсы.
Почва. Параметры оценки земельных ресурсов. Их классификация и роль в
биосфере. Причины утраты земельных ресурсов. Проблема опустынивания и
истощения почв. Эрозия, её виды и причины. Загрязнение почв, их
классификация и источники. Пути сохранения почв и усиление их
плодородия.
Гидросфера, её роль в биосфере и техносфере. Состояние запасов пресной
воды и причины её дефицита. Водные ресурсы России. Загрязнение водной
среды, классификация и источники загрязнения. Способность водоемов к
самоочищению, способы очистки воды. Эвторификация вод. Пути решения
проблемы дефицита воды.
Топливные ресурсы энергетики как главный источник загрязнения биосферы.
Классификация
энергоресурсов:
невозобновимые,
возобновимые
(геофизические, гидроэнергия,геотермальная энергия), неисчерпаемые
(солнечная). Структура использования энергоресурсов.
Загрязнение атмосферы. Факторы, определяющие степень загрязнения
атмосферы от промышленных источников. Основные загрязнители
атмосферы. Кислотные дожди. Озоновые "дыры". Парниковый эффект и
изменение климата.
Экологические проблемы тепловой, гидроэнергетики и ядерной энергетики и
пути их решения. Альтернативные источники энергии.
Влияние человека на биологические ресурсы. Классификация природных
ресурсов. Влияние человека на биологические ресурсы. Прямое, косвенное и
смешанное влияние на животный мир и его последствия. Критерии редкого и
исчезающего видов. Основные направления охраны отдельных видов
/охраняемые территории, их виды и особенности, законодательство,
“Красные книги”, искусственное восстановление природных популяций.
Проблемы охраны растительности. Леса, их значение. Перевыруб лесов,
ущерб от пожаров и вредителей. Лекарственные, пищевые и декоративные
7
растения. Обеднение генофонда и утрата биоразнообразия. Основные
направления охраны.
Минеральные ресурсы: металлы и неметаллы. Проблема неисчерпаемости.
Тема 23. Загрязнение среды. Виды загрязнителей. Транспортные и
депонируюцие системы загрязнений. Проблема ядохимикатов. Их
классификация, механизмы проникновения, отравлений. Влияние пестицидов
на природное равновесие и здоровье людей. Проблема радиоактивного
загрязнения, радиоактивные элементы, их источники и виды. Рентген и его
биологический эквивалент. Кыштымский и Чернобыльский ядерные взрывы.
Их последствия.Цена загрязнения. Этапы переработки отходов. Стратегия
обращения с отходами и контроль над ними.
8
III. ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ
учебного курса дисциплины «Экология»
№№
п/п
Всего
часов
(общая
трудоемкость)
Наименование разделов, тем
Аудиторные занятия
лекции
семинары,
практич.
занятия
лабораторные
работы
Самостоятельная
работа
Раздел I. Предмет и задачи экологии.
1
2
3
Экология как наука.
Основные понятия экологии
Законы экологии. .
4
5
Структура экосистемы.
Поток энергии в экосистеме.
Динамика
и
стабильность
экосистемы.
1
2
1
-
-
Раздел II. Экосистемный уровень жизни.
6
1
2
1
Структура популяции.
Гомеостаз популяции
9
Среда обитания
Закономерности
действия
абиотических факторов среды
на организмы.
Закономерности
действия
биотических факторов среды.
2
Возникновение биосферы
Структура биосферы.
Эволюция биосферы.
2
2
1
11
12
13
14
-
Раздел III. Популяция.
7
8
10
-
2
1
-
Раздел IV. Среда обитания и факторы.
2
1
Раздел V. Биосфера.
Раздел VI. Биогеохимические круговороты в природе.
15
16
17
Понятие
биогеохимического
круговорота
Круговорот
углерода,
кислорода, азота и серы.
Круговорот
фосфора
и
второстепенных элементов.
1
-
2
-
1
Раздел VII. Cоциально-прикладная экология.
18
19
20
21
22
23
Содержание
социальноприкладной экологии
Специфика
окружающей
человека среды.
Экологические кризисы.
Демография
и
проблемы
экологии.
Природные
ресурсы
и
проблемы их исчерпаемости.
Загрязнение среды
ВСЕГО:
1
3
2
2
3
2
38
-
9
IV. ФОРМА ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ – зачет.
10
V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
«ЭКОЛОГИЯ»
5.1. Рекомендуемая литература (Основная)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Акимова А.И. Хаскин В.В. Экология. - М., 1998.
Воронков Н.А. Экология. Общая, социальная , прикладная. – М., 1999
Гладков В.А. и др. Охрана природы
Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. – М., 2000.
Одум Ю. Экология. Т. 1-2. – М. 1996.
Реймерс А.Ф. Экология, М., 1994
Шилов И.А. Экология. – М., 1994.
5.2. Рекомендуемая литература (Дополнительная)
1. Алексеев В.П. Очерки экологии человека. – М., «Наука», 1993.
2. Вернадский В.И. Биосфера. – М., 1975.
3. Вернадский В.И. Живое вещество. – М., 1978.
4. Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере. – М., 1994.
5. Воронков Н.А. Основы общей экологии. – М., 1997.
6. Губарева Л.И., Мизирева О.М., Чурилова Т.М. Экология человека.
Практикум. - М., 2003.
7. Коммонер Б. Замыкающий круг. – Л., 1974.
8. Лаппо А.В. Следы былых биосфер. – М., 1987.
9. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. – М., 1990.
10. Небел Б. Наука об окружающей среде. Т. 1-2. – М., 1993.
11. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек: Учебное
пособие для небиологических вузов: 2-е изд. – М., «Высшая школа», 1986.
12. Одум Ю. Основы экологии. М., “Мир”, 1975
13. Окружающая среда. Энциклопедический словарь-справочник. – М., 1993.
14. Пономарева И.Н. Общая экология. – М., 1994.
15. Пономарева И.Н. Общая экология. – М., 1994.
16. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. – М., Кн.1, 1994; Кн. 2-4,
1995.
17. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. – М., 1990.
18. Ринклефе Р. Основы общей экологии М.,”Мир”, 1979.
19. Розанов Б.Г. Основы учения об окружающей среде. – М., 1984.
20. Уиттекер Н.М. Сообщества и экосистемы. – М., 1980.
21. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. – М., 1988.
11
5.4. Примерный перечень вопросов
к зачету по курсу «Экология»
1. Связь экологии с другими науками.
2. Определение экологии.
3. Основные разделы экологии.
4. Задачи экологии.
5. Предмет экологии.
6. Методы экологии.
7. Законы экологии.
8. Соотношение понятий «окружающая среда» и «окружающая природа».
9. Определение экосистемы.
10.Классификация экосистем.
11.Структура экосистем.
12.Классификация организмов по способу питания.
13.Продуктивность экосистемы.
14.Правило «десяти процентов».
15.Поток энергии в экосистеме.
16.Классификация пищевых цепей.
17.Экологические пирамиды, их законы и типы.
18.Факторы устойчивости экосистем.
19.Теория систем. Классификация и свойства систем.
20.Значение отрицательных и положительных связей в естественных и
искусственных экосистемах
21.Принципиальные отличия агроценозов от естественных экосистем.
22.Климаксное состояние экосистемы.
23.Понятие сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии.
24.Определение популяции.
25.Плотность популяции и её численность.
26.«Волны жизни»
27.Основные условия устойчивости популяции.
28.Понятие «среда» и «экологическая ниша».
29.Факторы среды и их классификация.
30.Норма реакйии и диаграмма выживания.
31.Закономерности действия абиотических факторов.
32.Лимитирующий фактор.и совместное действие факторов.
33.Стенобиоты и эврибиоты.
34.Закономерности действия биотических факторов на организм.
35.Определение биосферы.
36.Возникновение биосферы.
37.Учение о биосфере В.И.Вернадского.
38.Границы биосферы.
39.Функции биосферы.
40.Эволюция биосферы.
41.Понятие биогеохимического круговорота.
42.Биотический круговорот.
43.Круговорот углерода.
12
44.Круговорот
водорода
и
кислорода.
45.Круговорот серы.
46.Круговорот фосфора и его особенности.
47.Круговорот второстепенных элементов.
48.Предмет и основные понятия социально-прикладной экологии.
49.Ноосфера.
50.Отличие человека от других живых существ биосферы.
51.Среда человека и её компоненты.
52.Специфика городской среды.
53.Потребности людей.
54.Экологическая ситуация и здоровье людей.
55.Нарушение круговоротов веществ в ходе хозяйственной деятельности
человека.
56.Экологическая ниша человека и её изменение в антропогенезе.
57.Понятие кризиса, ситуации и бедствия.
58.Основные экологические кризисы в истории человечества.
59.Современный экологический кризис, его масштабы и особенности.
60.«Римский клуб»
61.Демографический взрыв, его причины и последствия.
62.Демографические проблемы и здоровье населения.
63.Демографические проблемы и состояние окружающей среды.
64.Понятие «техносфера». Компоненты техносферы.
65.Ресурсы и их классификация.
66.Ресурсы экосферы и техносферы.
67.Земельные ресурсы: использование и утрата.
68.Гидросфера: способность водоемов к самоочищению, эвторификация,
дефицит воды.
69.Топливные ресурсы энергетика как главные источники загрязнения
биосферы.
70.Классификация энергоресурсов. Факторы, определяющие степень
загрязнения атмосферы.
71.Загрязнение атмосферы: кислотные дожди, озоновые «дыры»,
парниковый эффект.
72.Экологические проблемы энергетики.
73.Биологические ресурсы. Влияние человека и искусственное
восстановление природных популяций.
74.Основные напрвления охраны биоразнообразия планеты.
75.Минеральные ресурсы. Проблемы неисчерпаемости.
76.Виды загрязнителей.
77.транспортные и депонирующие системы загрязнений.
78.Проблема ядохимикатов.
79.Проблема радиоактивного загрязнения.
80.Этапы переработки отходов и контроль над ними.
Автор программы
Л.Р.Горбачева