Учение о биосфере - Российский государственный аграрный

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ –
МСХА имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА»
(ФГБОУ ВПО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева)
Факультет почвоведения, агрохимии и экологии
Кафедра экологии
УТВЕРЖДАЮ:
Проректор по учебной работе
проф. ____________ В.Ф. Сторчевой
“____”______________2013_ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Модуль «Учения о сферах земли»
Модульная единица «Учение о биосфере»
для подготовки бакалавров по направлению
«Экология и природопользование»
ФГОС ВПО 3-го поколения
Направление: 022000.62 «Экология и природопользование»
Курс 2
Семестр 4
Москва, 2013
Составители: Васенев И.И., д.б.н., профессор
(ФИО, ученая степень, ученое звание)
«__» ________ 2013 г.
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Учение о
биосфере» блока Б3.Б.2.3 студентам бакалавриата очной формы обучения.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 022000.62 «Экология и природопользование», утверждённого приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «22»
декабря 2009 г. № 795, зарегистрированного в Минюсте РФ 2 февраля 2010 г.,
№ 16209
Программа обсуждена на заседании кафедры экологии.
Зав. кафедрой: Васенев И.И., д.б.н., профессор
(ФИО, ученая степень, ученое звание)
(подпись)
«__» ________ 2013 г.
Рецензент: Макаров Олег Анатольевич, д.б. н., профессор,
МГУ им. М.В. Ломоносова и
Международного университета «Дубна»
_____________
(ФИО, ученая степень, ученое звание)
(подпись)
Проверено:
Начальник отдела менеджмента
качества образования
______________ Л.А. Ефимова
(подпись)
Начальник методического отдела
______________
Л.М. Сашина
(подпись)
2
Согласовано:
Декан факультета ПАЭ Наумов В.Д., д.б.н., профессор
(ФИО, ученая степень, ученое звание
(подпись)
«__» ________ 2013 г.
Программа обсуждена на заседании Ученого совета факультета почвоведения,
агрохимии и экологии, протокол № ______
Секретарь ученого совета факультета почвоведения, агрохимии и экологии
Игнатьева С.Л., к.с-х.н, доцент
______________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание)
(подпись)
«_ _» ________ 2013 г.
Программа принята учебно-методической комиссией по направлению подготовки 022000.62 «Экология и природопользование» № ______
(направление)
Председатель учебно-методической комиссии:
И.И. Васенев, д.б. н., профессор
(ФИО, ученая степень, ученое звание)
(подпись)
__________________________________________
«__» ________ 2013 г.
Заведующий выпускающей кафедрой:
И.И. Васенев, д.б. н., профессор
____________________
(ФИО, ученая степень, ученое звание)
(подпись)
«__» _______ 2013 г.
Начальник УИТ
_______________ М.Ю. Годов
(подпись)
Отдел комплектования ЦНБ
_______________ Е.А. Комарова
(подпись)
Копия электронного варианта получена:
Начальник отдела поддержки
дистанционного обучения УИТ
______________
К.И. Ханжиян
(подпись)
3
Содержание
АННОТАЦИЯ ..................................................................................................................................... 5
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ....................................................................................... 5
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ........................................................... 6
3. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ
ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ........................................................................................................ 6
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ................................................................ 8
4.1 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЁМКОСТИ ДИСЦИПЛИНЫ ПО ВИДАМ РАБОТ ............................................ 8
4.2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ........................................................................................................ 9
4.3 ПРАКТИЧЕСКИЕ/СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ .................................................................................. 12
4.4 ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ .............................. 14
4.5 ТЕСТЫ, КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ/РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКИЕ РАБОТЫ/УЧЕБНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ РАБОТЫ/РЕФЕРАТЫ....................................................................................... 15
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ..................................................................................... 17
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ..... 18
6.1 ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И СФОРМИРОВАННОСТИ
КОМПЕТЕНЦИЙ ................................................................................................................................. 18
6.2 ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ........................................... 19
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ ............................................................................................................................... 24
7.1 ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................................ 24
7.2 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА ................................................................................................ 24
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ........................ 24
8.1 ТРЕБОВАНИЯ К АУДИТОРИЯМ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ .................................................. 24
9. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СТУДЕНТАМ ПО ОСВОЕНИЮ
ДИСЦИПЛИНЫ ............................................................................................................................... 24
ПОДГОТОВКА ПРЕЗЕНТАЦИЙ ......................................................................................................... 25
ВИДЫ И ФОРМЫ ОТРАБОТКИ ПРОПУЩЕННЫХ ЗАНЯТИЙ ............................................................ 25
10. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЯМ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ................................................................................................ 25
4
Аннотация
Дисциплина «Учение о биосфере» входит в базовую часть профессионального цикла подготовки бакалавров направления 022000.62 «Экология и
природопользование». Она ориентирована на формирование у бакалавров базовых знаний, умений и навыков по теоретическим и методическим основам
анализа современного состояния, структуры, состава, эволюции и функционирования биосферы, ее взаимодействия с другими планетарными оболочками
Земли, условий устойчивого развития биосферы как основы существования человека и жизни на Земле.
Содержание курса нацелено на выполнение основных требований государственного образовательного стандарта по направлению 022000.62 «Экология и природопользование». Трудоёмкость дисциплины – 2 зачётные единицы,
форма итогового контроля – зачет. Ведущий преподаватель – доктор биологических наук, заведующий кафедрой экологии Иван Иванович Васенев.
1. Цели освоения дисциплины
Целью дисциплины «Учение о биосфере» является выработка у бакалавров целостного представления о биосфере, истории ее происхождения и развития, современных процессов функционирования, структуре, составе, эволюции
и взаимодействии с другими планетарными оболочками Земли, формировании
условий устойчивого развития биосферы как единой универсальной среды
жизни на Земле.
Эта цель достигается путем решения следующих задач:
 приобретение систематизированных теоретических знаний о структурнофункциональной организации биосферы и практических навыков ее комплексного анализа;
 выработка умения анализировать основные экологические факторы, определяющие условия сохранения и нормального функционирования биосферы, с выделением среди них лимитирующих экологических факторов,
определяющих современные, исторические и будущие границы биосферы;
 освоение основных методов системных экологических исследований и
приобретение практических навыков работы по анализу глобальных экологических проблем и поиску перспективных путей их решения;
 развитие способностей анализировать экспериментально полученные данные по характеристике базовых показателей геосферных экологических
функций планетарных подсистем биосферы в атмосфере, гидросфере, литосфере, педосфере с оценкой проблемных экологических ситуаций, перспектив и наиболее вероятных сценариев их дальнейшего развития;
 развитие умения делать логически обоснованные выводы из анализа разноплановых данных по экологическому состоянию и функциональному
качеству базовых компонентов биосферы, с учетом точности исходных
данных и масштаба проведенных исследований.
5
2. Место дисциплины в учебном процессе
Дисциплина «Учение о биосфере» относится к базовым дисциплинам
ФГОС ВПО и входит в базовую часть профессионального цикла реализации
программы подготовки бакалавров по направлению 022000.62 «Экология и
природопользование». Содержание и структура дисциплины соответствуют
требованиям ФГОС ВПО, ООП ВПО и Учебного плана подготовки по направлению 022000.62 «Экология и природопользование».
Предшествующими курсами, на которых непосредственно базируется
дисциплина «Учение о биосфере» являются «Введение в экологию», «Общая
экология», «Учение об атмосфере», «Учение о гидросфере». Дисциплина
«Учение о биосфере» является базовым курсом для дисциплин «Анализ и основы моделирования экосистем», «Экологический мониторинг», «Основы экологической экспертизы», выполнения профильных разделов выпускных квалификационных работ.
Особенностью дисциплины является то, что она тесно взаимосвязана с
дисциплинами естественнонаучного цикла подготовки по направлению
022000.62 «Экология и природопользование» и является основополагающей
для работы в области экологического мониторинга, системного анализа и моделирования экосистем различного уровня.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
Изучение данной учебной дисциплины направлено на формирование у
обучающихся следующих компетенций:
Общенаучные компетенции:
ПК-5: Знания основ учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и
ландшафтоведении;
Компетенции в области "Экология":
ПК-8: Знания теоретических основ биогеографии, экологии животных,
растений и микроорганизмов.
Компетенции в области "Природопользование":
ПК-10: Знания теоретических основ биогеографии, общего ресурсоведения и регионального природопользования, картографии.
В результате изучения дисциплины студент должен обладать навыками:
 структурно-функционального анализа биосферы с выделением лимитирующих факторов ее нормального устойчивого функционирования во взаимодействии с другими планетарными оболочками Земли;
 анализа разноплановых данных по экологическому состоянию и функциональному качеству базовых компонентов биосферы, с учетом точности исходных данных и масштаба проведенных исследований;
 оценки базовых показателей геосферных экологических функций планетарных подсистем биосферы в атмосфере, гидросфере, литосфере, педосфере с
оценкой проблемных экологических ситуаций, перспектив и наиболее вероятных сценариев их дальнейшего развития.
6
Таблица 1
Требования к результатам освоения учебной дисциплины
№ Индекс
компеп/п тенции
Содержание компетенции
(или её части)
В результате изучения учебной дисциплины обучающиеся должны:
знать
Знать основы учения об
- основы учения о
атмосфере, о гидросфере, биосфере и ее взаимодейо биосфере и ландшафтоствии с атмосферой и
ведении
гидросферой
1
ПК-5
2
Знать теоретические основы биогеографии, экологии животных, растений и микроорганизмов;
ПК-8,
Знать теоретические осПК-10
новы биогеографии, общего ресурсоведения и
регионального природопользования, картографии
- общие теоретические
основы биогеографии,
экологии животных,
растений и микроорганизмов;
теоретические основы
биогеографии, общего
ресурсоведения и
регионального
природопользования
уметь
- анализировать
экспериментально
полученные данные по
характеристике базовых
показателей геосферных
экологических функций
планетарных подсистем
биосферы в атмосфере,
гидросфере, литосфере,
педосфере
- анализировать обобщенные экологические ниши
животных, растений и
микроорганизмов и лимитирующие экологические
факторы их развития и
функционирования в пределах биосферы и ее основных планетарных подсистем
владеть
- основными методами
структурно-функционального анализа биосферы с выделением
лимитирующих факторов ее нормального
устойчивого функционирования во взаимодействии с другими
планетарными оболочками Земли
- базовыми методами
исследований экологических ниш, биогеографии, экологии животных, растений и
микроорганизмов; общего ресурсоведения и
регионального природопользования
7
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Распределение трудоёмкости дисциплины по видам работ
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2 зач. ед. (72 часа), их распределение по видам работ представлено в таблице 2.
Таблица 2
Распределение трудоёмкости дисциплины по видам работ по семестрам
Трудоёмкость
Вид учебной работы
зач.
ед.
час.
в т.ч. по семестрам
№5
Общая трудоёмкость дисциплины по
учебному плану
72
72
0,89
32
32
лекции (Л)
0,45
16
16
практические занятия (ПЗ )
0,22
8
8
семинар (С)
0,22
8
8
Самостоятельная работа (СРС)
1,11
40
40
проработка и повторение лекционного материала, изучение рекомендованной дополнительной литературы
0,75
27
27
контрольные работы (Кр)
0,055
2
2
консультации (К)
0,055
2
2
Подготовка к зачету с оценкой
0,25
9
9
Аудиторная работа:
Вид контроля:
2
Зачет с оценкой
8
4.2 Содержание дисциплины
Таблица 3
Тематический план учебной дисциплины
Наименование разделов и тем
дисциплин (укрупнёно)
Всего
Раздел 1. Основные представления и
структурно-функциональная организация биосферы
Аудиторная
работа
Внеаудиторная
работа СР
Л
ПЗ
С
16
4
2
2
8
Раздел 2. Эволюция жизни и основные
этапы развития биосферы.
28
8
4
4
12
Раздел 3. Современное состояние
биосферы и глобальные экологические
проблемы.
19
4
2
2
11
Подготовка к зачету по всем разделам и
темам дисциплины
9
Всего за семестр
72
16
8
8
40
Итого по дисциплине
72
16
8
8
40
9
Раздел 1. Основные представления и структурно-функциональная организация биосферы
Тема 1. История развития представлений о биосфере. Параметры биосферы
Основные представления о биосфере. История развития представлений о
биосфере. Роль В.И. Вернадского в развитии учения о биосфере. Представления
В.И. Вернадского о ноосфере. Современные параметры биосферы. Биомасса биосферы и ее регулирующие функции. Границы обитания живых организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере. Взаимодействие биосферы и антропосферы.
Перспективы развития ноосферы.
Тема 2. Структурно-функциональная организация биосферы
Структурно-функциональная организация биосферы. Планетарные функции биосферы и сопряженных геосфер. Показатели биологического круговорота
в различных природных зонах, наземных и водных экосистемах. Биогеохимические циклы в биосфере. Кругооборот воды. Циклы углерода, азота и кислорода.
Энергия в биосфере. Трансформация электромагнитного излучения солнца в атмосфере. Образование органических веществ за счет энергии Солнца. Биосфера и
человек.
9
Раздел 2. Эволюция жизни и основные этапы развития биосферы
Тема 1. Теории возникновения жизни и начального развития биосферы в
архее и протерозое.
Теории возникновения жизни и начального развития биосферы. Их сравнительный анализ и доказательная база. Гипотеза биогеохимической эволюции Худякова-Опарина. Примеры ее экспериментального подтверждения и методических дискуссий. Эволюция жизни и развитие биосферы. Основные этапы развития биосферы и свойственные им экологические ограничения. Появление в архейской эре на нашей планете первых простейших живых существ. Развитие эукариотических клеток в архее и их значение в эволюции биосферы. Эволюция
биосферы в протерозое. Появление в первичной атмосфере Земли молекул свободного кислорода и «кислородная катастрофа». Постепенное выделение представителей трех царств (грибы, растения и животные) в результате эволюции эукариот в протерозое. Их эволюционные преимущества.
Тема 2. Эволюция биосферы в палеозое, выход на сушу растений и животных.
Эволюция биосферы в палеозое. Эволюционные особенности пермского,
каменноугольного, девонского, силурийского, ордовикского и кембрийского периодов. Эволюционное значение выхода на сушу растений и животных в палеозое. Появление сосудистых растений (Tracheophyta) как важнейшее эволюционное событие палеозойской эры. Анализ средообразующей роли сосудистых растений в рамках эволюции всей биосферы в палеозое. Анализ средообразующей
роли древесины и радикальная перестройка пищевых цепей в палеозое. Развитие
корневой системы как условия появления закрепленных почв и устойчивого почвенного покрова в палеозое. Экологические функции почвенного покрова и его
роль в эволюции биосферы. Взаимодействие биосферы, педосферы и атмосферы
в палеозое как мощный фактор их эволюционного развития.
Тема 3. Основные эволюционные тренды развития биосферы в периоды мезозоя.
Развитие биосферы в мезозое. Масштабы гибели живых организмов в результате массового пермского вымирания на границе палеозоя и мезозоя. Причины чередования длительных парниковых и ледниковых периодов в в палеозое и
мезозое. Резкое глобальное потепление и разогрев Земли как возможная предпосылка массового пермского вымирания биоты. Уроки прошлого при анализе современных глобальных изменений климата и биосферы. Теплокровность как
мощный фактор развития биологического разнообразия и биосферы. Эволюция
позвоночных в триасовом, юрском и меловом периодах мезозоя. Причины постепенного исчезновения динозавров и преобладания относительно некрупных животных в начале мезозоя. Появление животных и растений, широко распространенных в современной биосфере. Эволюционные преимущества покрытосеменных и цветковых растений. Их роль в развитии биологического разнообразия и
10
биосферы. Эволюционные преимущества млекопитающих и птиц. Примеры коэволюции.
Тема 4. Формирование современной биосферы Земли в кайнозойскую эру ее
развития.
Формирование современной биосферы Земли в кайнозойскую эру. Эволюционные тренды биосферы четвертичного периода и голоцена. Особенности антропоцена как современного периода развития биосферы. Основные тренды и
факторы современной эволюции биосферы. Биологические ресурсы, продуктивность биосферы и закономерности их пространственно-временной изменчивости.
Раздел 3. Современное состояние биосферы и глобальные экологические
проблемы
Тема 1. Современное состояние и функционирование зональных экосистем
биосферы.
Основные экологические и экономические вызовы XXI века: глобальные
изменения климата, экономических условий и технологий. Прогнозная оценка их
влияния на сельское хозяйство и развитие сельских территорий. Анализ основных экологических и агроэкологических рисков землепользования. Развитие методологии смарт-систем сельского хозяйства, климатически адаптированных и
экологически сбалансированных к условиям конкретного региона и ландшафта.
Тема 2. Глобальные, региональные экологические проблемы и приоритетные задачи охраны современной биосферы.
Основные показатели качества жизни и функционирования биосферы и ее
региональных экосистем. Пространственная дифференциация и временная изменчивость запасов качественной пресной воды как фактора биологического разнообразия и развития биосферы. Пространственная дифференциация и временная
изменчивость качества земельных ресурсов как базового компонента наземных
экосистем биосферы. Основные глобальные экологические проблемы. Региональные экологические проблемы. Предупреждение проблемных экологических
ситуаций. Регулирующая роль мирового океана и криосферы в современном состоянии и эволюции биосферы. Международное сотрудничество в области охраны биологического разнообразия и биосферы. Международные конвенции и природоохранные организации. Экологическая регламентация сохранения биосферных функций почв в рамках Европейского и Российского законодательства.
11
4.3 Практические/семинарские занятия
Таблица 4
Содержание практических/семинарских занятий и контрольных
мероприятий
№
п/п
№ раздела
№ и название практических/
семинарских занятий с
указанием контрольных
мероприятий
Вид
контрольного
мероприятия
Колво
часов
Раздел 1. Основные представления и структурно-функциональная
организация биосферы
1.
2.
Тема 1 История
развития представлений о биосфере.
Параметры биосферы
Семинар №1.
2
Биомасса биосферы и ее регулирующие функции. Взаимодействие биосферы и антропосферы. Перспективы
развития ноосферы.
Обсуждение вопросов семинара, с оценкой
активности магистрантов.
Письменный
тест.
Тема 2 СтруктурПрактическое занятие № 1.
но-функциональная
Сравнительный анализ
организация биоосновных показателей биолосферы
гического круговорота в различных природных зонах,
наземных и водных экосистемах.
Работа на компьютере и/,или
с отчетными
формами, заполнение отчетных форм
по задаче.
2
Раздел 2. Эволюция жизни и основные этапы развития биосферы
3
Тема 1. Теории
возникновения
жизни и начального
развития биосферы
в архее и протерозое
Семинар №1.
Обсуждение
вопросов семиОсновные этапы развития
биосферы и свойственные им нара, с оценкой
экологические ограничения. активности магистрантов.
Тест.
2
4
Тема 2 Эволюция
биосферы в палеозое, выход на сушу
растений и животных
Практическое занятие № 1.
Работа на комАнализ экологических функ- пьютере и/,или
ций почвенного покрова и его
с отчетными
роль в эволюции биосферы.
формами, заполнение отчетных форм
по задаче, ответ
на вопросы.
2
12
№
п/п
№ раздела
№ и название практических/
семинарских занятий с
указанием контрольных
мероприятий
Вид
контрольного
мероприятия
Колво
часов
5
Тема 3. Основные
Семинар № 2.
Обсуждение
эволюционные
Причины чередования дли- вопросов семитренды развития
тельных парниковых и ледни- нара, с оценкой
биосферы в перио- ковых периодов в в палеозое и активности мады мезозоя
гистрантов.
мезозое. Уроки прошлого при
Тест.
анализе современных глобальных изменений климата и
биосферы.
2
6.
Тема 4. ФормироПрактическое занятие № 2.
Работа на комвание современной Анализ антропоцена как со- пьютере и/,или
биосферы Земли в временного периода развития
с отчетными
кайнозойскую эру биосферы. Основные тренды и формами, заее развития
факторы современной эволюполнение отции биосферы.
четных форм
по задаче, ответ
на вопросы.
2
Раздел 3. Современное состояние биосферы и глобальные экологические проблемы
7
Тема 1. Современное состояние и
функционирование
зональных экосистем биосферы
Семинар № 1. Развитие метоОбсуждение
дологии смарт-систем сель- вопросов семиского хозяйства, климатически нара, с оценкой
адаптированных и экологиче- активности маски сбалансированных к услогистрантов.
виям конкретного региона и
Письменный
ландшафта.
тест.
2
8
Тема 2. ГлобальПрактическое занятие № 1.
Работа на комные, региональные
Сравнительно-географипьютере и/,или
экологические про- ческий анализ региональных
с отчетными
блемы и приоритет- и локальных особенностей
формами, заные задачи охраны пространственной дифференполнение отсовременной биоциации и временной изменчетных форм
сферы
чивости качества земельных по задаче, ответ
ресурсов как базового компона вопросы.
нента наземных экосистем
биосферы.
2
13
4.4 Перечень вопросов для самостоятельного изучения дисциплины
Таблица 5
Перечень вопросов для самостоятельного изучения дисциплины
№
п/п
№ раздела и темы
Перечень рассматриваемых вопросов для
самостоятельного изучения
Кол-во
часов
Раздел 1. Основные представления и структурно-функциональная организация биосферы
1.
2.
Тема 1 История раз- Роль В.И. Вернадского в развитии учения о
вития представлений биосфере. Представления В.И. Вернадского о
о биосфере. Парамет- ноосфере.
ры биосферы
4
Тема 2. Структурнофункциональная организация биосферы
4
Трансформация электромагнитного излучения
солнца в атмосфере. Образование органических веществ за счет энергии Солнца.
Раздел 2. Эволюция жизни и основные этапы развития биосферы
1.
2.
3.
3.
Тема 1 Теории возникновения жизни и
начального развития
биосферы в архее и
протерозое
Постепенное выделение представителей трех
царств (грибы, растения и животные) в результате эволюции эукариот в протерозое. Их
эволюционные преимущества.
Тема 2. Эволюция
Взаимодействие биосферы, педосферы и атбиосферы в палеозое, мосферы в палеозое как мощный фактор их
выход на сушу расте- эволюционного развития.
ний и животных
Тема 3. Основные
эволюционные тренды развития биосферы в периоды мезозоя
Эволюционные преимущества покрытосеменных и цветковых растений. Их роль в развитии биологического разнообразия и биосферы. Эволюционные преимущества млекопитающих и птиц. Примеры коэволюции.
Тема 4. Формирование современной
биосферы Земли в
кайнозойскую эру ее
развития
Биологические ресурсы, продуктивность биосферы и закономерности их пространственновременной изменчивости.
3
3
3
3
Раздел 3. Современное состояние биосферы и глобальные экологические
проблемы
1.
Тема 1 Современное
Анализ основных экологических и агроэколо-
5
14
№
п/п
№ раздела и темы
Перечень рассматриваемых вопросов для
самостоятельного изучения
Кол-во
часов
состояние и функцио- гических рисков землепользования.
нирование зональных
экосистем биосферы
2.
Тема 2. Глобальные,
региональные экологические проблемы и
приоритетные задачи
охраны современной
биосферы
Международное сотрудничество в области
охраны биологического разнообразия и биосферы. Международные конвенции и природоохранные организации.
ВСЕГО
6
31
4.5 Тесты, контрольные работы/расчётно-графические работы/учебноисследовательские работы/рефераты
Текущая аттестация студентов – оценка знаний и умений проводится на
каждом занятии:
 на лекционных занятиях – с помощью письменных экспресс-ответов на вопросы по лекционному курсу,
 на практических занятиях – с помощью выполнения заданий своего варианта и письменных ответов на контрольные вопросы и оформлении результатов работы в виде краткого отчета,
 на семинарском занятии – с помощью письменного реферата по теме семинара, помогающего выбрать методы анализа данных.
Примеры Тестов:
1. Кто первым предложил термин «биосфера»?
a) Э. Реклю
б) Э. Зюсс
в) В.И. Вернадский
г) Р. Линдеман
2. Кто является создателем фундаментального учения о биосфере?
a) Э. Реклю
б) Э. Зюсс
в) В.И. Вернадский
г) Р. Линдеман
3. Кто впервые обосновал «трофико-динамический» подход к изучению экосистем?
a) Э. Реклю
б) Э. Зюсс
в) В.И. Вернадский
г) Р. Линдеман
4. Кто является создателем современной биогеохимии?
a) Э. Реклю
б) Э. Зюсс
в) В.И. Вернадский
г) Р. Линдеман
5. Кто ввел понятие изотерм и обосновал законы горизонтальной зональности и
вертикальной поясности в распространении растений?
a) А. Гумбольт
б) К.Ф. Рулье
в) Н.А. Северцев
г) В.В. Докучаев
15
6. Какой тип лесного биогеоценоза характеризуется максимальной скоростью
прироста биомассы?
a) абсолютно разновозрастный
б) условно разновозрастный
в) спелый
г) молодой
7. Чему не способствует ярусность биоценозов?
a) возрастанию биомассы
б) повышению КПД ФАР
в) усилению конкуренции
г) структурированию экосистемы
8. Каким видом энергетических пирамид отражается состояние большинства
водных экосистем?
a) прямым
б) косвенным
в) обратным
г) инверсионным
9. Каким видом энергетических пирамид отражается состояние летней степной
экосистемы?
a) прямым
б) косвенным
в) обратным
г) инверсионным
10.Какой уровень замкнутости циклов водоснабжения имеет большинство современных городских систем водоснабжения?
a) 70%
б) 90%
в) 95 %
г) 99 %
Примерные вопросы к контрольной работе:
1. Проанализируйте средообразующую роль сосудистых растений в рамках эволюции всей биосферы в палеозое..
2. Проанализируйте средообразующую роль древесины и радикальные перестройки пищевых цепей в палеозое.
3. Оцените масштабы, причины и характер гибели живых организмов в результате массового пермского вымирания на границе палеозоя и мезозоя.
4. Рассмотрите эволюционные тренды биосферы четвертичного периода и голоцена.
5. Объясните эволюционные преимущества покрытосеменных и цветковых растений. Их роль в развитии биологического разнообразия и биосферы..
6. Предложите основные причины массового вымирания биоты в палеозое..
7. Проанализируйте уроки прошлого при анализе современных глобальных изменений климата и биосферы.
8. Проанализируйте пространственную дифференциацию и временную изменчивость запасов качественной пресной воды как фактора биологического разнообразия и развития биосферы.
9. Рассмотрите региональные экологические проблемы Европы и их взаимосвязь
с глобальными изменениями климата и биосферы.
16
10. Проанализируйте современное состояние наземных бореальных экосистем
биосферы. Современные тренды их развития и последействие для эволюции
биосферы.
Образовательные технологии
Таблица 6
Применение активных и интерактивных образовательных технологий
№
п/п
Наименование используемых
активных и интерактивных
образовательных технологий
Тема и форма занятия
Кол-во
часов
Раздел 1. Основные представления и структурно-функциональная организация биосферы
1.
2.
Тема 1 История развития пред- Л
ставлений о биосфере. Параметры биосферы
Лекция-визуализация
2
Тема 2. Структурно-функцио- Л+
нальная организация биосферы ПЗ
Лекция-визуализация, работа в компьютерном клас.
4
Раздел 2. Эволюция жизни и основные этапы развития биосферы
1.
2.
3.
3.
Тема 1. Теории возникновения Л
жизни и начального развития
биосферы в архее и протерозое
Лекция-визуализация, работа в компьютерном
классе
2
Тема 2. Эволюция биосферы в
палеозое, выход на сушу растений и животных
Лекция-визуализация, работа в компьютерном
классе
4
Тема 3. Основные эволюцион- Л
ные тренды развития биосферы
в периоды мезозоя
Лекция-визуализация, работа в компьютерном
классе
2
Тема 4. Формирование современной биосферы Земли в кайнозойскую эру ее развития
Лекция-визуализация, работа в компьютерном
классе
4
Л+
ПЗ
Л+
ПЗ
Раздел 3. Современное состояние биосферы и глобальные экологические
проблемы
1. Тема 1. Современное состояние Л
Лекция-визуализация, раи функционирование зональных
бота в компьютерном
2
экосистем биосферы
классе
2.
Тема 2. Глобальные, региональные экологические проблемы и приоритетные задачи
Л+
ПЗ
Лекция-визуализация, работа в компьютерном
классе
4
17
№
п/п
Наименование используемых
активных и интерактивных
образовательных технологий
Тема и форма занятия
Кол-во
часов
охраны современной биосферы
Всего:
24
Общее количество часов аудиторных занятий, проведённых с применением
активных и интерактивных образовательных технологий составляет 24 часов
(75% от аудиторных занятий по дисциплине).
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
6.1 Оценочные средства текущего контроля успеваемости и
сформированности компетенций
Для оценки работы студента по дисциплине в целом используется следующая балльная структура оценки и шкала оценок:
Посещение лекций – 3 балла * 8= 24 балла
Посещение практических занятий и семинаров – 2 балла * 8= 16 баллов
Работа на семинаре – до 5 баллов
Тестирование – 1 балл*10 =10 баллов (усреднение по разделам)
Контрольная работа – 20 баллов
Заключительный тест – 2 балла*20 =40 баллов
Баллы за сданные отчеты (ответы в письменных отчетах и опрос) рассчитываются в зависимости от недели от начала темы, таким образов студенты поощряются сдавать все виды работ во время.
Таблица 7
Количество баллов в зависимости от недели от начала занятий.
Вид работы
Неделя от начала занятий
1-3
4
5
6
7
8
9
Р1-ПЗ 1
10
10
10
5
5
5
0
Р2-ПЗ 1
15
15
10
10
5
5
0
Р2-ПЗ 2
10
10
10
5
5
5
0
Р3-ПЗ 1
15
15
10
10
5
5
0
Максимальная сумма балов: Smax=24+16+5*4+3*10+20+50+2*15+2*10=200
Требования к экзамену:
18
В конце семестра набранные студентом баллы суммируются, и принимается решение о допуске студента к итоговому контролю (зачету с оценкой) или освобождению от его сдачи.
Система рейтингового учёта знаний и навыков бакалавров
Максимальная
сумма баллов
Оценка
Не допущен к зачету с оценкой
200
Менее 120
Допущен к зачету
120-200
Студенты, набравшие 170-200 баллов, получают оценку «отлично» без
процедуры заключительного зачета, на основании отличной работы в течение
семестра и хороших результатов теста:
Неудовлетворительно Удовлетворительно
менее 120
120-149
Хорошо
Отлично
150-169
170-200
6.2 Примерный перечень вопросов к зачету с оценкой по дисциплине
1. Основные представления о биосфере. История развития представлений о
биосфере.
2. Роль В.И. Вернадского в развитии учения о биосфере. Представления В.И.
Вернадского о ноосфере.
3. Современные параметры биосферы. Границы обитания живых организмов в
атмосфере, гидросфере и литосфере.
4. Структурно-функциональная организация биосферы. Планетарные функции биосферы и сопряженных геосфер.
5. Биомасса биосферы. Показатели биологического круговорота в различных
природных зонах, наземных и водных экосистемах.
6. Биогеохимические циклы в биосфере. Кругооборот воды. Циклы углерода,
азота и кислорода.
7. Энергия в биосфере. Трансформация электромагнитного излучения солнца в
атмосфере. Образование органических веществ за счет энергии Солнца.
8. Биосфера и человек. Взаимодействие биосферы и антропосферы. Перспективы развития ноосферы.
9. Биосфера и глобальные экологические проблемы. Международное сотрудничество в области охраны природы.
10. Биосферные заповедники и сохранение биологического разнообразия. Глобальные и региональные системы экологического мониторинга.
11. Антропогенное опустынивание как глобальная экологическая проблема.
Масштабы проявления и пути решения проблемы.
12. Озоновые дыры как глобальная экологическая проблема. Масштабы прояв19
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
ления и пути решения проблемы.
Глобальные изменения (потепление) как глобальная экологическая проблема. Масштабы проявления и пути решения проблемы.
Загрязнение океана как глобальная экологическая проблема. Масштабы проявления и пути решения проблемы.
Истощение пресных водных ресурсов как глобальная экологическая проблема. Масштабы проявления и пути решения проблемы.
Истощение биологических ресурсов как глобальная экологическая проблема.
Неомальтузианство. Масштабы проявления и пути решения проблемы.
Биосфера и экосистемы. Биогенные, органогенные и биокосные экосистемы.
Их примеры и биосферные функции.
Понятие биогеоценоза. Позиция и функции биогеоценозов в структурной организации биосферы.
Структурная организация антропосферы как части биосферы. Агросфера и
техносфера. Основные варианты их экосистем и биосферные функции.
Теории возникновения жизни и начального развития биосферы. Их сравнительный анализ и доказательная база.
Гипотеза биогеохимической эволюции Худякова-Опарина. Примеры ее экспериментального подтверждения и методических дискуссий.
Эволюция жизни и развитие биосферы. Основные этапы развития биосферы
и свойственные им экологические ограничения.
История развития вселенной и солнечной системы. Формирование Земли и
предпосылок для развития на ней биосферы.
Догеологический этап развития Земли. Появление первичной атмосферы и
гидросферы как условий для развития биосферы.
Строение современной атмосферы Земли как условие развития на ней живых
организмов.
Сравнительный анализ состава первичной и современной атмосферы на Земле с точки зрения экологических ограничений для развития на ней живых
организмов.
Появление в архейской эре на нашей планете первых простейших живых
существ.
Структурно-функциональные особенности прокариотов (бактерий и синезеленых водорослей). Их развитие в архейской эре.
Развитие эукариотических клеток в архее и их значение в эволюции биосферы.
Эволюция биосферы в протерозое. Появление в первичной атмосфере Земли
молекул свободного кислорода и «кислородная катастрофа».
«Точка Пастера», условия и последствия ее прохождения в рамках развития
биосферы в протерозое.
Постепенное выделение представителей трех царств (грибы, растения и животные) в результате эволюции эукариот в протерозое. Их эволюционные
20
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
преимущества.
Существующее видовое разнообразие прокариот и представителей трех
царств эукариот (грибы, растения и животные).
Эволюция биосферы в палеозое. Эволюционные особенности пермского, каменноугольного, девонского, силурийского, ордовикского и кембрийского
периодов.
Эволюционное значение выхода на сушу растений и животных в палеозое.
«Скелетная революция» животных в начале палеозоя и ее значение для эволюции биосферы.
Харовые и мохообразные первопроходцы приливно-отливных зон и первичных наземных экосистем суши.
Появление сосудистых растений (Tracheophyta) как важнейшее эволюционное событие палеозойской эры.
Анализ средообразующей роли сосудистых растений в рамках эволюции
всей биосферы в палеозое.
Анализ средообразующей роли древесины и радикальная перестройка пищевых цепей в палеозое.
Развитие корневой системы как условия появления закрепленных почв и
устойчивого почвенного покрова в палеозое.
Экологические функции почвенного покрова и его роль в эволюции биосферы.
Биологическое разнообразие каменноугольного периода палеозоя и характерные для него условия разложения биологических остатков. Палеореконструкция биоты каменноугольного периода по ее ископаемым отпечаткам и
останцам.
Взаимодействие биосферы, педосферы и атмосферы в палеозое как мощный
фактор их эволюционного развития.
Основные причины массового вымирания биоты в палеозое. Массовое пермское вымирание (252-250 млн. лет назад).
Масштабы гибели живых организмов в результате массового пермского вымирания на границе палеозоя и мезозоя.
Резкое глобальное потепление и разогрев Земли как возможная предпосылка
массового пермского вымирания биоты. Уроки прошлого при анализе современных глобальных изменений климата и биосферы.
Метеоритные гипотезы катастрофических изменений в эволюции биоты и
биосферы на Земле. Их обсуждение, сильные и слабые стороны возможных
доказательств.
Влияние усиления вулканической деятельности на Земле на массовое пермское вымирание стало следствием. Трапповый магматизм и его парниковый
эффект.
Развитие биосферы в мезозое. Теплокровность как мощный фактор развития
21
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
биологического разнообразия и биосферы.
Причины чередования длительных парниковых и ледниковых периодов в в
палеозое и мезозое.
Причины постепенного исчезновения динозавров и преобладания относительно некрупных животных в начале мезозоя.
Эволюция позвоночных в триасовом, юрском и меловом периодах мезозоя.
Появление животных и растений, широко распространенных в современной
биосфере.
Эволюционные преимущества покрытосеменных и цветковых растений. Их
роль в развитии биологического разнообразия и биосферы. Примеры коэволюции.
Эволюционные преимущества млекопитающих и птиц. Изменение строения
конечностей и челюстей, развитие челюстной мускулатуры.
Формирование современной биосферы Земли в кайнозойскую эру ее развития.
Эволюционные тренды биосферы четвертичного периода и голоцена.
Особенности антропоцена как современного периода развития биосферы.
Основные тренды и факторы современной эволюции биосферы.
Основные лимитирующие экологические факторы устойчивого функционирования современной биосферы.
Биологические ресурсы, продуктивность биосферы и закономерности их
пространственно-временной изменчивости.
Основные показатели качества жизни и функционирования биосферы и ее
региональных экосистем.
Пространственная дифференциация и временная изменчивость запасов качественной пресной воды как фактора биологического разнообразия и развития биосферы.
Пространственная дифференциация и временная изменчивость качества земельных ресурсов как базового компонента наземных экосистем биосферы.
Регулирующая роль мирового океана и криосферы в современном состоянии
и эволюции биосферы.
Современное состояние наземных бореальных экосистем биосферы. Современные тренды их развития и последействие для эволюции биосферы.
Современное состояние наземных суббореальных экосистем биосферы. Современные тренды их развития и последействие для эволюции биосферы.
Современное состояние наземных субтропических экосистем биосферы. Современные тренды их развития и последействие для эволюции биосферы.
Современное состояние наземных тропических экосистем биосферы. Современные тренды их развития и последействие для эволюции биосферы.
Современное состояние приполярных экосистем биосферы. Современные
тренды их развития и последействие для эволюции биосферы.
22
70. Региональные экологические проблемы Европы и их взаимосвязь с глобальными изменениями климата и биосферы.
71. Региональные экологические проблемы Центральной и Юго-Восточной Азии
и их взаимосвязь с глобальными изменениями климата и биосферы.
72. Региональные экологические проблемы Передней Азии и Средиземноморья,
их взаимосвязь с глобальными изменениями климата и биосферы.
73. Региональные экологические проблемы Северной Америки и их взаимосвязь
с глобальными изменениями климата и биосферы.
74. Региональные экологические проблемы Латинской Америки и их взаимосвязь с глобальными изменениями климата и биосферы.
75. Региональные экологические проблемы Центральной и Южной Африки, их
взаимосвязь с глобальными изменениями климата и биосферы.
76. Региональные экологические проблемы Австралии и Океании, их взаимосвязь с глобальными изменениями климата и биосферы.
77. Региональные экологические проблемы Арктики и Антарктиды, их взаимосвязь с глобальными изменениями климата и биосферы.
78. Международное сотрудничество в области охраны биологического разнообразия и биосферы. Международные конвенции и природоохранные организации.
79. Экологическая регламентация сохранения биосферных функций почв в рамках Европейского и Российского законодательства.
80. Экологическая регламентация сохранения средорегулирующих функций лесов в рамках Европейского и Российского законодательства.
81. Экологическая регламентация воздействия сельского хозяйства на биологическое разнообразие и биосферу в рамках Европейского и Российского законодательства.
82. Экологическая регламентация воздействия промышленности на биологическое разнообразие и биосферу в рамках Европейского и Российского законодательства.
83. Экологическая регламентация воздействия транспорта на биологическое
разнообразие и биосферу в рамках Европейского и Российского законодательства.
84. Экологическая регламентация воздействия энергетики на биологическое разнообразие и биосферу в рамках Европейского и Российского законодательства.
85. Экологическая регламентация воздействия городского хозяйства на биологическое разнообразие и биосферу в рамках Европейского и Российского законодательства.
23
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.1 Основная литература
1. Основы учения о биосфере / В. Б. Голуб, О. П. Негробов, В. А. Соболева .—
Воронеж : Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2012 .— 143 с.
2. Биоразнообразие: учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования, обучающихся по направлению подготовки "Экология и
природопользование" / А.К. Бродский. - Москва : Академия, 2012. - 206 с.
3. Устойчивое развитие. Учебное пособие. / Миркин Б. М., Наумова Л. Г. - Уфа:
РИЦ Баш ГУ, 2009. — 148 с.
7.2 Дополнительная литература
1. Биологическая экология [Текст] : теория и практика: учебник для студентов
высших учебных заведений, обучающихся по экологическим специальностям
/ А.С. Степановских. - Москва : ЮНИТИ, 20012. - 642 с.
2. Оценка воздействия на окружающую среду : учеб. пособие / Э.А. Довлетярова, И.И. Васенев – М.: РУДН, 2008, 136 с.
7.3 Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
Internet-ресурсы:
1. https://engineering.purdue.edu/~biehl/MultiSpec/index.html
2. http://solim.geography.wisc.edu/
3. http://www.elibrary.ru/ - электронная научная база
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
8.1 Требования к аудиториям для проведения занятий
Лекционные аудитории, оборудованные для проведения интерактивных
лекций: видеопроектор, экран настенный, др. оборудование. Для практических
занятий необходим компьютерный класс с доступом в интернет.
9. Методические рекомендации студентам по освоению дисциплины
Данная дисциплина призвана помочь студентам эффективно решать задачи
по анализу проблемных экологических ситуаций и повышению экологической
безопасности природопользования. Все виды аудиторных и самостоятельных работ сопровождаются заполнением отчетных форм. Оценки за отдельные виды
контроля сообщаются студентам в виде отметок о правильности ответа (в рабочей тетради). Работа по разделу принимается, когда все задания выполнены правильно и на все вопросы даны правильные ответы.
24
Подготовка презентаций
Презентация представляет собой публичное выступление студента на семинаре, ориентированное на ознакомление, убеждение слушателей по определенной теме-проблеме.
Качественная презентация зависит от следующих параметров:
- постановки темы, цели и плана выступления;
- определения продолжительности представления материала;
- наличия иллюстраций (не перегружающих изображаемое на экране),
- нужного подбора цветовой гаммы.
Студент должен: а) не зачитывать написанное на экране, а вести свободное
повествование; б) предусмотреть проблемные, сложные для понимания фрагменты и прокомментировать их; в) предвидеть возможные вопросы, которые могут
быть заданы по ходу и в результате предъявления презентации.
Виды и формы отработки пропущенных занятий
Студент, пропустивший занятие без уважительной причины получает «-2
балла», то есть из суммы баллов вычитается два балла. В день отработки или по
предварительной договоренности с преподавателем студент защищает отчет по
лекции или по задаче, дополнительно отвечая на блиц-вопросы преподавателя.
В случае пропуска студентом контрольной работы по уважительной причине ему предоставляется возможность написать её (но не более 4-х по всем занятиям в одном семестре) в установленное кафедрой время. Студент, не сдавший
в срок домашнюю письменную работу, имеет возможность сдать её в течение последующей недели, но со снижением оценки за неё согласно таблице рейтинга.
10. Методические рекомендации преподавателям по организации
обучения по дисциплине
Дисциплина «Учение о биосфере» позволит студентам расширить профессиональные знания и подготовит их к грамотному анализу данных и их интерпретации. Процесс обучения предполагает сочетание аудиторной и самостоятельной
работы, поскольку именно дополнение аудиторной работы самостоятельной деятельностью студентов способствует развитию самостоятельности и творческой
активности как при овладении, так и практическом использовании полученных
знаний.
В течение всего обучения студенты выполняют индивидуальные задания,
соответствующие варианту, присвоенному им вначале курса.
Промежуточные срезы знаний проводятся после изучения каждого из основных разделов дисциплины. Промежуточный контроль знаний проводится письменно (тестирование), а также устно.
Устные ответы и письменные работы студентов оцениваются. Оценки доводятся до сведения студентов и отражаются в рабочей ведомости преподавателя.
За успешное выполнение письменных работ и активную работу на занятиях студент может получить 300 и более баллов за семестр. Оценка текущего контроля
25
по 10-бальной шкале определяется отношением фактически полученного числа
баллов к максимально возможному.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом. Экзамен состоят из двух
частей: письменной и устной. Устная часть состоит из ответов на 2 вопроса по
лекционному курсу. Письменная часть включает решение итоговой контрольной
задачи, включающей в себя элементы пройденных задач.
Программу разработали:
Васенев И.И., д.б.н., профессор
___________________________
(подпись)
26