Биоиндикация (магистры) - Кафедра зоологии позвоночных и

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Утверждаю
Директор Биологического института
____________________ Кулижский С.П.
« ____» _______________________ 2009г.
Рабочая программа
дисциплины
«БИОИНДИКАЦИЯ»
Направление 020200 «Биология»
Магистерская программа 510603 «Зоология позвоночных»
Статус дисциплины: 992 СДМ
(федеральный компонент)
Томск 2009
Одобрено кафедрой _зоологии позвоночных и экологии
Протокол №62 от «12» февраля 2009 г.
Зав. кафедрой ____________________
_Н.С.Москвитина__
Рекомендовано методической комиссией Биологического института
Председатель методической комиссии
М.В. Олонова
«______» ____________2009_ г.
Рабочая программа по курсу «Биоиндикация» составлена на основе требований Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению (020201 – биология),
утвержденного 10 марта 2000 г.
Общий объем курса 100 ч. , из них – лекционные 36 ч., самостоятельная работа студентов –64 ч. Экзамен во
втором семестре. Общая трудоемкость курса 2,7 зач. ед.
Составители: д.б.н., профессор Н.С.Москвитина
Рецензент: cтарший преподаватель С.С.Москвитин
1. Организационно-методический раздел.
1.1 Цель курса: знакомство с биотической концепцией оценки состояния
окружающей среды, современным состоянием этого направления в экологии.
1.2. Задачи курса: знакомство с различными подходами к организации
экологического мониторинга, принципами и методами биоиндикации,
использованием тест-систем в различных условиях антропогенных
воздействий.
1.3. Требования к уровню освоения курса. По окончании курса студент
должен:
 иметь представление о задачах и структуре экологического
мониторинга;
 знать основные виды негативного антропогенного воздействия на
экосистемы;
 иметь представление о принципах и методах биоиндикации,
использовании различных тест-систем для оценки состояния среды;
 уметь произвести подбор тест-систем в условиях различных экологохозяйственных ситуаций.
2.Содержание курса.
2.1. Темы и краткое содержание.
Тема 1. Экологический мониторинг, его задачи, структура. Традиционные
методы санитарно-гигиенического контроля состояния окружающей среды:
предельно допустимые концентрации (ПДК), предельно допустимые
выбросы (ПДВ), предельно допустимые уровни (ПДУ), их преимущества и
недостатки.
Тема 2. Виды антропогенного воздействия на биогеоценозы:
лесопромышленная деятельность, химическое, радиационное загрязнение.
Тема 3. Принципы биотической концепции оценки состояния окружающей
среды. Экологические основы биоиндикации. Обоснование необходимости
использования биоиндикаторов в условиях антропогенного пресса на
природу. Специфическая и неспецифическая биоиндикация. Выбор
биоиндикаторов. Разноуровневая биоиндикация, подбор тест-систем в
соответствии с видами воздействий на экосистемы.
Тема 4. Биохимические и физиологические реакции растений,
морфологические, биоритмические и поведенческие отклики растений и
животных на антропогенные стрессоры. Воздействие антропогенных
стрессоров на популяционно-динамические характеристики растений и
животных, динамику биоценозов и их трофические компоненты:
продуцентов, консументов и деструкторов.
Тема 5. Использование различных таксономических и экологических групп
растений и животных для биоиндикации. Патологические явления,
возникающие у растений под влиянием загрязнения атмосферного воздуха,
почвы и воды, нарушения температурных, радиационных и других условий.
Почвенные беспозвоночные как показатели почвенного режима и условий
среды. Растительноядные наземные насекомые и загрязнение среды. Птицы
как индикатор загрязнения и разрушения среды. Биологическое разнообразие
как показатель устойчивости экосистем.
Тема 6. Горизонтальная и вертикальная структура лесных биогеоценозов как
основа видового разнообразия. Экологическое дублирование - показатель
нарушенности экосистем.
Тема 7. Сукцессии лесных биогеоценозов. Ход сукцессий в зависимости от
характера и силы воздействия антропогенных факторов на экосистемы.
Индикаторы серийных стадий сукцессий среди растений и животных. Птицы
- индикаторы болезней леса.
Тема 8. Техногенные сукцессии и пастбищные дигрессии, их признаки,
стадии. Экологическое нормирование техногенных загрязнений лесных
экосистем.
2.2. Вопросы и задания для самостоятельной работы, примерная тематика
рефератов:
1. Традиционные методы санитарно-гигиенического контроля состояния
окружающей среды.
2. Факторы риска в окружающей среде, обусловленные деятельностью
человека.
3. Антропогенные стрессоры и реакции на них растений.
4. Антропогенные стрессоры и реакции на них животных.
5. Почва как наиболее уязвимый компонент наземных экосистем.
6. Нарушение пространственной структуры биогеоценозов как фактор
изменения биоразнообразия.
7. Пастбищные дигрессии биогеоценозов.
8. Техногенные трансформации лесных биогеоценозов под воздействием
загрязнения.
3. Распределение часов курса по темам и видам работ
№ п/п
Наименование тем
1
Экологический
мониторинг.
Виды антропогенного
воздействия на
биогеоценозы
Принципы
биотической
концепции оценки
состояния
окружающей среды.
Биохимические и
физиологические
реакции растений,
морфологические,
биоритмические и
2
3
4
Всего
часов
4
Аудиторные занятия (час.)
В том числе
Семина- Лабораторные
Лекции
ры
занятия
2
-
Самостоятельная
работа
2
8
4
-
-
2
8
4
-
-
-
10
4
-
4
5
6
7
8
поведенческие отклики
растений и животных
на антропогенные
стрессоры.
Использование
различных
таксономических и
экологических групп
растений и животных
для биоиндикации.
Горизонтальная и
вертикальная
структура лесных
биогеоценозов как
основа видового
разнообразия.
Сукцессии лесных
биогеоценозов.
Техногенные
сукцессии и
пастбищные
дигрессии.
ИТОГО
10
6
-
6
4
-
-
4-
8
-
-
4
2
2
-
2
100
36
-
64
-
4. Форма итогового контроля – экзамен.
5. Учебно-методическое обеспечение курса.
5.1. Литература.
5.1.1. Основная:
1. Баранов А.С., Борисов В.И., Валецкий А.В., Захаров В.М.
Мониторинг состояния популяций млекопитающих по гомеостазу развития.
– Отд. оттиск.
2. Биоиндикация: теория, методы, приложение /Под ред.
Г.С.Розенберга. Тольятти. – 1994. – 105 с.
3. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем: Пер. с нем./ Под
ред. Р.Шуберта. – М.: Мир, 1988. – 350 с.
4. Биологические методы оценки природной среды. – М.: Наука,1978. –
278 с.
5. Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв / Под ред. Л.А.
Гришиной. – М.: Изд-во МГУ, 1990. – 205 с.
6. Захаров В.М., Кларк Д.М. (ред.) Биотест: интегральная оценка
здоровья экосистем и отдельных видов. Моск. отделение МФ «Биотест» – М.,
1993. – 67 с.
7. Израэль Ю.А. Допустимая антропогенная нагрузка на окружающую
природную среду // Всесторонний анализ окружающей природной среды: Тр.
II Сов.-амер. симпоз. – Л., 1976. – С. 12-19.
8. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. –
М.: Гидрометиоиздат, 1984. – 560 с.
9. Ковда В.А. Патология почв и охрана биосферы планеты. – Пущино,
1989. – 35 с.
10. Комплексная экологическая оценка техногенного воздействия на
экосистемы южной тайги / А.М. Степанов, Р.Р. Кабиров, Т.В. Черненькова и
др. – М.: ЦЕПЛ, 1992. – 246.
11. Кулагин Ю.З. Лесообразующие виды, техногенез и
прогнозирование. – М.: Наука, 1980. – 116 с.
12. Лесные экосистемы и атмосферные загрязнения / Под ред. В.А.
Алексеева. – Л.: Наука, 1990. – 197 с.
13. Методические рекомендации по выполнению оценки качества
среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых
организмов по уровню асимметрии морфологических структур). – М., 2003. –
24 с.
14. Мэнинг У. Дж., Тедер У Н. Биомониторинг загрязнения атмосферы
с помощью растений. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 143 с.
15. Ревич Б.А., Авалиани С.Л., Тихонова Г.И. Экологическая
эпидемиология.: Учебник для высших учебных заведений. – М.: Изд. центр
«Академия», 2004. – 384 с.
16. Рябинин В.М. Лес и промышленные газы. – М.: Лесная пром-сть,
1965.– 112 с.
17. Шандала М.Г., Кондрусев А.И., Беляев Е.Н. и др. Гигиеническое и
экологическое нормирование: методологические подходы и пути интеграции
// Гигиена и санитария, 1992. – № 4. – С. 19-24.
18. Экологический мониторинг лесных ландшафтов Белоруссии /Е.А.
Сидорович, А.И. Алехно, Е.Г. Бусько и др. – Минск: Наука и техника, 1988. –
206 с.
19. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Охрана живой природы: проблемы и
перспективы. – М.: Лесная пром-сть, 1983. – 269 с.
5.1.2. Дополнительная:
Александрова Т.Д. Нормирование антропогенно-техногенных
нагрузок на ландшафты как научная задача // Научные подходы к
определению норм нагрузок на ландшафты. – М., 1988. – С. 4-15.
2. Алексеев А.С., Тарасов Е.В. Количественный анализ связи состояния
древостоев ели и загрязнения снегового покрова // Экология и защита
леса. – Л., 1990. – С. 3-7.
3. Алексеев В.А. Некоторые вопросы диагностики и классификации
поврежденных загрязнением лесных экосистем // Лесные экосистемы и
атмосферное загрязнение. – Л., 1990. – С.38-54.
4. Артемьева Т.И. Комплексы почвенных животных и вопросы
рекультивации техногенных территорий. – М.: Наука, 1989. – 111 с.
1.
Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые
концентрации химических веществ в окружающей среде. – Л.: Химия,
1985. – 528 с.
6. Бугровский В.В., Меллина Е.Г., Пьявченко Н.И., Цельниккер Ю.Л.
Биосферный потенциал леса // Докл. АН СССР, 1984. – Т. 278, № 2. –
С. 498-502.
7. Важенин И.Г. О разработке предельно допустимых концентраций
(ПДК) химических веществ в почве // Бюл. Почв. ин-та им. В.В.
Докучаева, 1983. – Вып. 35. – С. 3-6.
8. Василенко В.Н. Назаров Н.М., Фридман Ш.О. Мониторинг птиц в
трансформированных экосистемах: Автореф. дис…. канд. биолог. наук.
– М., 1991.
9. Воронцов А.И. Патология леса. – М.: Лесная пром-сть, 1978 . – 270 с.
10. Временные нормативы предельно допустимых концентраций
загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, оказывающих вредное
воздействие на лесные насаждения в районе музея-усадьбы «Ясная
Поляна». – М.: Прогресс, 1983. – 191 с.
11. Гельцерн Ю.Г. Биологическая диагностика почв. – М.: Изд-во МГУ,
1986. – 80 с.
12. Гиляров М.С., Покаржевский А.Д. Почвенные беспозвоночные как
объект экологического мониторинга // Охраняемые природные
территории Советского Союза, их задачи и некоторые итоги
исследования: I Международный конгресс по биосферным
заповедникам. – М., 1983. – С. 108-115.
13. Глазовская М.А. Факторы устойчивости биогеозенозов к
техногенным воздействиям и критерии экологического нормирования
// Влияние промышленных предприятий на экологическую среду: Тез.
докл. – Пущино, 1984. – С. 39-41.
14. Гришина Л.А., Мягкова А.Д., Окунева и др. Защитная роль подстилки
при атмосферном загрязнении почв // Роль подстилки в лесных
биогеоценозах. – М., 1983. – С.49-50.
15. Енсен К.Ф. Атмосферные загрязнения и рост лесных деревьев //
Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. –
Таллин, 1982. Ч. 2. – С. 116-131.
16. Илькун Г.Н. Газоустойчивость растений. – Киев: Наукова думка,
1979. – 246 с.
17. Иноземцев А.А. Роль насекомоядных птиц в лесных биоценозах. – Л.:
Изд-во ЛГУ, 1978. – 264 с.
18. Каваляускас П., Игнатонис И. Определение нормативных нагрузок
при разработке региональных программ рекреационного освоения
государственных
природных
заказников
//
Нормирование
антропогенных нагрузок: Тез. докл. – М., 1988. – С. 144-146.
19. Калинин В.А., Крюк В.И.,Луганский Н.А., Шавнин С.А. Модель
оценки состояния пораженных древостоев // Экология, 1991. – № 3. –
С.21-28.
5.
20. Книстаутас А.Ю. Гнездование большой синицы в условиях
загрязненной воздушной среды // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1983. – Т. 88,
вып.2. – С. 17-21.
21. Криволуцкий Д.А., Степанов А.М., Тихомиров Ф.А., Федоров Е.А.
Экологическое нормирование на примере радиоактивного и
химическое
загрязнения
экосистем
//Методы
биоиндикации
окружающей среды в районах АЭС. – М., 1988. – С. 4-16.
22. Криволуцкий Д.А., Тихомиров Ф.А., Федоров Е.А. Биоиндикация и
экологическое нормирование // Влияние пром. предприятий на окруж.
среду. – М., 1987. – С. 18-26.
23. Криволуцкий Д.А., Тихомиров Ф.А., Федоров Е.А., Смирнов Е.Г.
Биоиндикация и экологическое нормирование на примере
радиоэкологии // Журн. общ. биол., 1986б. – Т. 47, № 4. – С. 468-478.
24. Крючков В.В. Предельные антропогенные нагрузки и состояние
экосистем севера // Экология, 1991. – №3. – С. 28-40.
25. Лебедева Н.Я., Воропаев А.И., Долгушин И.Ю. и др. Современное
состояние и особенности разработки природоохранных норм //
Научные подходы к определению норм нагрузок на ландшафты. – М.,
1988. – С. 15-34.
26. Лукьянова Л.Е., Лукьянов О.А. Методы оценки состояния популяции
мелких млекопитающих в условиях техногенного воздействия //
Биоиндикация наземных экосистем. – Свердловск, 1990. – С. 50-55.
27. Мартин Л.Н. Лихеноиндикация в условиях различного загрязнения
воздуха: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Свердловск, 1984.
28. Махнев А.К., Трубина М.Р., Прямоносова С.А. Лесная
растительность в окрестностях предприятий цветной металлургии //
Естественная расти-тельность промышленных и урбанизированных
территорий Урала. – Свердловск, 1990. – С. 3-40.
29. Методика определения предельно допустимых концентраций
вредных газов для растительности. – М., 1988. – 15 с.
30. Николаевский В.С., Першина Н.А. Проблемы предельно допустимых
концентраций загрязнений. Воздействующих на растения и образуемые
ими сообщества // Проблемы фитогигиены и охраны окружающей
среды. – Л., 1981. – С. 117-121.
31. Оценка состояния и устойчивости экосистем / В.В. Снакин, В.Е.
Мельниченко, Р.О. Бутковский и др. – М.: ВНИИприрода, 1992. – 127
с.
32. Рафес П.М. Массовое размножение потребителей листвы как
заболевание лесного биогеоценоза // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1989. – Т.
94, вып. 4. – С. 3-14.
33. Смит У.Х. Лес и атмосфера. Взаимодействие между лесными
экосистемами и примесями атмосферного воздуха. – М.: Прогресс,
1985. – 429 с.
34. Степанов А.М. Методология биоиндикации и фонового мониторинга
экосистем суши // Экотоксикология и охрана природы. – М., 1988. – С.
28-108.
35. Тихомиров Ф.А., Розанов Б.Г. Методологические вопросы охраны
почвенного и растительного покрова от загрязнения // Экология, 1985.
– № 4. – С. 3-11.
36. Трофимов В.Н. Использование различных групп насекомых для
мониторинга лесных биогеоценозов // Экология и защита леса. – Л.,
1990. – С. 89-96.
37. Федоров В.Д. Проблема предельно допустимых воздействий
антропогенного фактора с позиций эколога // Всесторонний анализ
окружающей природной среды: Тр. II Сов.-амер. симпозиума. – Л.,
1976. – 192-211.
38. Черненькова Т.В. Методика комплексной оценки состояния лесных
БГЦ в зоне влияния промышленных предприятий // Пограничные
проблемы Экологии. – Свердловск, 1986. – С. 116-127.
39. Черненькова Т.В., Степанов А.М., Гордеева М.М. Изменение
организации лесных фитоценозов в условиях техногенеза // Журн. общ.
Биологии, 1989. – Т. 50, № 3. – С. 388-394.
40. Чертов О.Г. Влияние кислотных осадков на лесные почвы // Лесные
экосистемы и атмосферное загрязнение. – Л., 1990. – С. 65-72.
5.2. Контрольные вопросы по курсу.
Экологический мониторинг. Его задачи, структура.
Биотическая концепция оценки окружающей среды и ее преимущества
Экологические основы биоиндикации.
Традиционные
методы
санитарно-гигиенического
контроля
окружающей среды, их достоинства и недостатки.
5. Виды антропогенного воздействия на окружающую среду.
6. Специфическая и неспецифическая биоиндикация.
7. Факторы среды, обуславливающие мутагенез.
8. Разноуровневая биоиндикация, специфика использования каждого
уровня.
9. Факторы среды, обуславливающие канцерогенез.
10. Принципы подбора биоиндикаторов.
11. Признаки нарушения в экосистемах деструкционных процессов.
12. Видовое разнообразие как показатель состояния экосистем.
13. Растения и их признаки, используемые при биоиндикации
атмосферных загрязнений.
14. Птицы – индикаторы болезней леса.
15. Почвенные беспозвоночные как индикаторы состояния среды.
16. Использование птиц для оценки состояния среды.
17. Насекомые – фитофаги как индикаторы загрязнения среды.
18. Биоиндикация радиоактивных загрязнений.
19. Индикаторы серийных стадий сукцессий лесных экосистем.
20. Параметры лесных экосистем, используемые при биологической
индикации.
21. Использование амфибий для оценки состояния среды.
22. Техногенные сукцессии, их признаки, стадии.
1.
2.
3.
4.
23. Мелкие млекопитающие как индикаторы состояния среды.
24. Использование метода флуктуирующей асимметрии для оценки
состояния среды.
VI. ЛИСТ ПЕРЕУТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
Дата
14.09.2009
№ протокола кафедрального заседания
72
Подпись зав. кафедрой