- •СИНЭКОЛОГИЯ
- •Краткое содержание работы, задания для студентов
- •Краткое содержание работы, задания для студентов
- •Практическое занятие № 5
- •Краткое содержание работы, задания для студентов
- •Практическое занятие № 16
- •8.Шилов И.А. Экология: Учебник. – М.: Высшая школа, 2006. – 512 с.
- •r-виды
- •K-виды
- •Примеры
- •Задание 5. Жгутиковые простейшие Leptomonas паразитируют на мелких насекомых, тысячи их могут быть найдены в одной блохе. Постройте пирамиду численности на основе следующей пищевой цепи:
- •Трава → Травоядное млекопитающее → Блоха → Leptomonas
- •ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ
- •Маршрут №, биотоп
- •Дата
- •Время
- •Всего
- •20 особей
- •(11 самцов)
- •5 особей (4 самца)
- •Рекомендуемая литература, включая дополнительную
- •Рекомендуемая литература, включая дополнительную
- •Истинные хищники
- •Паразитоиды
- •Максимальная рождаемость
- •Экологическая рождаемость
- •Моноциклические виды
- •Полициклические виды
- •Средняя плотность
- •Экологическая плотность
- •r-виды
- •K-виды
- •Примеры
- •Рекомендуемая литература, включая дополнительную
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
М.Н. Харламова
ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ
Учебно-методическое пособие
МУРМАНСК
2014
УДК 574 (075.8) ББК 28.080я73 Х21
Печатается по решению Совета по научно-исследовательской работе и редакционно-издательской деятельности Мурманского государственного гуманитарного университета
Рекомендовано учебно-методическим советом МГГУ к использованию в учебном процессе (протокол № 4 от 28.02.2014 г.)
Автор: М.Н. Харламова, канд. биол. наук, доцент, доцент кафедры естественных наук (МГГУ)
Рецензенты: Г.М. Воскобойников, д.б.н., профессор, профессор кафедры естественных наук (МГГУ); Е.А. Горбачева, к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории
прикладной экологии и токсикологии (ПИНРО)
Харламова М.Н.
Общая экология : учебно-методическое пособие / М.Н. Харламова. – Мурманск : МГГУ, 2014. – 92 с.
Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для студентов университетов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавриата 022000.62 «Экология и природопользование» и 020400.62 «Биология», а также предлагается к использованию всем желающим пополнить свои знания по общей экологии. В пособии рассматриваются наиболее важные закономерности и положения общей экологии – современной комплексной науки об экологических факторах, популяциях, экосистемах и биосфере.
Печатается в авторской редакции.
©Харламова М.Н., 2014
©Оформление. ФГБОУ ВПО «Мурманский государственный гуманитарный университет», 2014
2
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для студентов университетов, обучающихся по следующим направлениям подготовки бакалавриата: 022000.62 «Экология и природопользование» и 020400.62 «Биология».
В его основу положены избранные лекции и практические занятия, читаемые и проводимые автором на кафедре естественных наук факультета естествознания, физической культуры и безопасности жизнедеятельности (ЕФКиБЖД) Мурманского государственного гуманитарного университета (МГГУ) при изучении студентами биологами и экологами 1 и 2 курсов дисциплин «Основы экологии: общая экология» и «Общая экология». Следует заметить, что предлагаемые в пособии практические занятия дополнены и обновлены по сравнению с типовыми работами, обычно используемыми на практических занятиях университетских курсов.
Основная цель курса «Общая экология» – ознакомить бакалавров с наиболее важными закономерностями и положениями экологии, концептуальными основами экологии как современной комплексной фундаментальной науки об экосистемах и биосфере; способствовать формированию экологического мировоззрения на основе знания особенностей сложных живых систем и воспитанию навыков экологической культуры.
Дисциплина «Общая экология» относится к профессиональному циклу дисциплин основной образовательной программы (ООП). Традиционно общая экология базируется на знаниях, полученных в курсах зоологии и ботаники, физиологии растений, человека и животных, и способствует их углублению и обобщению. Однако в данном случае студенты, обучающиеся по направлению подготовки бакалавриата 022000.62 «Экология и природопользование», этой возможности лишены. Из биологических дисциплин им читаются только биология и биогеография. Первая дисциплина – биология – читается также на первом курсе, параллельно. Поэтому единственными «входными» знаниями и умениями данных студентов оказываются те немногие знания, полученные ими по биологии, и по экологии в частности, в школе.
Общая экология – это научная основа рационального природопользования и охраны природы, и поэтому данная дисциплина является базой для последующих других экологических дисциплин, таких как геоэкология, экология человека, экологии животных и растений, охрана окружающей среды, основы природопользования, прикладная экология и др.
Структура пособия состоит из введения, содержания дисциплины, материалов для самостоятельной работы студентов, содержания практических занятий и др. Представленный в пособии лекционный материал содержит основные теоретические сведения по соответствующим темам, которые, по возможности, иллюстрированы схемами и рисунками. Приводи-
3
мые рисунки были отобраны из других пособий и руководств с соответствующими ссылками на авторов. Пособие включает также тестовые задания, вопросы к экзамену, темы рефератов, курсовых и квалификационных (дипломных) работ, словарь и т.д. Помимо списков основной и дополнительной литературы в пособии имеются так же списки рекомендуемой по каждому практическому и лекционному занятиям литературы. Приведенный в пособии материал позволяет, с одной стороны, закрепить знания полученные студентами в ходе изучения ими данного курса, а с другой – помочь им в процессе подготовки к выполнению практических занятий по конкретным темам. Кроме того, все это поможет студентам организовать свою самостоятельную работу над дисциплиной.
Данное учебно-методическое пособие составлено в соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов последнего поколения к содержанию, уровню и качеству подготовки бакалавров.
4
ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
По окончанию изучения курсов студенты должны обладать следующими компетенциями.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Основы экологии: общая экология» для направления подготовки 022000.62 «Экология и рациональное природопользование»:
−иметь базовые общепрофессиональные (общеэкологические) представления о теоретических основах общей экологии, геоэкологии,
экологии человека, социальной экологии, охраны окружающей среды (ПК-4).
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Общая экология» для направления подготовки 020400.62 «Биология»:
−приобретает новые знания и формирует суждения по научным, социальным и другим проблемам, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);
−проявляет экологическую грамотность и использует базовые знания в области биологии в жизненных ситуациях; понимает социальную значимость и умеет прогнозировать последствия своей профессиональной деятельности, готов нести ответственность за свои решения (ОК-8);
−демонстрирует базовые представления о разнообразии биологических объектов, понимание значения биоразнообразия для устойчивости биосферы (ПК-1);
−демонстрирует и применяет базовые представления об основах общей, системной и прикладной экологии, принципах оптимального природопользования и охраны природы (ПК-9);
−знает принципы мониторинга, оценки состояния природной среды и охраны живой природы, участвует в планировании и реализации соответствующих мероприятий (ПК-12).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
1.Знать: уровни, являющиеся предметом изучения экологии; принципы воздействия экологических факторов на живые организмы и экологические формы организмов в зависимости от различных факторов, понятие экологической ниши; основные экологические законы; определение и структуру популяций, динамические и статические характеристики популяции; понятие сообщества, структуру сообществ; основы учения о биосфере.
2.Уметь: грамотно спланировать и осуществить наблюдения и экспериментальные исследования различных сторон жизнедеятельности жи-
5
вотных и растений в природных экосистемах и лабораторных условиях. Иметь навыки оценки экологических последствий деятельности человека (в том числе в профессиональной области).
3. Владеть: основными экологическими методами, используемыми при изучении общей экологии.
6
ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоемкость дисциплины для направлений подготовки 022000.62 «Экология и рациональное природопользование», профилю «Природопользование» и 020400.62 «Биология», профилю «Общая биология» и составляет 4 зачетные единицы (из расчета 1 ЗЕТ=36 часов); 144 ч.
Шифр и наименование направления с указанием
№ профиля (названием магистерской
программы), формы обучения
022000.62 «Экология
1. и природопользование», профиль:
Природопользование 020400.62 «Биология»,
2. профиль: Общая биология
|
|
Виды учебной работы |
|
|||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Курс |
Семестр |
/ ЗЕТТрудоемкость в |
Всего аудит. |
рмеЧасов в интеракт. |
ЛК |
ПР/СМ |
|
Часы на СРС |
1 |
1 |
144/4 |
70 |
22 |
34 |
36 |
|
47 |
2 |
3, 4 |
144/4 |
72 |
16 |
28 |
44 |
|
72 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид
итогового
контроля
(форма
отчетности)
экзамен
зачет,
экзамен
7
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Разделы дисциплины и виды занятий в часах. Примерное распределение учебного времени:
№Наименование раздела, темы
1.Введение в общую экологию. Предмет, задачи, методы. Основные этапы становления науки.
2.Экологические факторы. Механизм воздействия экологических факторов. Лимитирующие факторы.
3.Абиотические факторы. Влияние важнейших абиотических факторов (температуры, света, влажности и др.) на жизнедеятельность и распространение организмов. Примеры стенобионтов и эврибионтов.
4.Взаимодействие факторов. Климат. Временные критические факторы.
5.Биотические факторы. Понятие об экологической нише. Конкуренция. Хищничество. Паразитизм. Комменсализм. Мутуализм.
6. |
Понятие популяции, ее динамика. |
|
7. |
Структура популяции. |
|
8. |
Понятие |
сообщества. Концепция |
|
экосистемы. |
|
9. |
Понятие |
о круговоротах веществ. |
|
Биосфера. Свойства и функции жи- |
|
|
вого вещества биосферы. Ноосфе- |
|
|
ра. |
Всего: |
|
|
|
|
Количество часов |
|
|
||||
Вариант 1 |
|
интеракт.фВсего ауд.ч./в |
Вариант 2 |
|
||||
Всего ауд.ч. / в интеракт. ф. |
ЛК |
ПР/СМ |
Часов на СРС |
|
ЛК |
ПР/СМ |
Часов на СРС |
|
8/0 |
4 |
4 |
5 |
8/0 |
|
2 |
6 |
8 |
4/0 |
2 |
2 |
3 |
4/0 |
|
2 |
2 |
4 |
9/4 |
6 |
3 |
3 |
10/3 |
|
4 |
6 |
10 |
2/0 |
2 |
0 |
3 |
2/0 |
|
2 |
0 |
2 |
9/2 |
6 |
3 |
3 |
10/2 |
|
4 |
6 |
10 |
6/3 |
3 |
3 |
5 |
6/2 |
|
2 |
4 |
6 |
6/3 |
3 |
3 |
5 |
6/2 |
|
2 |
4 |
6 |
12/6 |
6 |
6 |
10 |
12/4 |
|
4 |
8 |
12 |
14/4 |
6 |
8 |
10 |
14/3 |
|
6 |
8 |
14 |
70/22 |
34 |
36 |
47 |
72/16 |
|
28 |
44 |
72 |
Примечание: Вариант 1 для направления подготовки 022000.62 «Экология и природопользование» профиль: Природопользование. Вариант 2 для направления подготовки 020400.62 «Биология», профиль: Общая биология.
8
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. Введение в общую экологию. Предмет, задачи, методы.
Основные этапы становления науки.
Определение экологии, ее подразделения. Понятие аутэкологии, демэкологии и синэкологии. Методы экологических исследований: флотационные, индекс Линкольна, пробные площадки, учет на линейных маршрутах, нанесение меток и др. Современные задачи. Краткая история экологии. Основные этапы.
АУТЭКОЛОГИЯ
Раздел 2. Экологические факторы. Механизм воздействия экологи-
ческих факторов. Лимитирующие факторы.
Определение экологического фактора. Классификации факторов. Механизмы воздействия экологических факторов. Понятие о лимитирующем факторе. Законы минимума Либиха, толерантности Шелфорда. Зоны толерантности: физиологическая и популяционная. Понятие о преферендуме. Типы морфофизиологических приспособлений организмов; правило двух уровней адаптаций. Понятие об экологической валентности. Стено- и эврибионты, их примеры.
Раздел 3. Абиотические факторы. Влияние важнейших абиоти-
ческих факторов (температуры, света, влажности, солености и минерального состава) на жизнедеятельность и распространение организмов. Примеры стенобионтов и эврибионтов.
3.1Температура. Адаптации животных и растений к действию высоких и низких температур. Понятия о термофилах и криофилах, гетеротемии, гомойо- и пойкилотермных животных. Их примеры. Виды сна (зимний, «перелетный»), спячек млекопитающих (летняя, зимняя, настоящая, настоящая непрерываемая). Правила Аллена, Бергмана, Глогера, Расса.
3.2Свет. Влияние интенсивности и продолжительности воздействия света на жизнь растений и животных. Короткодневные и длиннодневные животные, дневные и сумеречные виды и др.
3.3Влажность и осадки. Основные экологические группы организмов по их потребности в воде. Понятие об относительной влажности. Ее влияние на наземные организмы, их распространение и развитие. Адаптации животных и растений к условиям аридного климата.
3.4Соленость и минеральный состав. Биогены, макро- и микроэлементы, их влиянии на жизнь гидробионтов. Стено- и эвригалинные организмы. Особенности осморегуляции у ракообразных, круглоротых и рыб. Солевые железы морских позвоночных. Ацидофильные и алкалифильные организмы, их примеры.
9
Раздел 4. Взаимодействие факторов. Климат. Временные крити-
ческие факторы.
Примеры взаимодействия факторов. Понятия климата, временных критических факторов. Влияние верховых и низовых пожаров, засух, наводнений, цунами и других временных критических факторов на животных и растения.
Раздел 5. Биотические факторы. Понятие об экологической нише.
Конкуренция. Хищничество. Паразитизм. Комменсализм. Мутуализм.
Понятие о биотических факторах. Типы взаимодействия между популяциями. Концепция экологической ниши. История вопроса. Понятие фундаментальной и реализованной ниши. Динамика ниши при разных типах взаимоотношений между организмами.
5.1Конкуренция. Виды конкуренции: прямая (интерференция), косвенная (эксплуатационная), внутри- и межвидовая. Принцип конкурентного исключения Гаузе. Синтопия, ее примеры.
5.2Хищничество. Класификации хищников. Отношения хищникжертва. Эволюционные последствия хищничества: тактика защиты и избегания. Основные типы окраски у животных. Закон покровительственной окраски. Мимикрия, ее виды. Групповое поведение животных.
5.3Паразитизм, его виды: факультативный, облигатный, периодический, постоянный. Понятия и примеры гнездового паразитизма, клептопаразитизма, гиперпаразитизма, внутривидового паразитизма. Влияние паразитизма на функционирование сообщества. Эпизоотии.
5.4Комменсализм. Его основные формы (сотрапезничество и квартиранство), их примеры. Зоохория.
5.5Понятие симбиоза. Облигатный и факультативный мутуализм. Протокооперация.
ДЕМЭКОЛОГИЯ
Раздел 6. Понятие популяции, ее динамика.
6.1Понятие популяции в экологии. Популяционная структура вида. Правило объединения в популяции. Популяции: элементарная, экологическая, географическая. Их происхождение, специфика свойств, степень изолированности. Ареалы популяции (трофический, репродукционный).
6.2Динамика популяций. Понятие рождаемости, биотического потенциала, выживаемости, смертности, репродуктивной ценности, плотности. Кривые выживаемости и роста популяций (логистическая и экспоненциальная модели). Оптимальная эксплуатация популяции.
6.3Стратегия r- и K-отбора. Реакции популяции на среду обитания. «Волны жизни». Расселение популяций.
10
Раздел 7. Структура популяции.
7.1Пространственная структура популяции, ее особенности, адаптивное значение. Использование пространства: индивидуальные участки и территориальность. Распределение особей в популяции: равномерное, случайное, групповое.
7.2Возрастная и половая структуры популяции. Особенности предрепродуктивного, репродуктивного и пострепродуктивного возраста, соотношения полов. Правила стабильности возрастной структуры популяции и соотношения полов.
7.3Генетическая структура популяции. Экологическое значение поддержания сложности общего генофонда популяции; адаптивные механизмы.
7.4Этологическая структура популяции (структура взаимоотношений), ее особенности. Формы организации популяций. Иерархия и доминирование. Взаимоотношение особей в стаях и стадах; лидеры и вожаки. Биологическое значение упорядоченности взаимоотношений особей в популяции.
7.5Понятие об обычных и редких видах. Причины редкости. Охрана популяций. Проблемы интродукции новых видов. Понятия акклиматизации, натурализации вида, интродукции внедрения и замещения.
СИНЭКОЛОГИЯ
Раздел 8. Понятие сообщества. Концепция экосистемы.
8.1Понятие биоценоза, сообщества. Видовая структура биоценоза. Видовое богатство и разнообразие. Индексы видового разнообразия. Понятие экотона.
8.2Структура биоценоза. Вертикальная структура биоценоза. Мозаичность. Микрогруппировки. Временная структура биоценоза. Виды сукцессий. Климаксное сообщество.
8.3Классификация биоценозов; физиономический и другие подходы
кклассификации. Понятие консорции и гильдии. Понятие биома и формации. Классификации Н. Майерса, Р. Риклефса, Ю. Одума. Основные биомы Земли, их краткая характеристика.
8.4Концепция экосистемы. Понятие биогеоценоза. Структура экосистемы. Ее гомеостаз.
8.5Энергетика экосистемы. Первичная и вторичная, чистая и валовая продуктивность. Особенности продуктивности наземных и водных экосистем, агроценозов.
8.6Трофическая структура экосистемы. Пищевые цепи и сети. Основные типы экологических пирамид. Экологические правила.
11
Раздел 9. Понятие о круговоротах веществ. Биосфера. Свойства и
функции живого вещества биосферы. Ноосфера.
9.1Понятие о большом геологическом и биологическом (биотическом) круговоротах веществ. Особенности круговоротов углерода, азота, фосфора.
9.2Основные геосферы Земли. Краткая характеристика.
9.3Биосфера как одна из оболочек Земли. Границы необиосферы. Состав и структура биосферы. Свойства и функции живого вещества биосферы.
9.4Понятие о ноосфере. Техносфера. Современные глобальные экологические проблемы.
12
ТЕМЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
|
|
|
|
Форма |
|
|
Наименование раздела |
Форма |
Кол-во |
контроля |
|
№ |
самостоятельной |
выполнения |
|||
дисциплины |
часов |
||||
|
работы |
самостоятельной |
|||
|
|
|
|
работы |
|
1. История экологии, основ- |
|
|
Опрос на |
||
|
ные этапы. Роль Э. Гекке- |
|
|
||
|
Подготовка |
|
практическом |
||
|
ля, Ч. Элтона, Д.Н. Каш- |
|
|||
|
к практическому |
5 |
занятии, |
||
|
карова, Г.Ф. Гаузе и др. в |
||||
|
занятию, рефераты |
|
проверка |
||
|
становлении и развитии |
|
|||
|
|
|
рефератов |
||
|
экологии. |
|
|
||
|
|
|
|
2.Экологические факторы,
классификация. |
Законы |
|
|
Опросы на |
|
Либиха и Шелфорда. Сте- |
Подготовка |
12 |
|||
практических |
|||||
но- и эврибионтные жи- |
к практическим |
|
|||
|
занятиях, |
||||
вотные. Важнейшие абио- |
занятиям и тесту |
|
|||
|
выполнение |
||||
тические и биотические |
|
|
|||
|
|
тестов |
|||
факторы наземной и воз- |
|
|
|||
|
|
|
|||
душной среды, обзор. |
|
|
|
||
3. Охрана животных и рас- |
|
|
Опрос на |
||
тений и сохранение их |
Вопросы для |
|
|||
|
практическом |
||||
биологического |
разнооб- |
самостоятельного |
10 |
||
занятии |
|||||
разия. Интродукция но- |
изучения |
|
|||
|
|
||||
вых видов. |
|
|
|
|
4.Классификация биоценозов; физиономический и
другие подходы к класси- |
|
|
Опросы на |
||
фикации. |
Понятие кон- |
Подготовка к |
|
||
|
практических |
||||
сорции и гильдии, биома |
практическому |
10 |
|||
занятиях |
|||||
и формации. Классифика- |
занятию |
|
|||
|
|
||||
ции Н. Майерса, Р. Ри- |
|
|
|
||
клефса, |
Ю. Одума. |
|
|
|
|
Основные биомы Земли. |
|
|
|
5.Большой геологический и биологический кругово-
роты веществ. Особенно- |
Вопросы для |
|
|
||
сти круговоротов углеро- |
самостоятельного |
|
Проверка |
||
да, |
азота, |
фосфора. |
изучения. |
10 |
контрольных |
Основные геосферы Зем- |
Контрольные работы |
|
работ |
||
ли. |
Их характеристика. |
|
|
|
|
Биосфера как одна из обо- |
|
|
|
||
лочек Земли. |
|
|
|
|
13
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавриата реализация компетентностного подхода должна предусматривать широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. В рамках данных учебных курсов могут быть предусмотрены встречи с представителями российских и зарубежных компаний, государственных и общественных организаций и др. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, определяется главной целью программы, особенностью контингента обучающихся и содержанием дисциплины. В целом в учебном процессе интерактивные формы занятий должны составлять не менее 20% аудиторных занятий для студентов-экологов и 30% – для студен- тов-биологов (определяется требованиями ФГОС с учетом специфики ООП). Занятия лекционного типа для соответствующих групп студентов могут составлять не более 40% аудиторных занятий для экологов и 50% – для биологов (определяется соответствующим ФГОС). В таблице приведены интерактивные формы проводимых занятий (нумерация разделов указана в соответствии с содержанием дисциплины, данным выше).
Таблица
Интерактивные формы занятий
№ раздела |
Формы |
|
(темы) |
||
Просмотр и обсуждение видеофильмов и видеосюжетов; работа |
||
Разделы 3, 4 |
||
в группах. |
||
|
||
Раздел 5 |
Просмотр и обсуждение видеофильмов и видеосюжетов. |
|
Раздел 7 |
Просмотр и обсуждение видеофильмов и видеосюжетов. |
|
Раздел 8 |
Просмотр и обсуждение видеофильмов и видеосюжетов; работа |
|
в группах. |
||
|
||
|
Встречи с представителями российских и зарубежных компа- |
|
Разделы 1, 9 |
ний, государственных и общественных организаций. Работа в |
|
|
группах. |
14