КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ "УТВЕРЖДАЮ" Проректор по учебной работе

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
"УТВЕРЖДАЮ"
Проректор по учебной работе
_____________________ проф. В.С. Бухмин
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ЭКОЛОГИЯ
Цикл – ЕН.Ф.
Специальность: 012500 – География
Принята на заседании кафедры общей экологии
(протокол № ___ от «___» ____ 2007 г.)
Заведующий кафедрой
____________________(Т.В. Рогова)
Утверждена Учебно-методической комиссией факультета географии и экологии КГУ
(протокол №___ от «___» ____________ 2007 г.)
Председатель комиссии
_____________________(Ш.Х. Зарипов)
Рабочая программа дисциплины «Экология»
Предназначена для студентов 2-го курса дневного отделения по специальности
«география».
АВТОРЫ: профессор, д.б.н. Рогова Т.В., ст.преподаватель, к.б.н. Шайхутдинова Г.А.
КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ:
Курс формирует знания по основным направлениям современной фундаментальной
экологии; дает представление о ведущих научных понятиях и концепциях, о взаимосвязи и
взаимообусловленности явлений в биосфере, об особенностях взаимодействия человечества
и природы в современных условиях. Данный курс направлен на формирование у студентов
системных естественнонаучных представлений об экологических закономерностях в
биосфере, умения применять теоретические знания для решения природоохранных проблем.
В задачи курса входит также ознакомление слушателей с современными проблемами
антропогенного изменения окружающей природной среды и путями рационального
использования природных ресурсов и их охраны.
Цель курса: Формирование теоретических знаний, представлений о взаимообусловленности
экологических процессов в биосфере и практических навыков рационального использования
природных ресурсов.
Задачи курса:
 ознакомить студентов с фундаментальными научными понятиями и законами
экологии;
 сформировать целостное естественнонаучное представление о взаимосвязи и
взаимообусловленности явлений в биосфере;
 познакомить студентов с проблемами антропогенного изменения биосферы,
вопросами рационального природопользования и охраны природы.
1. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение дисциплины
«Экология».
По завершении курса «Экология» студенты должны:
 владеть основными понятиями общей и прикладной экологии;
 адекватно оценивать место и роль человека в биосфере;
 знать и уметь анализировать особенности антропогенной динамики экосистем и
биосферы в целом;
 знать о путях и методах решения экологических проблем;
 уметь практически использовать знания по охране природы.
2. Объем дисциплины и виды учебной работы
Количество семестров – 2
Форма контроля: 1 семестр – зачет, 2 семестр – экзамен
№
Виды учебных занятий
п/п
Количество часов
По семестрам
1
2
1.
Всего часов по дисциплине
90
80
2.
Самостоятельная работа
18
16
3.
Аудиторных занятий (лекций)
36
32
4.
Семинарских и практических занятий
36
32
3. Содержание дисциплины
3.1. ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА К
ОБЯЗАТЕЛЬНОМУ МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ПРОГРАММЫ
Индекс
Наименование дисциплины и ее основные разделы
Всего часов
ЕН.Ф.06
ЭКОЛОГИЯ
Организм и среда, лимитирующие факторы; популяции,
сообщества, экосистемы, принципы их организации и
функционирования; формы биологических отношений
в сообществах; структура экосистем; основные типы
экосистем и их динамика; биосфера.
200
3.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
№
п/п
1
1.
2.
Количество
часов
семинар
ские и
Лекци
лаб.и
практ.
занятия
Название темы и ее содержание
2
ВВЕДЕНИЕ
Место экологии в системе научных знаний. Экология как
теоретическая основа рационального природопользования и
охраны природы.
Место экологии как фундаментальной науки в системе
биологических наук. История развития экологии от науки о связях
организма и среды до науки о закономерностях функционирования
биосферы. Экология – теоретическая основа охраны природы и
рационального природопользования. Современные методы
исследования
взаимоотношений
природы
и
общества.
Прогностические модели перспектив развития и состояния
окружающей среды на планете Земля. Доклады Римского клуба.
Концепция устойчивого развития.
РАЗДЕЛ 1. УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
Учение о биосфере как закономерный этап развития наук о
Земле. Определение понятия биосфера. Строение и границы
биосферы. Основные функции живого вещества в биосфере. Роль
В.И. Вернадского в формировании современного научного
представления о биосфере. Круговороты основных биогенных
элементов в биосфере (Н, О, N, C, S, P) и их антропогенные
нарушения. Научные основы и концепция мониторинга
биосферных процессов.
РАЗДЕЛ 2. ОСНОВЫ АУТЭКОЛОГИИ
3
4
2
4
6
2
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Экологические факторы, определение, классификация.
Определение понятия экологический фактор. Учение об
экологических оптимумах видов. Концепция лимитирующих
факторов. Закон минимума Либиха, закон толерантности
Шелфорда. Классификация экологических факторов Сукачева,
Мончадского и др. Формы воздействия экологических факторов и
их компенсация.
Свет как экологический фактор.
Светолюбивые и теневыносливые растения. Световые кривые
фотосинтеза. Экологические группы растений по отношению к
свету. Приспособления световых и теневых видов к оптимальному
использованию света. Фотопериодизм. Растения короткого и
длинного дня, сезонные и суточные биологические ритмы
животных, диапауза.
Тепло как экологический фактор.
Экологическая роль климатических факторов. Стенотермные и
эвритермные виды. Зависимость активности организмов от
температуры, тепловой преферендум. Пойкилотермные и
гомойтермные виды. Сумма эффективных температур. Тепло как
ограничивающий фактор. Адаптации к экстремально высоким и
низким температурам. Правило Бергмана, правило Аллена.
Влажность как экологический фактор.
Свойства воды и ее биологическая роль. Классификация живых
организмов по их потребности в воде. Адаптации ксерофилов к
дефициту влаги. Стеногигрические и эвригигрические виды.
Взаимосвязь между температурой и влажностью.
Рельеф и почва как экологические факторы.
Роль рельефа в формировании комплекса прямодействующих
экологических факторов. Эдафические факторы. Экологическое
значение механического состава почв. Экологическое значение
химических свойств почв. Экологические группы растений по
отношению к реакции почвенного раствора, по отношению к
солевому режиму (галофиты, нитрофилы, кальцефилы и др.).
Соленость как экологический фактор в водной среде.
Соленость природных вод. Гипотоничные и изотоничные виды.
Эвригалинные и стеногалинные виды.
Жизненные формы растений и животных.
Жизненные формы как результат приспособления организмов к
действию комплекса экологических факторов. Классификация
жизненных форм растений Раункиера. Классификация жизненных
форм животных по характеру передвижения Д.Н. Кашкарова.
Биондикация и экологические шкалы.
Живые организмы
- индикаторы среды как комплекса
экологических факторов. Основные положения биоиндикации.
Экологические шкалы Раменского, Элленберга.
2
4
2
2
2
2
2
2
1,5
4
0,5
1
2
1
2
11.
12.
13.
РАЗДЕЛ 2. ОСНОВЫ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ЭКОЛОГИИ
Популяция.
8
Определение понятия "популяция", метапопуляция, локальная
популяция, ценопопуляция. Свойства популяции: численность,
плотность, рождаемость, смертность, выживаемость. Кривые
выживаемости. Скорость естественного роста популяции, кривые
роста. Концепция максимальной ёмкости среды.
Половая структура популяций. Первичное, вторичное и третичное
соотношения полов. Возрастные состояния особей и возрастная
структура
популяций.
Популяции
инвазионного,
гомеостатического и регрессивного типа. Унитарные и модулярные
организмы.
Распределение энергии и оптимизация. Репродуктивное усилие и
энергия для поддержания. Репродуктивная ценность, суммарная и
остаточная.
Классификация
местообитаний
по
их
демографическому эффекту.
Пространственная
структура
популяции.
Агрегация
и
территориальность.
Внутривидовая конкуренция, уравнение Йоды. Динамика
численности популяции. Модель буферной популяции Уиттекера.
Типы популяционной стратегии жизни, их классификации.
Экологическая ниша.
2
Определение экологической ниши. Многомерность ниши.
Графическое изображение ниши. Ниша фундаментальная и
реализованная. Динамика ниш на уровне кратковременных и
долговременных изменений. Влияние конкуренции на ширину
экологической ниши, перекрывание ниш. Гильдия видов.
Межвидовые взаимоотношения.
8
Конкуренция и симбиоз. Межпопуляционные взаимоотношения в
экосистеме. Межвидовая конкуренция, принцип конкурентного
исключения Гаузе и дифференциация экологических ниш.
Конкуренция и сосуществование видов.
Взаимовыгодные отношения, мутуализм и комменсализм.
Микосимбиотрофия,
бактериосимбитрофия,
симбиотические
отношения между растениями и насекомыми и проч.
Хищничество и паразитизм. Реакция хищника на плотность
популяции жертвы. Теория оптимального добывания пищи
хищником. Теорема о пороговой ценности кормового пятна.
Популяционные стратегии хищника и жертвы. Факторы,
обеспечивающие стабильность системы “хищник-жертва”.
Паразитизм, сопряженная эволюция паразита и хозяина. Способы
адаптации хозяина к отрицательному воздействию паразита.
16
2
6
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ СИНЭКОЛОГИИ
14.
15.
16.
17.
18.
Сообщества и экосистемы.
Концепция экосистемы, компоненты, определение. Соотношение
понятий экосистема, биогеоценоз, биоценоз. Подходы и методы
изучения экосистем. Видовое разнообразие. Значимость видов,
кривые распределения. Альфа- , бета- , гамма- разнообразие.
Методы оценки богатства видов, концентрации доминирования
(индекс
Симпсона),
равномерности
распределения
(информационный
индекс
Шеннона-Винера).
Межвидовая
сопряженность, методы ее расчета. Сходство и расстояние как мера
для сравнения видового состава сообществ: коэффициент
общности, процентное сходство, эвклидово расстояние.
Современная концепция биоразнообразия и подходы его охраны.
Пространственная и функциональная структура экосистем.
Пространственная структура: вертикальная, горизонтальная.
Представление о ярусности и биогеогоризонтах. Причины
горизонтальной неоднородности. Парцелла. Консорция –
функциональная структурная единица сообщества. Представление
о консорции, виды детерминанты и их консорты.
Концепция континуума.
Популяции и сообщества в географических градиентах. Принцип
экологической индивидуальности видов Раменского и Глизона.
Концепция континуума, этапы формирования. Континуум
топографический,
таксономический,
временной.
Границы
экосистем, представление об экотоне, краевой эффект.
Межэкосистемные связи. Дискретность, причины возникновения.
Градиентный анализ. Представление о ценоклине, экоклине,
хронолине.
Трофические отношения в экосистемах.
Трофическая структура: автотрофы и гетеротрофы. Продуценты,
консументы, редуценты. Пищевые цепи и сети. Типы пищевых
цепей. Концепция трофического уровня. Размеры организмов в
пищевых цепях. Способы выражения трофической структуры,
экологические пирамиды, типы экологических пирамид.
Потоки энергии в экосистеме. Продуктивность экосистем.
Схема потока энергии в экосистеме. Концепция продуктивности.
Представление о валовой и чистой первичной продукции, о чистой
продукции сообщества, о вторичной продукции. Методы
измерения продуктивности экосистем. Классификация экосистем
по продуктивности.
Продуктивность биосферы. Продуктивность экосистем суши и
моря. Производство продуктов питания как процесс в биосфере.
Пути повышения продуктивности биосферы. Современные
сельскохозяйственные
технологии
и
проблемы
охраны
окружающей среды.
6
4
6
2
4
4
4
4
4
2
19.
20.
Динамика экосистем.
Развитие и динамика экосистем. Циклическая и флюктуационная
динамика, эволюция экосистем. Автогенные (эндогенные) и
аллогенные (экзогенные) сукцессии. Стадии биогеоценотического
процесса (сингенез, эндоэкогенез). Гологенез и локальные
экзогенные сукцессии. Классификация биогеоценотических
сукцессий по масштабу, обратимости и т.п. Антропогенные
сукцессии.
Концепция климакса. Моноклимакс, поликлимакс, климаксконтинуум. Критерии устойчивости экосистем. Отличие
климаксных и серийных экосистем. Антропогенные сукцессии.
Демутационные смены.
Классификация сообществ.
Классификация сообществ, различные подходы. Одномерная и
многомерная полярная ординация. Флористическая классификация
Браун-Бланке. Класссификация по доминантам лесов умеренных
широт Сукачева. Физиономический подход при выделении биомов
и типов биомов.
4
2
2
2
ИТОГО ЧАСОВ:
68
68
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – ЮНИТИ, М., 1998, 455 с.
2. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология особи, популяции и сообщества. - М.,
Мир, т.1, т.2, 1989.
3. Биосфера /под ред. Гилярова М.С. – М.: Мир, 1972. – 182 с.
4. Дажо Р. Основы экологии. - М., Прогресс, 1975, 376 стр.
5. Вернадский В.И.. Биосфера. – М., "Мысль", 1967, 330 с.
6. Небел В. Наука об окружающей среде. М., "Мир", 1993, т.1 – 148 с., т.2 – 328 с.
7. Одум Ю. Общая экология. М., "Мир", 1986, т.1 – 325 с., т.2 – 296 с.
8. Рикфлес Р. Основы общей экологии. - М., Мир, 1979
9. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М,. "Мысль", 1990, 628 с.
10. Рогова Т.В. Экология и охрана природы. Казань, КГУ, 1987, ч.1 –102 с.ч.2 – 58 с.
11. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М., "Мир", 1980.
12. Франсуа Рамад Основы прикладной экологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 540 с.
13. Шилов И.А. Экология. – Высш. шк., М., 1997, 512 с.
14. Охрана окружающей среды. Постатейный комментарий к закону РФ "Об охране
окружающей природной среды". М, "Республика", 1993, 233 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
15. Агроэкология /Под ред. Черникова В.А., Чекереса А.И. – М.: Колос, 2000. – 536 с.
16. Алейникова М.М., Порфирьев В.С.. Утробина Н.М. Парцеллярная структура еловошироколиственных лесов востока европейской части СССР. – М.: Наука, 1979. – 92
с.
17. Андерсен Дж.М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы,
человек. – Л.Гидрометеоиздат, 1985, 165 с.
18. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Прстранство и время в неживой и
живой природе. – М.: Наука, 1975. – 164 с.
19. Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). – М.: научный
мир, 2000, - 304 с.
20. Голубев В.С. Введение в синтетическую эволюционную экологию. – М.: Папирус
Про, 2001. – 320 с.
21. Горчаковский П.Л. Антропогенная трансформация и восстановление продуктивности
луговых фитоценозов. – Екатеринбург: изд-во Екатеринбург, 1999. – 156 с.
22. Государственный реестр особо охраняемых природных территорий Республики
Татарстан. – Казань: изд-во Магариф, 1998. – 315 с.
23. Даревский И.С., Орлов Н.Л. Редкие и исчезающие животные. Земноводные и
пресмыкающиеся. – М.: Высшая школа, 1988. – 463 с.
24. Железнов Ю.Д., Абрамян Э.А., Новикова С.Т. Человек в природе и обществе. – изд.
МНЭПУ, М., 1998, 294 с.
25. Жизнеспособность популяций: Природоохранные аспекты. /Под ред. Сулея М. – М.:
Мир, 1989, - 224 с.
26. Казенс Д. Введение в лесную экологию. – М.: Лесная промышленность, 1982. – 144 с.
27. Как организовать общественный экологический мониторинг. – под ред Хотулевой
М.В. – Социально-Экологический Союз, М., 1997, 250 с.
28. Лебедева Н.В., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А. Биоразнообразие и методы его
оценки. – М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1999. – 95 с.
29. Мантейфель Б.П. Экология поведения животных. – М.: Наука, 1980. – 220 с.
30. Петров К.М. Общая экология. – С.-П.: Химия, 1997. – 352 с.
31. Пианка Э. Эволюционная экология. - М., Мир, 1981, 357 стр.
32. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). – М.:
Журнал Россия молодая, 1994. – 367 с.
33. Соколов В.Е. редкие и исчезающие животные. Млекопитающие. – М.: Высшая
школа, 1986. – 519 с.
34. Солбриг О., Солбриг Д. Популяционная биология и эволюция. – М.: Мир. 1982. – 488
с.
35. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. – Высшая школа, М., 1988, 269 с.
36. Сытник К.М., Брайон А.В., Гордецкий А.В. Биосфера, экология, охрана природы. –
Киев, "Наукова думка", 1987, 499 с.
37. Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции. – Наука, М., 1980, 277 с.
38. Шипунов Ф.Я. Организованность биосферы. – М.: Наука, 1980. – 288с.
39. Фоули Р. Еще один неповторимый вид. Экологические аспекты эволюции человека.
– Мир, М., 1990, 365 с.