МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт биологии, экологии, почвоведения, сельского и лесного хозяйства (Биологический институт) Утверждаю: Директор Биологического института _________________С.П. Кулижский «_____»__________________2011 г. БИОРАЗНООБРАЗИЕ Рабочая программа дисциплины Направление подготовки 020400 «Биология» Магистерская программа 020400.68. «Зоология позвоночных» Квалификация выпускника Магистр Форма обучения очная Томск 2011 Одобрено кафедрой _зоологии позвоночных и экологии Протокол № ____ от «_____»______________2011 г. Зав. кафедрой ____________________ Н.С.Москвитина Рекомендовано методической комиссией Биологического института Председатель методической комиссии ________________________ «______» ____________2011 г. Рабочая программа по курсу «Биоразнообразие» составлена на основе требований Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 020400 «Биология», квалификация «магистр». Приказ Министерства образования и науки № 100 от 04 февраля 2010 года Общий объем курса – 72 часа. Из них лекции – 4 ч., семинарские занятия – 20ч, самостоятельная работа студентов – 48 ч. Экзамен (зачет) во втором семестре. Общая трудоемкость курса – 2 зач. ед. Автор: Москвитина Нина Сергеевна, д.б.н., профессор, зав.кафедрой зоологии позвоночных и экологии ТГУ Рецензент: Адам Александр Мартынович, д.техн. наукпрофессор, зав.кафедрой экологического менеджмента ТГУ 2 1. Цели освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Биоразнообразие» является формирование у студентов представлений о биоразнообразии, его структуре и распределении в пространстве, роли в биосфере и в практической деятельности человека, современном состоянии и тенденциях изменения, биологических и социально- экономических механизмах сохранения биоразнообразия. 2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры Дисциплина «Биоразнообразие» является компонентом вариативной части профессионального цикла М.2 учебного плана подготовки магистра по направлению подготовки 020400 «Биология». Для успешного освоения дисциплины студенты должны обладать знаниями, полученными в ходе освоения курсов базовой общепрофессиональной части учебного плана - «Науки о биологическом разнообразии»: ботаника, зоология, микробиология и вирусология, а также генетика и эволюция, экология и рациональное природопользование, основы биоэтики, геология с основами палеонтологии. Необходимы знания о происхождении, объеме, распространении различных таксономических групп животных и растений, приобретенные при изучении дисциплин профилей зоология и ботаника. Освоение дисциплины «Биоразнообразие» необходимо для активного освоения студентами курсов «Современные проблемы биологии», «Глобальные экологические проблемы», научно-исследовательской практики. 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Биоразнообразие». Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК): способен к творчеству (креативность) и системному мышлению (ОК-1); способен к инновационной деятельности (ОК-2); способен к адаптации и повышению своего научного и культурного уровня (ОК-3); понимает пути развития и перспективы сохранения цивилизации, связь геополитических и биосферных процессов, проявляет активную жизненную позицию, используя профессиональные знания (ОК-4); способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6). 3 Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК): общепрофессиональными: понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых задач (ПК-1); знает и использует основные теории, концепции и принципы в избранной области деятельности, способен к системному мышлению (ПК-2); самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет фундаментальные проблемы (частично) (ПК-3 ); демонстрирует знание истории и методологии биологических наук, расширяющие общепрофессиональную, фундаментальную подготовку (ГЖ-4); демонстрирует знание основ учения о биосфере, понимание современных биосферных процессов, способность к их системной оценке, способность прогнозировать последствия реализации социально значимых проектов (ПК-5); творчески применяет современные компьютерные технологии при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче биологической информации (ПК-6); понимает и глубоко осмысливает философские концепции естествознания, место естественных наук в выработке научного мировоззрения (ПК-7); профессионально оформляет, представляет и докладывает результаты научно-исследовательских и производственно -технологических работ по утвержденным формам (ПК-9); в соответствии с видами деятельности: глубоко понимает и творчески использует в научной и производственнотехнологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин магистерской программы (ГЖ-10); умеет планировать и реализовывать профессиональные мероприятия (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-11); планирует и проводит мероприятия по оценке состояния и охране природной среды в соответствии со специализацией (ПК-14); использует знание нормативных документов, регламентирующих организацию и методику проведения технологических научно-исследовательских биологических работ магистратуры ) (ПК-15) (частично); 4 (в и соответствии производственнос целями ООП имеет навыки формирования учебного материала, чтения лекций, готов к преподаванию в высшей школе и руководству научно-исследовательскими работами (НИР) студентов, умеет представлять учебный материал в устной, письменной и графической форме для различных контингентов слушателей (ПК16). В результате освоения дисциплины обучающийся должен: Знать: биосферные функции биоразнообразия. классификацию биоразнообразия. основные виды и источники негативного антропогенного воздействия на биоразнообразие. основные направления использования компонентов биоразнообразия. современную литературу по проблемам читаемого курса. основные подходы и способы сохранения биоразнообразия Уметь: использовать полученные знания в природоохранном движении и в социальноэкономической сфере. произвести оценку экономических аспектов биоразнообразия. произвести подбор адекватных методов для оценки состояния биоразнообразия в конкретных условиях среды; представлять полученные знания в виде рефератов, докладов, презентаций. Владеть: представлениями о роли биоразнообразия в медико-биологической и экологической сфере методиками контроля состояния биоразнообразия представлениями о стратегиях сохранения биоразнообразия законодательной базой в данном направлении навыками поиска и подбора информации по проблемам биоразнообразия в сети Интернет 5 4. Структура и содержание дисциплины «Биоразнообразие» 3 2 6 контрольная работа, индивидуальные задания 2 1 4 6 промежуточное тестирование 2 1 4 6 контрольная работа, индивидуальные задания 6 Лабораторные занятия 1 Практические занятия 2 Лекции Самостоятельная работа студента 2 Понятие биоразнообразия: в науке; в природоохранном движении; в социальноэкономической сфере. Биосферные функции биоразнообразия. Уровни биоразнообразия: генетический; популяционно-видовой; экосистемный. Классификации биоразнообразия: таксономическое (филетическое), типологическое, биохорологическое, структурное. Таксономическое разнообразие. Эволюционная и типологическая концепции вида. Концепции безмерного и многомерного вида. Внутривидовые категории. Микро- и макроэволюция. Число видов в истории Земли. Современное состояние различных таксономических групп организмов. Видовое богатство России. Центры таксономического разнообразия. Формы текущего контроля успеваемости Форма промежуточной аттестации Семинары 1 Раздел Дисциплины Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) Неделя семестра № п/п Семестр Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа 4 5 6 7 8 Российские и международные программы, Всемирная стратегия сохранения биоразнообразия. География биоразнообразия. Геногеография. Факторы, определяющие видовое богатство. Правила островной биогеографии. Разнообразие экосистем. Тундры, бореальные хвойные леса, листопадные леса умеренной зоны, саванны и степи, пустыни, субтропические леса, тропические дождевые леса, пресноводные экосистемы, морские экосистемы. Измерение и оценка биоразнообразия. Альфаразнообразие: видовое обилие, индексы видового богатства, индексы разнобразия. Бета- разнообразие; гамма- разнообразие экосистем. Биологическое разнообразие и природопользование. ВСЕГО 2 6 промежуточное тестирование 2 2 4 контрольная работа 2 2 8 индивидуальные задания коллоквиум 4 8 контрольная работа 4 4 48 контрольная работа 72 1 2 2 4 7 16 Биологическое разнообразие (биоразнообразие) – одно из центральных фундаментальных понятий в ботанике, зоологии, микробиологии, экологии, генетике, систематике, палеонтологии, биогеографии и т.д. Научное понятие биоразнообразия как набора и богатства форм и их соотношения. Биоразнообразие – синтетическая категория в рамках комплексных исследований в биогеографии, экологии, эволюционной теории. Природоохранные аспекты биоразнообразия: исчезновение видов и их охрана; смещение взаимоотношения массовых и малочисленных видов; соотношение разнообразия, устойчивости и стабильности экосистем. Прикладные аспекты биоразнообразия: конструирование сообществ и экологических комплексов с заданными свойствами в сфере агроценологии, марикультуры, лесного хозяйства, биотехнологии, рекультивации, зеленого строительства и т.д. Биосферные функции биоразнообразия. Роль живых организмов в продукционных и деструкционных процессах в биосфере. Средообразующая и концентрационная функция растений, животных и микроорганизмов. Горизонтальный и вертикальный перенос организмами вещества и энергии на планете. Высокий уровень биоразнообразия – необходимое условие нормального функционирования экосистем и биосферы в целом. Потеря биоразнообразия – важнейшая составная часть глобального экологического кризиса. Уровни биоразнообразия. Уровни и типы разнообразия по Р.Уиттекеру (1977). Инвентаризационное разнообразие: точечное альфа-разнообразие, или разнообразие субвыборки (для небольших проб или микроместообитаний в пределах сообщества); альфа-разнообразие, или внутреннее разнообразие местообитания (для образца, представляющего сообщество, рассматриваемого как гомогенное); гамма-разнообразие (для ландшафта или серии проб, включающей более чем один тип сообщества); эпсилонразнообразие (для крупной географической территории, включающей различные ландшафты). Дифференцирующее разнообразие: внутреннее бета-разнообразие, или мозаичное разнообразие (изменение между частями мозаичного сообщества); бетаразнообразие, или разнообразие местообитаний (изменение вдоль градиента среды между различными сообществами и в пределах сообществ); дельта-разнообразие, или географическая дифференциация ( изменение вдоль климатических градиентов или между географическими территориями). Генетическое изменчивость разнообразие. организмов и Процессы, популяций: обуславливающие мутации, рекомбинации, генетическую дрейф генов, естественный отбор, их закономерности. Методы изучения генетического полиморфизма видов и популяций. Уменьшение генетической изменчивости как фактор снижения 8 жизнеспособности популяций. Исчезновение видов – безвозвратная потеря генов с неизвестными потенциальными свойствами, утрата перспектив их использования генной инженерией для создания новых пищевых ресурсов и лекарственных препаратов. Популяционно-видовое разнообразие – опорная единица учета разнообразия. Географические закономерности разнообразия с изменения видового разнообразия. Связь видового продуктивностью и сукцессиями экосистем, пространственной неоднородностью среды, колебаниями климата. Инвентаризация видов. Число видов в истории Земли. Равновесная теория островной биогеографии как модель динамики видового разнообразия. Закономерности и скорость заселения островов. Островные сообщества, их эволюция. Фрагментация местообитаний – одна из проблем сохранения видов в природе. Знание биологии вида и его состояния в природе – необходимое условие охраны редких видов. Разнообразие экосистем. Тундры, бореальные хвойные леса, листопадные леса умеренной зоны, саванны и степи, пустыни, субтропические леса, тропические дождевые леса, пресноводные экосистемы, морские экосистемы. Классификации биоразнообразия: таксономическое (филетическое), типологическое, структурное. Таксономическое разнообразие. Эволюционная и типологическая концепции вида. Концепции безмерного и многомерного вида. Внутривидовые категории. Микро- и макроэволюция. Современное состояние различных таксономических групп организмов. Видовое богатство России. Центры таксономического разнообразия. Типологическое разнообразие: жизненные формы, экологические стратегии, ценотипы и другие группировки по различным признакам. Структурное разнообразие: вертикальная стратифицированность, ярусность, зональность, периодичность, социальные структуры, трофическая структура, система биотических взаимодействий, и т. д. Измерение и оценка биоразнообразия как средство контроля сохранения генетического потенциала, оценки состояния экосистем, разработки менеджмента отдельных видов. Альфа-разнообразие: видовое обилие, индексы видового богатства, индексы разнообразия. Методы построения графиков видового обилия. Модели распределения видового обилия: геометрическое распределение, логарифмическое распределение. Распределение по модели «разломанного стержня» Мак-Артура. Индексы видового богатства Маргалефа, Менхиника. Индексы неоднородности: индекс Шеннона, индекс Симпсона, индекс Бергера-Паркера, мера разнообразия Макинтоша. Бетаразнообразие (сравнение, сходство, соответствие сообществ): мера Уиттекера; основные 9 индексы общности для видовых списков: Браун-Бланке; Чекановского-Съёренсена, Жаккара. Графический анализ бета-разнообразия: дендрограммы. Биологическое разнообразие и природопользование. Антропогенные изменения биомов: обеднение видового состава растительности и животного мира, уменьшение генетического разнообразия видов, биоценотические перестройки. Техногенные катастрофы – угроза биоразнообразию. Мониторинг биоразнообразия. Конференции ООН по окружающей среде (Стокгольм, 1972, Рио-де-Жанейро, 1992, Найроби, 2002). Международная конвенция о биологическом разнообразии (1992), разработка Глобальной стратегии биоразнообразия. Конвенция (1975) по международной торговле видами мировой флоры и фауны, находящихся под угрозой исчезновения. Глобальная система наземных наблюдений (GTOS). Глобальная информационная база данных о ресурсах (GRID). Международный союз охраны природы (UNEP), природных ресурсов (IUCN), Всемирный фонд дикой природы (WWF) и Всемирная стратегия охраны живой природы (1980). Всемирный центр охраны и мониторинга (WCMC), его цели и задачи, издание Красных книг и Красных списков. Биосферные заповедники и их роль в инвентаризации, биоразнообразия и развитии долгосрочного экологического мониторинга. Международный Совет по генным ресурсам растений (IBPGR), его роль в сохранении генетического разнообразия растений. Глобальные и региональные причины сокращения биоразнообразия. Стратегия сохранения биоразнообразия. Научная программа «Диверситас», её направления: функционирование экосистем и поддержание биоразнообразия; происхождение, сохранение и потери биоразнообразия; инвентаризация и мониторинг биоразнообразия; сохранение генетического разнообразия диких предков биоразнообразие; культурных разнообразие растений и одомашненных микроорганизмов; роль животных; человека в морское изменениях биоразнообразия. Развитие программы «Диверситас». Национальная стратегия сохранения биоразнообразия, её приоритеты: формирование категории экономической ценности живой природы и биологического разнообразия как национального богатства; формирование системы партнерства в деятельности по сохранению живой природы и биологического разнообразия, интеграция России в международную Реализация Конвенции о биоразнообразии в России. Законы РФ «Об охраняемых природных территориях»; «О животном мире»; «Об экологической экспертизе» и др. «Глобальный экологический фонд» и его вклад в сохранение биоразнообразия России. 10 5. Образовательные технологии Наряду с классическими технологиями обучения (лекции, семинары и самостоятельная подготовка студентов) при осуществлении курса применяются другие методы, включающие: лекции с применением мультимедийных средств, облегчающих понимание темы или вопроса, в частности, при чтении лекционного курса используются презентации; часть лекционного материала и материалов семинарских занятий доступны через сеть Интернет, режим доступа к которым указан в списке раздела 7 данной программы. Указанные сайты обеспечивают и более широкий самостоятельный поиск информации; режим собеседования с преподавателем, реализуемый через коллоквиумы, позволяет, кроме функции контроля, развить у обучаемых навыки профессиональной речи; самоконтроль, реализуемый посредством сетевого компьютерного тестирования, позволяет обучающимся самостоятельно оценивать собственный уровень знаний, наличие пробелов и вовремя их устранять, не дожидаясь контрольных процедур, осуществляемых по расписанию (контрольные работы и др.). 6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной успеваемости, по итогам освоения дисциплины. 6.1. Примерная тематика рефератов и эссе Конвенция о биологическом разнообразии (Рио –де-Жанейро, 1992) Экология и биоразнообразие Международное сотрудничество по сохранению биоразнообразия Формирование общественного сознания в отношении сохранения биоразнообразия Природа или прибыль? Всемирная стратегия сохранения биоразнообразия Правовые средства сохранения живой природы Сохранение биоразнообразия и проблемы контроля численности животныхвредителей: компромиссы, противоречия, перспективы 6.2. Примеры билетов для проведения письменных контрольных работ: Биосферные функции биоразнообразия 11 Понятие биоразнообразия: история, различные аспекты (наука, социальноэкономическая сфера, охрана природы) Таксономическое разнообразие, современное состояние различных таксономических групп организмов Факторы, определяющие видовое богатство экосистем Правила островной биогеографии. Измерение и оценка биоразнообразия. Биологическое разнообразие и природопользование. Экономические оценки. 6.3. Фонд контрольных заданий: Международная программа «Биологическое разнообразие» Конвенция о биологическом разнообразии Научная программа «Диверситас» Генетическое разнообразие. Закономерности генетической изменчивости в популяциях Популяционно-видовой уровень – опорная единица учета разнообразия Систематика как основа инвентаризации видов Критерии видов и возможность их применения Эволюция биосферы и динамика числа видов Разнообразие беспозвоночных животных РФ Разнообразие позвоночных РФ Разнообразие растений РФ Роль микроорганизмов в биосфере Роль в биосфере сапрофагов-беспозвоночных Мировые центры таксономического разнообразия Географические закономерности видового разнообразия Оценка видового обилия (альфа-разнообразие) Модели распределения видового обилия Индексы видового богатства Бета-разнообразие: сравнение, сходство, соответствие сообществ Экосистемное (гамма-разнообразие) Биомное разнообразие (омега-разнообразие) Виды антропогенного воздействия на биоразнообразие Экспертная оценка влияния природопользования на биоразнообразие 12 Стабильность и устойчивость биосистем Влияние техногенного загрязнения на лесные экосистемы Мониторинг биоразнообразия (глобальная система) Мониторинг биоразнообразия России Глобальные экологические изменения – угроза биоразнообразию Всемирная стратегия сохранения биоразнообразия Национальная стратегия биоразнообразия России 6.4. Образцы тестовых билетов для промежуточной оценки остаточных знаний 1.Биологическое разнообразие: а. разнообразие видов на определенной территории б. генетическая гетерогенность популяций в. внутривидовая изменчивость г. разнообразие генов, видов и экосистем 2. «Биологическое разнообразие» - термин впервые применен: а. Э.Геккелем б. Т.Гексли в. Г.Бейтсом г. Э.Зюссом 3. Биом – это: а. совокупность живых организмов, населяющих данный регион б. ландшафто-климатические единицы в. сообщество продуцентов и консументов в пределах биотопа г. совокупность живых организмов биосферы 4. При оценке альфа-разнообразия учитываются: а. индесы доминирования б. видовое богатство и выравненность обилия видов в. индексы общности видовых списков экосистем г. пространственное размещения видов 5. Формой существования вида в природе является: 13 а. дем б. парцелла в. популяция г. подвид 6.5. Образцы экзаменационных билетов Билет № 1 1. Систематика как основа инвентаризации видов. Современные методы систематики 2. Экосистемное (гамма-разнообразие), способы его оценки Билет № 2 1. Видовой уровень биоразнообразия - основная единица его учета 2. Стабильность и устойчивость биосистем Билет № 3 1. Бета-разнообразие: область исследования, способы оценки 2. Виды антропогенного воздействия на биоразнообразие Билет № 4 1. Всемирная стратегия сохранения биоразнообразия 2. Модели распределения видового обилия Билет № 5 1. Мониторинг биоразнообразия России 2. Индексы видового богатства 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Биоразнообразие» а) основная литература: Лебедева Н.В., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А. Биологическое разнообразие: Учеб.пособие для студ. высш.учеб.заведений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2004. – 432с. 14 Н.В.Лебедева, Н.Н.Дроздов, Д.А.Криволуцкий. Биоразнообразие и методы его оценки. М., 1999. 199 с. Москвитина Н.С., Сучкова Н.Г. Биоразнообразие Томского Приобья. Млекопитающие. – Томск: Томский государственный университет, 2009. -312 с. Сохранение биологического разнообразия России. Первый национальный доклад Российской Федерации. Выполнение Россией обязательств по Конвенции о биологическом разнообразии. Под ред. А.М. Амирханова. М., 1997. 202 с. Чернов Ю.И. Экология и биогеография. Избранные работы. М.: Товарищество научных изданий КМК. 2008. 508 с. Эволюция биосферы и биоразнообразия. М.: Т-во научных изданий КМК. 2006. 600с. б) дополнительная литература: Второв П.П., Дроздов Н.Н. Биогеография. М. 2001. 270 с. Строение ДНК и положение организмов в системе. М., 1972. 327 с. Управление численностью грызунов-вредителей (pest management) и проблемы сохранения биологического разнообразия. Материалы российской научно-практичекой конференции с международным участием. Москва. 17-18 ноября 2009: ИПЭЭ РАН, 2009. 96 с. Юрцев Б.А. Эколого-географическая структура биологического разнообразия и стратегия его учета и охраны // Биологическое разнообразие: подходы к изучению и сохранению. СПб., 1992. С. 7-21. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Охрана живой природы: проблемы и перспективы. – М.: Лесная пром-сть, 1983. – 269 с. в) Интернет-ресурсы: www.bsponline.org/index.html (доступ к информации по проектам) www.nbii.gov (Национальная биолого-информационная структура США) www.sci.aha.ru/biodiv/ www.ihst.ru/org/rcmc/russian/docs/ (Национальная Стратегия сохранения биоразнообразия России: документы и процесс). www.ihst.ru/org/rcmc/russian/docs/report97/cont_r.html (Национальный доклад РФ по сохранению биоразнообразия). http: // books.nap.edu/books/0309052270/ html / index.html Журнал Biodeversity II. Электронная версия 15 www.biodiv.org (сайт посвящен конвенции по биоразнообразию) http: // www.biodiv.org (биоразнообразие и биобезопасность) 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Обучение по дисциплине «Биоразнообразие» осуществляется на базе: - лекционной аудитории, оснащенной комплексом мультимедиа - дисплейного класса с 13 индивидуальными рабочими местами. - зоологического музея ТГУ, располагающего учебной и научной коллекцией мировой фауны 16 ЛИСТ ПЕРЕУТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ Дата № протокола кафедрального заседания Подпись зав. кафедрой 17