Экология популяций и сообществ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФИЛИАЛ ТЮМГУ В Г. ТОБОЛЬСКЕ
Естественнонаучный факультет
Кафедра биологии, экологии и методики преподавания естествознания
УТВЕРЖДАЮ
Директор
_____________ ____________
подпись
ФИО
«___» __________ 2015 г.
Учебно-методический комплекс дисциплины
«ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ И СООБЩЕСТВ»
Код и направление подготовки
022000.62 – «Биология»
Профиль подготовки
«Биоэкология»
Квалификация
(степень) выпускника
бакалавр
Форма обучения
очная
Тобольск
2014
1
Содержание
Руководство по организации обучения дисциплине ........ Error! Bookmark not
defined.
Приложения ........................................................................................................... 25
Приложение 1. Лекционные материалы ............................................................. 25
Приложение 2. Практические занятия ................................................................ 34
2.1. Планы практических занятий ........................................................................ 34
2.2. Методические указания к практическим занятиям .................................... 36
Приложение 3. Лабораторный практикум .......................................................... 37
3.1.Задания к лабораторному практикуму .......................................................... 37
3.2.Методические указания к лабораторному практикуму ............................... 37
Приложение 4. Самостоятельная работа студентов .......................................... 37
4.1. Задания для самостоятельной работы ....................................................... 37
4.2. Методические указания к выполнению самостоятельной работы............ 39
Приложение 5. Контролирующие и оценочно-диагностические материалы по
дисциплине ............................................................................................................. 39
5.1. Технологическая карта дисциплины ......... Error! Bookmark not defined.
5.2. Тестовые задания для текущего контроля знаний по дисциплине ........ 42
5.3. Тестовые задания для итогового контроля знаний по дисциплине ....... 42
5.4. Вопросы к зачету ............................................................................................ 43
Приложение 6. Глоссарий .................................................................................... 47
Приложение 7. Дополнительные учебно-методические материалы………….48
2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФИЛИАЛ ТЮМГУ В Г. ТОБОЛЬСКЕ
Естественнонаучный факультет
Кафедра биологии, экологии и методики преподавания естествознания
УТВЕРЖДАЮ
Директор
_____________ ____________
подпись
ФИО
«___» __________ 2015 г.
Рабочая программа учебной дисциплины
«ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ И СООБЩЕСТВ»
Код и направление подготовки
022000.62 – «Биология»
Профиль подготовки
«Биоэкология»
Квалификация
(степень) выпускника
бакалавр
Форма обучения
очная
Тобольск
2014
3
Содержание
1. Цели и задачи освоения дисциплины…………………………………………..
3
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО……………………………………
3
3. Требования к результатам освоения дисциплины……………………………… 3
4. Структура и содержание дисциплины…………………………………………
4
4.1. Структура дисциплины………………………………………………………
4
4.2. Содержание разделов дисциплины…………………………………………
4
5. Образовательные технологии……………………………………………………
5
6. Самостоятельная работа студентов……………………………………………
6
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства……………………
8
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля………………………
8
7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая
технология оценивания работы студентов……………………………………
9
7.3. Оценочные средства промежуточной аттестации…………………………
13
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины………
14
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины…………………………
15
10. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля) 16
4
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
от ____.____.2014
1. Содержание: УМК по дисциплине Экология популяций и сообществ для студентов
022000.62 – «Биология» Профиль подготовки «Биоэкология»,очная форма
обучения
2. Автор(-ы): Садыкова Э.Ф.
3. Объем __46___стр.
Должность
Заведующий
кафедрой
(наименование
кафедры)
Начальник УМО
филиала
Директор ИБЦ
ФИО
Дата
согласования
Результат
согласования
Примечание
ФИО
__.__.2014
Рекомендовано
к электронному
изданию
Протокол заседания
кафедры от __.__.2014
№ __
ФИО
__.__.2014
Согласовано
ФИО
__.__.2014
Согласовано
4.
5
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Экология популяций и сообществ» является: получение
студентами представления об экологических связях в популяциях, о взаимосвязи в
биологических системах, о динамике и саморегуляции популяций. Важное значение уделяется
вопросам устойчивости популяций и сообществ, как единиц и компонентов экосистем, в
градиентах природных и антропогенных факторов, являющимся в настоящее время одними
из актуальнейших в плане поддержания экологического равновесия природной среды.
2. Место дисциплины в структуре ВПО.
Дисциплина «Экология популяций и сообществ» является дисциплиной
математического и естественнонаучного цикла, вариативная часть.
Для освоения используются знания, умения, навыки, сформированные при изучении
дисциплин: География, Общая экология, Биоразнообразие. Является основой для
последующего изучения дисциплин: Охрана окружающей среды, Почвоведение, Учение о
биосфере.
3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины.
3.1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины:
Процесс освоения дисциплины направлен на формирование компетенции ОПК-2, ОПК-3,
ОПК-10.
 способностью использовать экологическую грамотность и базовые знания в области
физики, химии, наук о Земле и биологии в жизненных ситуациях; прогнозировать
последствия своей профессиональной деятельности, нести ответственность за свои
решения (ОПК-2)
 способностью понимать базовые представления о разнообразии биологических
объектов, значение биоразнообразия для устойчивости биосферы, способностью
использовать
наблюдения,
описания,
идентификации,
классификации,
культивирования биологических объектов (ОПК-3).
 способностью применять базовые представления о об основах общей, системной и
прикладной экологии, принципы оптимального природопользования и охраны
природы, мониторинга, оценки состояния природы и охраны живой природы(ОПК-10).
3.2. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- об основных закономерностях организации популяций как основной форме
существования вида в природе;
формы протекания популяционных процессов отражающих форму их приспособления
к окружающей среде;
- принципы организации и механизмы поддержания устойчивости природных
сообществ;
Уметь:
- проводить исследования с целью установления важнейших характеристик природных
популяций и сообществ;
- использовать знания по природным популяциям и сообществам при проведении работ
по экологическому мониторингу и оценке биоразнообразия;
- применять и использовать полученные знания по организации природных популяций
и сообществ при оценке состояния экосистем;
- организовывать мероприятия по охране природных комплексов с учётом
популяционного, синэкологического и экосистемного подходов;
Владеть:
- опытом проведения полевых исследований и экспериментальной работы;
6
- опытом анализа и обобщения теоретического материала и эмпирических данных при
изучении природных популяций, сообществ и экосистем;
- методами работы с вычислительной техникой, математическими методами обработки
результатов экологических исследований;
- методами оценки устойчивости природных систем и комплексов с учётом
популяционных и синэкологических показателей.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 часов), из них
42, выделенных на контактную работу с преподавателем.
4.1. Структура дисциплины
Таблица 1
№
Наименование раздела дисциплины
Экология популяций
Взаимодействие популяций
Экология сообществ
ВСЕГО
1
2
3
1
4.2. Содержание дисциплины
Таблица 2
Наименование раздела
дисциплины
Экология популяций
2
3
Взаимодействие популяций
Экология сообществ
№
Содержание раздела
(дидактические единицы)
Популяционная структура вида; показатели популяций;
структура популяции; динамика популяций; гомеостаз
популяций.
Основные формы взаимоотношений в популяциях.
Развитие, устойчивость и динамика биоценозов.
5. Образовательные технологии
Таблица 3
№
№
Тема занятия
занятия раздела
1.
1
Популяционная структура вида
2.
2
Показатели популяций
3.
3
4.
4
Структура популяции: половая,
возрастная, пространственная,
этологическая и др.
Динамика популяций
5.
5
Виды учебной работы
(в академических часах)
Семестр
аудиторные занятия
СР
ЛК
ПЗ
ЛБ
8
4
10
22
8
4
10
20
8
6
8
24
14
28
66
Гомеостаз популяций
Виды образовательных
технологий
информационная лекция
Кол-во
часов
4
лекция-визуализация
2
практическое занятие в форме
практикума
4
лекция-визуализация;
семинар-дискуссия
практическое занятие в форме
практикума
7
4
4
6
6.
6
7.
7
Основные формы взаимоотношений
в популяциях
Экология сообществ. Трофическая
структура биоценозов.
информационная лекция;
практическое занятие в форме
презентации
практическое занятие в форме
презентации
4
6
8
42
ВСЕГО
6. Самостоятельная работа студентов
Таблица 4
№
Наименование
раздела
дисциплины
Вид самостоятельной работы
1
Экология популяций
Структура популяции.
1. Составить графическое изображение структуры текста
при ответе на вопросы:
1) Чем отличаются географические и элементарные
популяции;
2) В какой эволюционный ряд входит популяция;
3) Классификация ареалов; примеры ареалов растений и
животных; космополиты.
4) Охарактеризовать статические и динамические
показатели популяций;
5) Численность и плотность особей;
2. Составить таблицы для систематизации учебного
материала по вопросам:
1) В чем заключается разница между динамическими и
статическими показателями популяций;
2) Что такое арренотокия и цикломорфоз; какие условия
могут повлиять на соотношение полов в популяции;
3) В чем сущность протандрии и протогинии; дайте
определение понятиям: поколение, приплод, возрастная
группа;
4) В чем сущность построения возрастных пирамид?
Приведите примеры;
5) Каковы варианты пространственного размещения
особей. Приведите примеры;
6) Что такое радиус репродуктивной активности; В чем
отличие оседлых животных от кочевых?
7) В чем преимущества группового образа жизни? В чем
выражается эффект группы?
8) Охарактеризуйте типы интеграции индивидуумов. Дайте
характеристику колонии, семье, стае. В чем разница между
вожаком и лидером?
8
Трудое
мкость
(в
академ
ически
х часах)
22
2
Взаимодействие
популяций
3
Экология сообществ
Динамика популяций
3. Составить графическое изображение структуры текста
при ответе на вопросы:
1) Что такое биотический потенциал?
2) Что такое емкость и сопротивление среды?
3) Каковы основные типы динамики популяций?
4) Какие стратегии роста популяций выделяют у животных
и растений?
5) Каковы факторы и как регулируется численность в
популяциях?
6) Что такое саморегуляция популяций? В чем сущность
стрессовой гипотезы регуляции численности популяций?
1. Составить таблицы для систематизации учебного 20
материала по вопросам:
1) Приведите примеры межвидовых отношений;
2) Что такое аллелопатия. Дайте характеристику
аллеопатических явлений.
3) В чем сущность правила конкурентного исключения.
Приведите примеры проявления конкуренции в природных
сообществах.
4) Что такое самоизреживание и в чем оно проявляется?
5) Что такое экологическое высвобождение и
экологическая компрессия?
6) В чем сущность хищничества и в каких группах живых
организмов
оно
встречается?
Какие механизмы
вырабатываются у жертв для предотвращения их поедания
хищником?
7) В чем сущность бейтсовской и мюллеровской
мимикрии? Что такое функциональная реакция и ее смысл?
8) Что такое мутуализм, приведите примеры.
9) Чем отличается протокооперация от мутуализма?
10) Опишите случаи и варианты комменсализма.
11) В чем экологический смысл паразитизма? Каковы
преимущества паразитизма? Опишите коадаптации
паразитов и их хозяев. Дайте классификацию различных
форм паразитизма.
Составить графическое изображение структуры текста при 24
ответе на вопросы:
1) Что такое пищевая цепь? Какие трофические уровни
выделяют?
2) В чем сущность детритных и пастбищных пищевых
цепей? Составьте свои примеры пищевых цепей.
3) Что такое продуктивность и какие сообщества более
продуктивны?
4) Что такое ярусность? Какова вертикальная и
горизонтальная структура наземных экосистем?
5) Что такое сукцессия и сукцессионные серии? Приведите
пример ксерической сукцессии. Какие сукцессии называют
первичными и вторичными? В чем сущность
9
демутационной и пирогенной сукцессий. Опишите
климаксовое сообщество.
6) Назовите правила и принципы устойчивости природных
систем? Что является причиной изменений сообществ?
Каковы суточные и сезонные изменения в сообществах.
Приведите примеры.
7) Дайте определение понятию агроэкосистемы. Что
характерно для агроценозов?
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства

7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая
технология оценивания работы студентов

Таблица 5. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля

№
Устный опрос
Письменные работы
Технические
Информац
Темы
формы
ии
контроля
онные
системы и
технологи
и
10
Итого
количество
баллов
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля
Проводится предварительное тестирование в рамках общей экологии (примерные
задания):
1. Раздел экологии, включающий экологию биогеоценозов и других экосистем,
называется ...

биогеоценологией

комплексной экологией

прикладной экологией

экологией животных
2. Отношения между популяциями разных видов в экосистеме изучает ...

синэкология

демэкология

биогеография

аутэкология
3. Общие закономерности взаимоотношений организмов (включая человека) и среды
и функционирования экологических систем изучает ...

прикладная экология

социальная экология

популяционная экология

общая экология
4. Объектами изучения селькохозяйственной экологии являются ...

животные и растения заповедников

животные и растения, обитающие на урбанизированных территориях

культурные растения и домашние животные

виды, занесенные в Красную книгу



0-6
0-4
0-8
0-3
0-3
0-4
0-4
0-6
0-6
016
другие формы
0-3
0-5
программы
компьютерного
тестирования
комплексные
ситуационные
задания
ответ на
семинаре
0-2
0-2
0-6
0-6
0-8
0-6
0-4
0-18
0-12
0-14
0-6
0-4
0-30
0-6
0-8
0-8
0-14
0-36
0-8
0-14
0-8
-
электронные
практикумы
0-2
0-2
0-4
эссе
0-6
реферат
0-3
0-3
0-2
-
тест
контрольная
работа
собеседование
0-3
0-3
лабораторная
работа
коллоквиумы
Модуль 1
1.1
1.2
n
Всего
Модуль 2
2.1
2.2
n
Всего
Модуль 3
3.1
3.2
n
Всего
Итого
-
0-2
0-15
0-15
0-2
0-30
-
0-4
0-2
0-6
0-16
0-24
0-6
016
0-6
010
0-40
0-100
7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ
7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ
Таблица 6
Виды работ
Максимальное количество баллов
Модуль 1
Модуль 2
Модуль 3
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа
Итого за работу в семестре
Обобщающий контроль
(тестирование)
Итого
Итого
5
0
5
20
25
-
5
0
5
20
25
-
5
0
5
25
30
20
15
0
15
65
80
20
25
25
50
100
7.2.2. Оценивание аудиторной работы студентов
Таблица 7
№
Наименование раздела
дисциплины
1
2
Экология популяций
Взаимодействие популяций
Формы оцениваемой работы
Работа на лекциях
Посещение лекций
Посещение лекций
11
Макс.
количеств
о баллов
Модуль
(аттестация)
0
0
1,2,3
1,2,3
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Экология сообществ
Посещение лекций
Работа на практических (семинарских )занятиях
Экология популяций
А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие популяций А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Экология сообществ
А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Экология популяций
А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие популяций А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Экология сообществ
А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Экология популяций
А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие популяций А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Экология сообществ
А) Выступление на
семинарском занятии;
Б) Защита реферата.
Итоговая контрольная работа
7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов
Таблица 8
Наименование
№
раздела (темы)
Формы оцениваемой работы
дисциплины
Экология
1) Подготовка рефератов;
популяций
2) Составление схем, таблиц для
1.
систематизации учебного материала;
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах.
Взаимодействие 1) Подготовка рефератов;
популяций
2) Составление схем, таблиц для
2.
систематизации учебного материала;
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах.
Экология
1) Подготовка рефератов;
3.
сообществ
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного материала;
12
0
1,2,3
1
1
2
1
2
1
1
2
2
2
2
2
1
3
2
3
2
3
20
3
Максимальное
количество
баллов
Модуль
(аттестация)
5
1
5
1
10
1
Экология
популяций
4.
Взаимодействие
популяций
5.
Экология
сообществ
6.
Экология
популяций
7.
Взаимодействие
популяций
8.
Экология
сообществ
9.
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного материала;
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного материала;
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах..
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного материала;
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного материала;
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного материала;
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного материала;
3) Подготовка учебных материалов в
специальных программных средах.
5
2
10
2
5
2
10
3
5
3
10
3
7.2.4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости
Методические рекомендации к защите практических работ: для защиты практической
работы необходимо:
1.
посетить все практические занятия;
2.
сделать все задания (как письменные, так и устные);
3.
рассказать методику выполнения задания, в случае необходимости записать её
в тетрадь;
4.
сдать тетрадь с выполненными заданиями на проверку преподавателю.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Примерная тематика рефератов по курсу:
Свойства и структура популяций.
Половой состав популяций у различных групп организмов.
Понятие и типы образа жизни организмов.
Типы внутривидовых взаимоотношений животных.
Типы межвидовых взаимоотношений организмов.
Ранг особей в группах, его установление и поддержание.
Типы и характер внутривидовых и межвидовых взаимоотношений у растений.
13
8. Модели генетической структуры популяции.
9. Мутационная изменчивость в популяциях различных видов организмов
10. Типы роста популяций организмов и условия его определяющие.
11. Типы динамики численности организмов.
12. Изменение структуры биосферы и природных сообществ в ходе эволюции
органического мира.
13. Коэволюционные процессы в природе.
14. Уровни разнообразия природных систем.
15. Концепция экологической ниши и принципы разделения ниш в сообществе.
16. Сосуществование видов и разделение ниш.
17. Экологическая характеристика видов и её использование при анализе сообществ.
18. Флуктуации и причины флуктуационных изменений.
19. Сезонная динамика сообществ, аспективность сообществ.
20. Типы сукцессий.
21. Концепция климакса и многообразие точек зрения на него.
22. Понятие гомеостаза в биологии.
23. Экологическое дублирование в биологических сообществах и экосистемах.
24. Факторная устойчивость сообществ.
7.3 Оценочные средства промежуточной аттестации
7.3.1. Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений,
навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования компетенций в
процессе освоения образовательной программы.
Процедура оценивания производится в форме устного ответа на вопросы по дисциплине.
Семестровый курс предлагается оценивать по шкале в 100 баллов. Для экзамена предлагается
следующая шкала, обеспечивающая сопоставимость с международной системой оценок:
Таблица 8
Экзамен (соответствие рейтинговых баллов и
Вид
Допуск к
академических оценок)
Зачёт
аттестации
аттестации
Удовл.
Хорошо
Отлично
Зачет по
40 баллов
61 балл
61-72 баллов 73-86 баллов
87-100 баллов
балльнорейтинговой
ситеме
7.3.2. Типовые контрольные задания или иные материалы, определяющие процедуры
оценивания знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующие этапы
формирования компетенций.
Контрольные вопросы по дисциплине:
Примерный перечень вопросов к зачету
1. Свойства и структура популяций. Критерии популяции.
2. Иерархическая система классификации популяционных структур вида.
3. Критерии пространственной целостности популяционных структур вида.
4. Пространственный (ландшафтный) объём популяционных структур.
5. Поло-возрастной состав популяций. Поддержание половой и возрастной структур.
6. Понятие и типы образа жизни организмов.
7. Типы внутривидовых взаимоотношений животных.
8. Особенности групповых взаимоотношений животных.
9. Типы внутривидовых и межвидовых взаимоотношений у растений.
14
10. Генетический состав популяции и основные закономерности популяционного
гомеостаза.
11. Характеристика факторов определяющих динамику популяционного генофонда:
мутации, дрейф генов, инбридинг, поток генов.
12. Численность и плотность популяции как важнейшие её показатели.
13. Типы роста популяций организмов и условия его определяющие.
14. Типы динамики численности организмов.
15. Понятие биологического сообщества. Концепция биогеоценоза, сообщества,
экосистемы.
16. Основные закономерности формирования разнообразия сообществ.
17. Понятие функционирования сообществ и его содержание.
18. Трофическая структура сообществ.
19. Концепция экологической ниши и принципы разделения ниш в сообществе.
20. Динамические процессы в сообществах организмов и их типы.
21. Суточная, сезонная, погодичная и многолетняя динамика сообществ.
22. Учение о сукцессии. Типы сукцессий.
23. Особенности протекания первичных и вторичных сукцессий.
24. Концепция климакса и многообразие точек зрения на него.
25. Гомеостаз на уровне сложных биологических систем и механизмы его осуществления.
26. Устойчивость природных систем как их важнейшее свойство. Качественные
категории устойчивости.
Примерные тесты по дисциплине:
Промежуточная аттестация может быть проведена в виде компьютерного тестирования
по всем разделам дисциплины. Дисциплина завершается зачетом, на котором у студентов
проверяется как уровень знаний по основному содержанию дисциплины. Тестовые задания
(один из вариантов)
1. Демэкология изучает ...

организмы и их строение

популяции и их свойства

экосистемы и их разнообразие

биосферу и ее структуру
2. В основании экологической пирамиды энергии располагаются ...

консументы

фитофаги

продуценты

редуценты
3. Пространство с более или менее однородными условиями, заселенное сообществом
организмов, называется ...

акваторией

площадью питания

почвогрунтом

биотопом
4. Под видовой структурой биоценоза понимают ...

взаимосвязи между особями разных видов

распределение особей разных видов по ярусам

разнообразие видов, соотношение их численности или биомассы

соотношение численности особей разных возрастных групп
15
7.3.3. Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения
образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Процесс освоения дисциплины направлен на формирование компетенции ОПК-3,ОПК10.
 способностью понимать базовые представления о разнообразии биологических
объектов, значение биоразнообразия для устойчивости биосферы, способностью
использовать
наблюдения,
описания,
идентификации,
классификации,
культивирования биологических объектов (ОПК-3).
 способностью применять базовые представления о об основах общей, системной и
прикладной экологии, принципы оптимального природопользования и охраны
природы, мониторинга, оценки состояния природы и охраны живой природы(ОПК-10).
Коды
компете
нции
7.3.4. Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных
этапах их формирования, описание шкал оценивания:


Таблица 10. Карта критериев оценивания компетенций
Виды Оценочн
Результаты обучения по уровням освоения материала
заняти
ые
й
средства
ОПК- способностью
понимать
3
базовые
представления о
значение
биоразнообразия
для
устойчивости
биосферы
способностью
понимать базовые
представления о
значение
биоразнообразия для
устойчивости
биосферы, понимать
практическую
важность знаний на
популяционном уровне
16
способностью
понимать базовые
представления о
значение
биоразнообразия
для устойчивости
биосферы,
понимать
практическую
важность знаний
на
популяционном
уровне, а так же
для
исследовательско
й
профессионально
й работы
Лекции
,
семина
рские
занятия
,
самост
оятельн
ая
работа
студент
ов.
Доклады,
рефераты
,
презентац
ии, тесты,
контроль
ные
вопросы,
вопросы
к зачёту.
.уметь объяснять
принципы
устойчивости
популяций
и
механизмы
гомеостаза
уметь
объяснять
принципы
устойчивости
популяций
и
механизмы гомеостаза
и руководствоваться
ими
в
профессиональной
деятельности
уметь объяснять
принципы
устойчивости
популяций
и
механизмы
гомеостаза
и
руководствоватьс
я
ими
в
профессионально
й
деятельности
использовать
полученные
знания
для
экспериментальн
ой работы,
Владеть
навыками
интерпретации
знаний и их
использования в
учебной
и
исследовательск
ой работе.
Владеть
навыками
интерпретации знаний
и их использования в
учебной
и
исследовательской
работе., а так же
навыками работы с
живыми системами и
использования их в
практической
деятельности
Владеть
навыками
интерпретации
знаний
и
их
использования в
учебной
и
исследовательско
й работе., а так же
навыками работы
с
живыми
системами
и
использования их
в практической
деятельности
использования их
при подготовке
докладов,
презентаций,
выпускных
и
исследовательски
х работ.
методы формирования
экологической
экологической
грамотности на основе
грамотности
на системных знаний в
основе системных области биологии;
знаний в области основные
последствия
биологии;
профессиональной
деятельности
на
методы
формирования
экологической
грамотности
на
основе системных
знаний в области
биологии;
основные
ОПК- методы
формирования
2
17
популяционном уровне.
ОПК
-10
последствия
профессиональной
деятельности
на
популяционном
уровне
и
глобальном уровне
анализировать
анализировать
результаты
в результаты
и
области
предоставлять
исследований
доказательства в области
популяций
и исследований популяций
сообществ
для и
сообществ
для
диагностики
диагностики важнейших
важнейших
природных процессов и
природных
явлений
процессов
и
явлений
анализировать
результаты
предоставлять
доказательства,
применять
методики в области
исследований
популяций
и
сообществ
для
диагностики
важнейших
природных
процессов
и
явлений
навыками
навыками
оценивания
оценивания
последствии
способов
последствии
взаимодействия
с
способов
природными объектами в
взаимодействия с аспекте
сохранения
природными
устойчивости популяций
объектами
в и
сообществ
и
аспекте
интерпретации
их
сохранения
результатов
устойчивости
популяций
и
сообществ
навыками
оценивания
последствии
способов
взаимодействия с
природными
объектами
в
аспекте сохранения
устойчивости
популяций
и
сообществ
интерпретации их
результатов
и
проведение
исследований
способностью
применять
базовые
представления о
об
основах
системной
экологии, оценки
состояния
природы
способностью
применять
базовые
представления о
об
основах
системной
экологии, оценки
состояния
природы и их
значение
для
способностью
применять
базовые
представления о об
основах
системной
экологии,
оценки
состояния природы и
их
значение
для
хозяйственной
деятельности
18
хозяйственной
деятельности
оценки
и
сопоставления по
отдельным
территориям
Применять
полученные
знания
по
системной для
учебной
аудиторной
и
самостоятельной
работы.
Применять
полученные знания по
системной
экологии
для
учебной
аудиторной
и
самостоятельной
работы
и
другим
дисциплинам
по
профилю обучения.
Применять
полученные
знания
по
системной
экологии
для
учебной
аудиторной
и
самостоятельной
работы и другим
дисциплинам по
профилю
обучения.и
обобщать знания
об окружающем
мире.
основы оценки
биоразнообразия
.
основы оценки
биоразнообразия, быть
способным понимать,
излагать и критически
анализировать
базовую информацию
в области системной
экологии.
основы оценки
биоразнообразия,
быть способным
понимать,
излагать и
критически
анализировать
базовую
информацию в
области
системной
экологии,
применять
экологические
методы
исследований при
решении типовых
профессиональны
х задач
об
основных об
основных об
основных
закономерностях закономерностях
закономерностях
19
ОПК- возникновения
социальных
14
проблем
применять и
возникновения
социальных проблем
для
объяснения
популяционного
здоровья человека;
возникновения
социальных
проблем
для
объяснения
популяционного
здоровья
человека;
принципы
и
механизмы
поддержания
демографической
ситуации
для
решения
социальных
проблем
использовать
использовать
полученные
полученные знания по
знания
по экологии человека и
экологии
социальных проблемах
человека
и для
выбора
социальных
направления
проблемах для дискуссии;
выбора
организовывать
направления
мероприятия
по
дискуссии;
экологии человека
использовать
полученные
знания
по
экологии
человека
и
социальных
проблемах
для
выбора
направления
дискуссии;
организовывать
мероприятия по
экологии
человека
и
решению
социальных
проблем
по
результатам
дискуссии
опытом анализа
и
обобщения
теоретического
материала
и
эмпирических
данных
при
отстаивании
свой социальнозначимой
позиции;
опытом анализа и
обобщения
теоретического
материала
и
эмпирических
данных
при
отстаивании свой
социальнозначимой
позиции;
методами оценки
устойчивости
опытом анализа и
обобщения
теоретического
материала
и
эмпирических данных
при отстаивании свой
социально-значимой
позиции;
методами
оценки
устойчивости
антропогенных систем
для
организации
20
дискуссии
экологической
безопасности
по антропогенных
систем
и
промышленных
объектов
для
организации
дискуссии
по
экологической
безопасности
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Бродский А.К. Общая экология : учеб. для студ. вузов / А. К. Бродский. - 3-е изд. - М. :
Академия, 2008. - 256 с.
2. Маврищев В. В. Общая экология: курс лекций .- М: Инфра- М, Нов. знание, 2011 299с.: ил 60X90 1/16 Znanium.com/ catalog/ php? Bookinfo=255387. http://znanium.com/.
[Электронный ресурс]. (14.02.2015)
3. Общая экология: Учебное пособие/ В.А Разумов – М, НИЦ Инфра-М, 2012- 296с.
Znanium.com/ catalog/ php? Bookinfo=315994. http://znanium.com/. [Электронный
ресурс]. (14.02.2015)
4. Общая экология: учебное пособие/ В.А разумов – М, НИЦ Инфра-М, 2012- 296с.
Znanium.com/ catalog/ php? Bookinfo=315994. http://znanium.com/. [Электронный
ресурс]. (14.02.2015)
б) дополнительная литература
1. Акимова Т.А. Экология. Природа - Человек - Техника : учеб. для студ. вузов / Т. А.
Акимова, А. П. Кузьмин, В. В. Хаскин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Экономика, 2007.
- 510 с. - (Высшее образование).
2. Акимова Т.А. Экология. Человек - Экономика - Биота - Среда : учеб. для студ. вузов /
Т. А. Акимова, В. В. Хаскин. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2007. 495 с.
3. Биология с основами экологии : учеб. для студ. вузов / А. С. Лукаткин, А. Б. Ручин, Т.
Б. Силаева ; ред. А. С. Лукаткин. - М. : Академия, 2008. - 400 с.
4. Небел Б. Наука об окружающей среде. – М.: Мир, 1993.- т.1 -424 с. – т.2 -336.с.
5. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология: Учеб.для вузов.М.:Дрофа,2004.-624с.
6. Одум Ю. Экология. – М.: Мир, 1986.- т.1 – 325 с. - т. 2 373 с.
7. Прищеп, Н. И.Экология: Практикум : учеб. пособие для вузов / Н. И. Прищеп. - М. :
Аспект-Пресс, 2007. - 272 с.
8. Федорова А.И., Никольская А.Н, Практикум по экологии и охране окружающей
среды:Учебн. пособие для студ. высш. заведений.- М.:Гуманит изд. центр
ВЛАДОС,2001.- 288с.
9. Хотунцев Ю.Л., Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ.
высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2002 – 480 с.
10. Экологическая экспертиза : учеб. пособие для студ. вузов / Питулько В.М. - М. :
Академия, 2004. - 480 с. Экология: учебник для технических вузов/Л.И. Цветков, М.И.
Алексеева и др.: под ред. Л.И. Цветковой. – М.: изд-во АСВ, СПб.: химиздат, 2001. –
552 с.
21
11. Ясманов Н.А. Основы экологии: учеб. пособие для эколог. специальностей вузов/
Николай Александрович Ясманов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 352
с.
в) периодические издания:
1. Экологический вестник России;
2. ЭКОС (Экологическая безопасность: защита человека и среды его обитания).
г) мультимедийные средства:
д) Интернет-ресурсы:
а) Электронные журналы
«Проект «Ramler-наука” – естественные науки - http://www.nature.ru
Электронная версия журнала «Science» - http://www.sciencemag.org
Электронный журнал Biodat «Природа России» - http://www.biodat.ru
Электронная версия журнала «Экология и жизнь» - http://www.ecolife.ru/index.shtml
б) Образовательные сайты и порталы
Виртуальная школа Кирилла и Мефодия” - http://vscholl.km.ru/
Естественнонаучный образовательный портал - http://en.edu.ru
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
В лекционной аудитории 406 ауд. химико-технологического корпуса имеется:
 Компьютер; Плазменный телевизор 50 «LG» 50РS3000 (1);
 Ноутбук Toshiba Satellite l-300;
10.
Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Паспорт рабочей программы дисциплины
Разработчик(и) : Садыкова Эльза Фаилевна, к.п.н., и.о. зав. кафедрой кафедры
биологии, экологии и МПЕ.
Программа одобрена на заседании кафедры __________________________________________
от «___»_______________г., протокол №________
Согласовано:
22
Зав. кафедрой ______________________
«___» ________________г.
Согласовано:
Специалист по УМР _________________
«___» ________________г.
Аннотация дисциплины
«Экология популяций и сообществ»
Направления подготовки Биология
профиль «Биоэкология», 2011
Цель дисциплины - получение представления об экологических связях в популяциях,
о взаимосвязи в биологических системах, о динамике и саморегуляции популяций.
Для реализации цели в ходе программной подготовки студентов, необходимо
выполнить следующие задачи:
- устойчивость популяций и сообществ, как единиц и компонентов экосистем;
- раскрыть методы системного подхода в экологии;
- рассмотреть структуру, гомеостаз и механизмы устойчивости популяций;
- изучить используемых в экологии методы наблюдения и их инструментальное
обеспечение;
- ориентировать на предупреждение воздействия тех или иных негативных факторов на
популяционный уровень организации живой материи.
Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Экология популяций и сообществ» относится к вариативной части,
обязательные дисциплины. Для освоения используются знания, умения, навыки,
сформированные при изучении дисциплин: Общая экология, Биоиндикация и
биотестирование. Экология и рациональное природопользование. Является основой для
последующего изучения дисциплин: Иммунология, Основы биоэтики.
Процесс освоения дисциплины направлен на формирование компетенции ОПК-3, ОПК10.
 способностью понимать базовые представления о разнообразии биологических
объектов, значение биоразнообразия для устойчивости биосферы, способностью
использовать
наблюдения,
описания,
идентификации,
классификации,
культивирования биологических объектов (ОПК-3).
 способностью применять базовые представления о об основах общей, системной и
прикладной экологии, принципы оптимального природопользования и охраны
природы, мониторинга, оценки состояния природы и охраны живой природы(ОПК-10).
Студент, изучивший дисциплину «Экология популяций и сообществ» должен:
знать:
- об основных закономерностях организации популяций как основной форме
существования вида в природе;
- формы протекания популяционных процессов, отражающих форму их
приспособления к окружающей среде;
- - принципы организации и механизмы поддержания устойчивости природных
сообществ.
уметь:
- проводить исследования с целью установления важнейших характеристик природных
популяций и сообществ;
- использовать знания по природным популяциям и сообществам при проведении работ
по экологическому мониторингу и оценке биоразнообразия;
23
применять и использовать полученные знания по организации природных популяций и
сообществ при оценке состояния экосистем;
- организовывать мероприятия по охране природных комплексов с учётом
популяционного, синэкологического и экосистемного подходов.
владеть навыками:
- опытом проведения полевых исследований и экспериментальной работы;
- опытом анализа и обобщения теоретического материала и эмпирических данных при
изучении природных популяций, сообществ и экосистем;
- методами работы с вычислительной техникой, математическими методами обработки
результатов экологических исследований;
- методами оценки устойчивости природных систем и комплексов с учётом
популяционных и синэкологических показателей.
Общая трудоемкость дисциплины составляет - 2 ЗЕТ (72 ч).
-
24
Приложения
Приложение 1. Лекционные материалы
Лекция 1, 2 Основы популяционной экологии
Краткое содержание. Популяция — это минимальная самовоспроизводящаяся группа
«особей одного вида, на протяжении эволюционно длительного времени населяющая
определенное пространство, образующая генетическую систему и формирующая
собственную экологическую нишу.
Вид — совокупность особей, способных к скрещиванию и образованию плодовитого
потомства,
населяющих
определенный
ареал,
обладающих
рядом
общих
морфофизиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической и биотической
средой, отделенных от других таких же групп особей практически полным отсутствием
гибридных форм.
Область географического распространения (территория или акватория) особей
определенного вида вне зависимости от степени постоянства их обитания в данной местности
называется ареалом обитания этого вида. Выделяют ареалы: естественный, минимальный,
сезонный.
Основные характеристики популяции: величина, структура, динамика.. Имея дело с
растениями, особенно культурными, целесообразно, а иногда и проще учитывать биомассу, а
не число особей.
Под численностью популяции понимают эффективную величину численности, т.е.
число размножающихся животных, которое всегда меньше общего числа особей,
составляющих популяцию.
С эволюцией человеческого общества и образованием стабильных поселений также
возникли синантропные виды, популяции которых обитают в жилищах и в местах скопления
отходов жизнедеятельности людей.
Популяции и их характеристики. Численность популяции не произвольна даже при
постоянной средней продолжительности жизни, а изменяется в пределах определенного
диапазона (в соответствии с правилом максимума размера колебаний плотности
популяционного населения Ю. Одума).
Анализ возрастной и половой структуры популяции позволяет прогнозировать ее
численность на ряд ближайших поколений и лет. Пространственная структура. Каждая
популяция занимает пространство, обеспечивающее условия жизни для ограниченного числа
особей. При изучении пространственной структуры различают случайное, равномерное и
неравномерное (групповое) распределения особей на территории (в пространстве).
Активность особей, пар и семейных групп у позвоночных и высших беспозвоночных обычно
ограничена определенной зоной, называемой индивидуальным участком территории. У
высших животных внутрипопуляционное распределение регулируется системой инстинктов.
Им свойственно особое территориальное поведение — реакция на местонахождение других
членов популяции.
В зависимости от характера использования пространства подвижных животных
подразделяют на оседлых и кочевых. Этологическая структура. Она отражает разнообразные
формы совместного существования особей в популяциях. Различают: одиночный образ; стая;
стадо; колония.
25
Лекция 3. Динамика численности популяций
Краткое содержание. Динамика популяций — это процессы изменения ее основных
биологических показателей во времени в зависимости от экологических факторов. Жизнь
популяции проявляется в ее динамике — одном из наиболее значимых биологических и
экологических явлений. Кривая выживания представляет собой график зависимости от
времени числа выживших на данный момент особей для некоторой начальной группы
новорожденных. Каждому биологическому виду свойственна своя характерная кривая
выживания.
Если при незначительной эмиграции и иммиграции рождаемость превышает
смертность, то популяция будет расти. Рост популяции является непрерывным процессом,
если в ней существуют все возрастные группы.
Плотность популяции регулирует истощение пищевых ресурсов, накопление
токсикантов и поэтому влияет на рост численности. На рост численности, в которой
значительную (возможно, даже главную) роль играет пространство, также влияет перенаселенность. Применительно к условиям реальной природной среды принято использовать понятия
биотический потенциал — совокупность типов экологических факторов, способствующих
увеличению численности популяции, или видовая способность к размножению при
отсутствии ограничений со стороны среды, а также сопротивление среды — сочетание
факторов, ограничивающих рост (лимитирующих факторов).
Любые изменения популяции есть результат нарушения равновесия между ее
биотическим потенциалом и сопротивлением окружающей среды.
Колебания численности популяции. По достижении заключительной фазы роста
размеры популяции продолжают колебаться от поколения к поколению вокруг некоторой
более или менее постоянной величины. В природе в основном встречаются три вида кривых
изменения численности популяции: относительно стабильный, циклический и
скачкообразный.
Виды, у которых численность из года в год находится на уровне поддерживающей
емкости среды, имеют достаточно стабильные популяции. У других видов колебания
численности популяций носят правильный циклический характер. Ряд видов, таких, как енот,
в основном имеют достаточно стабильные популяции, однако время от времени их
численность резко возрастает до наивысшего значения, а затем резко падает до некоторого
низкого, но относительно стабильного уровня. Эти виды относят к популяциям со
скачкообразным ростом численности.
Внезапное увеличение численности происходит при временном повышении емкости
среды для данной популяции и может быть связано с улучшением климатических условий
(факторов) и питания или резким уменьшением численности хищников (включая охотников).
После превышения новой, более высокой емкости среды в популяции возрастает смертность
и ее размеры резко сокращаются.
Лекция 4. Экосистемы и их компоненты
Краткое содержание. Популяции разных видов в природных условиях объединяются
в системы более высокого ранга — сообщества и биоценозы.
Любой биоценоз занимает определенный участок абиотической среды. Биотоп —
пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным
сообществом организмов. Размеры биоценотических группировок организмов чрезвычайно
разнообразны — от сообществ на стволе дерева или на болотной моховой кочке до биоценоза
ковыльной степи. Биоценоз не просто сумма образующих его видов, но и совокупность
взаимодействий между ними. В пределах биоценоза различают фитоценоз, зооценоз и
микробиоценоз.
Биоценоз формируют межвидовые связи, обеспечивающие структуру биоценоза —
численность особей, распределение их в пространстве, видовой состав и тому подобное, а
26
также структуру пищевой сети, продуктивность и биомассу. Для оценки роли отдельного вида
в видовой структуре биоценоза используют обилие вида — показатель, равный числу особей
на единицу площади или объема занимаемого пространства.
Провести четкую грань между биоценозом, всегда занимающим какой-то
определенный биотоп, и экосистемой, представляющей собой единство биоценоза и биотопа,
достаточно сложно.
Экосистема — совокупность популяций различных видов растений, животных и
микробов, взаимодействующих между собой и окружающей их средой таким образом, что эта
совокупность сохраняется неопределенно долгое время. Одним из фундаментальных правил,
которым подчиняются все экологические системы, является принцип Ле-Шателье - Брауна.
При изучении экосистем анализируют прежде всего поток энергии и круговорот веществ
между соответствующими биотопом и биоценозом. Биогеоценоз - это совокупность однородных природных элементов на определенном участке поверхности Земли. Контур
биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества. Понятие «экосистема»
шире и полностью охватывает понятие «биогеоценоз» или «биогеоценоз» — частный случай
«экосистемы». Самая крупная природная экосистема на Земле — биосфера.
Биамы — наиболее крупные наземные экосистемы, соответствующие основным
климатическим зонам Земли; водные экосистемы — основные экосистемы, существующие в
водной сфере. Четкие границы между экосистемами встречаются редко, обычно между ними
находится переходная зона со своими особенностями.
Структура экосистем. Любую экосистему прежде всего можно разделить на совокупность организмов и совокупность неживых (абиотических) факторов окружающей природной
среды.
В свою очередь экотоп состоит из климата во всем его многообразии и геологической
среды, называемой эдафотопом. Структура живой части биогеоценоза определяется
трофоэнергетическими связями и отношениями, в соответствии с которыми выделяют три
главных функциональных компонента:

комплекс автотрофных организмов-продуцентов, обеспечивающих органическим
веществом и, следовательно, энергией остальные организмы (фитоценоз (зеленые растения),
а также фото- и хемосинтезирующие бактерии);

комплекс гетеротрофных организмов - консументов, живущих за счет питательных
веществ, созданных продуцентами (зооценоз (животные) и бесхлорофилльные растения);

комплекс организмов - редуцентов, разлагающих органические соединения до
минерального состояния (микробоценоз, а также грибы и прочие организмы, питающиеся
мертвым органическим веществом).
Пространственная структура биоценозов. Пространственная структура наземного
биоценоза определяется закономерностью распределения надземных и подземных органов
растительности по ярусам (расчленением растительных сообществ по высоте). Ярусное
строение растительности (фитоценоза) позволяет максимально использовать лучистую
энергию Солнца и зависит от теневыносливости растений. Ярусность хорошо выражена в
лесах умеренного пояса. Например, в широколиственном лесу выделяют пять-шесть ярусов:
деревья первой, второй величины, подлесок, кустарник, высокие травы, низкие (приземные)
травы. Существуют межъярусные растения — лишайники на стволах и ветках, лианы и др.
Ярусность существует и в травянистых сообществах лугов, степей, саванн.
Ярусное строение подземных органов определяется разной глубиной проникновения
корневых систем. В каждом ярусе растительности обитают характерные животные из состава
биоценоза. Также существует разделение птиц на экологические группы по месту их питания
(воздух, листва, ствол, почва). Несмотря на то что каждый вид стремится обзавестись
собственной нишей, некоторая межвидовая конкуренция за доступные ресурсы между ними
неизбежна.
27
Ярусное строение наземных биоценозов тесно связано с их функциональной
активностью. Так, пастбищные пищевые цепи преобладают в надземной части биоценозов, а
детритные — в подземной.
В водных экосистемах крупномасштабная вертикальная структура задается в первую
очередь абиотическими условиями. Определяющими факторами являются градиенты
освещенности, температуры, концентрации биогенов и т.п. На значительных глубинах усиливается влияние гидростатического давления. В донных биоценозах важны состав грунтов,
гидродинамика придонных течений. Особенности вертикальной структуры выражаются в
видовом составе, смене доминирующих видов, показателях биомассы и продуктивности.
Пространственная структура биоценозов по горизонтали проявляется в их мозаичности
и реализуется в виде неравномерного распределения популяций по площади из-за
неоднородности почвенно-грунтовых условий, микроклимата, рельефа и т.п. Основой
горизонтальной структуры могут служить особи одного вида, обладающего
средообразующими свойствами, например сосна со всеми связанными с ней
микроорганизмами, грибами, лишайниками, насекомыми, птицами и т.д.
Лекция 5. Трофическая структура биоценозов
Краткое содержание. Экологические категории организмов. Важнейший вид
взаимоотношений между организмами в биоценозе, фактически формирующими его
структуру, — это пищевые связи хищника и жертвы: одни — поедающие, другие —
поедаемые. При этом все организмы, живые и мертвые, являются пищей для других
организмов.
Продуценты - организмы, способные синтезировать органические вещества из
неорганических с использованием внешних источников энергии. Так как продуценты сами
производят органическое вещество, их называют автотрофами — самопитающимися, в
отличие от всех остальных организмов, которые называют гетеротрофами — питаемыми
другими.
В соответствии с источниками энергии, используемыми для синтеза органического
вещества, автотрофы подразделяются на фототрофов и хемотрофов.
Консументы - организмы, не способные строить свои организмы из неорганических
веществ и нуждающиеся в готовой органической пище. Это органическое вещество создается
автотрофами. Пища используется консументами и как источник энергии, и как материал для
построения их тела.
Среди консументов выделяют растительноядных животных (консументы первого
порядка), мелких и крупных хищников (консументов второго, третьего порядка и др.). Роль
консументов - животных в сообществах определяется их подвижностью и относительно
быстрой адаптацией, что способствует распространению жизни на планете. Кроме того,
животные активно регулируют биомассу и рост растений. Консументы также подразделяют
на сапрофаги, фитофаги, зоофаги, некрофаги, детритофаги.
Редуценты - организмы, использующие в качестве пищи органическое вещество и
подвергающие его минерализации. Поэтому данная категория организмов также называется
деструкторами, ибо они окончательно разрушают органические вещества до относительно
простых неорганических соединений, используемых консументами в качестве пищи. Тем
самым осуществляется возврат вещества в начало природной цепи питания.
К редуцентам относятся многие виды бактерий и грибов, разлагающих в процессе
метаболизма мертвое органическое вещество до минеральных составляющих. Именно
редуценты завершают биологические циклы вещества в биосфере, возвращая в почву, воду и
воздух биогены, которые вновь могут быть использованы растениями. Таким образом,
поддерживается непрерывное течение жизни при ограниченном количестве, но многократном
использовании биогенных элементов.
28
Пищевая цепь — это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает
или разлагает другой. Она представляет собой путь движущегося через живые организмы
однонаправленного потока поглощенной при фотосинтезе малой части высокоэффективной
солнечной энергии, поступившей на Землю. В конечном итоге эта цепь возвращается в
окружающую природную среду в виде низкоэффективной тепловой энергии. По ней также
движутся питательные вещества от продуцентов к консументам и далее к редуцентам, а затем
обратно к продуцентам.
Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем. Первый трофический
уровень занимают автотрофы. Организмы второго трофического уровня называют
первичными консументами, третьего — вторичными консументами и т.д. Обычно бывают
четыре или пять трофических уровней и редко более шести. Существуют два главных типа
пищевых цепей — пастбищные (или «выедания») и детритные (или «разложения»).
Экологические пирамиды . Пирамида численности. Для построения пирамиды
численности подсчитывают число организмов на некоторой территории, группируя их по
трофическим уровням:
продуценты — зеленые растения;
первичные консументы — травоядные животные;
вторичные консументы — плотоядные животные;
третичные консументы — плотоядные животные;
n-е консументы - плотоядные животные;
редуценты — деструкторы.
Консументы второго, третьего и более высоких порядков могут быть хищниками, могут
питаться падалью или быть паразитами. В последнем случае они по величине меньше своих
хозяев, в результате чего пищевые цепи паразитов необычны по ряду параметров.
Каждый уровень изображается условно в виде прямоугольника, длина или площадь
которого соответствуют численному значению количества особей. Расположив
прямоугольники в соподчиненной последовательности, получают экологическую пирамиду
численности.
Пирамида биомасс. Экологическую пирамиду биомасс строят аналогично пирамиде
численности. Ее основное значение состоит в том, чтобы показывать количество живого
вещества (биомассу — суммарную массу организмов) на каждом трофическом уровне. В этом
случае размер прямоугольников пропорционален массе живого вещества соответствующего
уровня, отнесенной к единице площади или объема.
Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т.е.
общую биомассу всех организмов каждого трофического уровня. Поэтому при дальнейшем
анализе могут возникнуть ошибки, если не учитывать следующее: 1) при равенстве скорости
потребления биомассы и скорости ее образования урожай на корню не свидетельствует о
продуктивности, т. е. о количестве энергии и вещества, переходящих с одного трофического
уровня на другой, более высокий, за некоторый период времени (например, за год). Так, на
плодородном, интенсивно используемом пастбище урожай трав на корню может быть ниже, а
продуктивность выше, чем на менее плодородном, но мало используемом для выпаса; 2)
продуцентам небольших размеров, например водорослям, свойственна высокая скорость
роста и размножения, уравновешиваемая интенсивным потреблением их в пищу другими
организмами и естественной гибелью. Поэтому продуктивность их может быть не меньше,
чем у крупных продуцентов (например, деревьев), хотя на корню биомасса может быть мала.
Иными словами, фитопланктон с такой же продуктивностью, как у дерева, будет иметь
намного меньшую биомассу, хотя мог бы поддерживать жизнь животных такой же массы.
Пирамида энергий. Самым фундаментальным способом отражения связей между
организмами разных трофических уровней и функциональной организации биоценозов
29
является пирамида энергий в которой размер прямоугольников пропорционален энергетическому эквиваленту в единицу времени, т.е. количеству энергии (на единицу площади или
объема), прошедшей через определенный трофический уровень за принятый период. К
основанию пирамиды энергии можно обоснованно добавить снизу еще один прямоугольник,
отражающий поступление энергии от Солнца. Пирамида энергий отражает динамику
прохождения массы пищи через пищевую цепь, что принципиально отличает ее от пирамид
численности и биомасс, отражающих статику системы (количество организмов в данный
момент). На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности метаболизма особей. Если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь типичный
вид (в виде пирамиды вершиной вверх), согласно второму закону термодинамики.
Закономерности трофического оборота в биоценозе. Правило десяти процентов.
Р.Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий, или правило 10 %: одного трофического
уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по
«лестнице» продуцент — консумент — редуцент), в среднем около 10% энергии,
поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды.
Правило биотического усиления. Вместе с полезными веществами с одного
трофического уровня на другой поступают и «вредные» вещества. Однако если полезное
вещество при его излишке легко выводится из организма, то вредное не только плохо
выводится, но и накапливается в пищевой цепи. Таков закон природы, называемый правилом
накопления токсических веществ {биотического усиления) в пищевой цепи и справедливый
для всех биоценозов.
Лекция 6. Продуктивность, динамика и развитие экосистем
Краткое содержание. Продуктивность экосистемы. Продуктивность — это скорость
производства биомассы в единицу времени, которую нельзя взвесить, а можно только
рассчитать в единицах энергии или накопления органических веществ. Различают также
продуктивность текущую и общую. Первичная продуктивность экосистемы, сообщества или
лю- ОпИ их части определяется как скорость, с которой энергия Солнца усваивается
организмами-продуцентами (в основном зелеными рас- ичшями) в ходе фотосинтеза или
химического синтеза (хемопроду- нентами). Эта энергия материализуется в виде органических
веществ тканей продуцентов.
Принято выделять четыре последовательные ступени (или стадии) процесса
производства органического вещества:
валовая первичная продуктивность — общая скорость накопления органических
веществ продуцентами (скорость фотосинтеза), включая те, что были израсходованы на
дыхание и секреторные функции. Растения на процессы жизнедеятельности тратят примерно
20 % производимой химической энергии;
чистая первичная продуктивность — скорость накопления органических веществ за
вычетом тех, что были израсходованы при дыхании и секреции за изучаемый период. Эта энергия может быть использована организмами следующих трофических уровней;
чистая продуктивность сообщества — скорость общего накопления органических
веществ, оставшихся после потребления гетеротрофами-консументами (чистая первичная
продукция минус потребление гетеротрофами). Она обычно измеряется за какой-то период;
например, вегетационный период роста и развития растений или за год в целом;
вторичная продуктивность — скорость накопления энергии консументами. Ее не
делят на «валовую» и «чистую», так как консументы потребляют лишь ранее созданные
(готовые) питательные вещества, расходуя их на дыхание и секреторные нужды, а остальное
превращая в собственные ткани.
Функционирование (динамика, гомеостаз) экосистем. Динамичность — одно из
фундаментальных свойств экосистем, которое отражает не только зависимость последних от
комплекса факторов, но и адаптивную (приспособительную) реакцию всей системы на эти
30
факторы. Гомеостаз экосистемы. Устойчивость и сбалансированность процессов,
протекающих в экосистемах, позволяет констатировать, что им в целом свойственно
состояние гомеостаза, подобно входящим в их состав популяциям и каждому живому
организму.
Нестабильность
среды
обитания
в
экосистемах
компенсируется
биоценотическими адаптивными механизмами. Экологические сукцессии — одно из наиболее
ярких выражений механизма поддержания гомеостаза на уровне экосистемы.
Суточные и сезонные ритмичные изменения. Суточные изменения не оказывают
влияния на принципиальные изменения видового состава и основных форм взаимоотношений
в биоценозах, поэтому более точно следует говорить не о суточной динамике, а об аспектах
суточной активности. Суточная активность прежде всего определяется изменением солнечной
освещенности. Сезонные изменения затрагивают фундаментальные характеристики
экосистем, в первую очередь видовой состав и продуктивность биоценозов. В
неблагоприятные сезоны рад видов мигрирует в районы с лучшими условиями существования.
Это характерно для перелетных птиц, ряда копытных млекопитающих и др. Оседлые виды
составляют ядро биоценоза, а сезонные виды определяют его облик и биоценотические связи
в отдельные периоды. Во всех случаях уменьшение числа активных видов влечет снижение
интенсивности круговорота биогенов.
Развитие экосистемы. Динамика экосистемы определяется серией сменяющих друг
друга сообществ. Экологическая сукцессия — развитие, при котором в пределах одной и той
же территории (биотопа) происходит последовательная смена одного биоценоза другим в
направлении повышения устойчивости экосистемы. Сукцессионный ряд — цепь сменяющих
друг друга биоценозов. Процессы сукцессии занимают определенные промежутки времени.
Чаще всего это — годы и десятки лет, но встречаются и очень быстрые смены сообществ,
например во временных водоемах, и очень медленные — вековые изменения экосистем,
связанные с эволюцией на Земле.
В зависимости от обстоятельств, предшествовавших началу процесса, сукцессии
подразделяют на следующие: антропогенные, катастрофические, пирогенные, зоогенные
(фитогенные). По общему характеру сукцессии подразделяют на первичные и вторичные.
Общие закономерности сукцессии. По мере прохождения фаз сукцессии все большая
доля доступных питательных веществ накапливается в биомассе сообщества и соответственно
уменьшается их содержание в абиотической части экосистемы (биотопе). По мере возрастания
количества образующегося детрита он становится основным источником питания. В
результате роль пастбищных цепей становится менее существенной, а детритных —
усиливается. Когда экосистема приближается к состоянию климакса, в ней, как и в любых
равновесных системах, происходит замедление всех процессов развития.
Лекция 7. Экологическая ниша вида и межвидовые взаимодействия экосистем
Краткое содержание. Местообитание — пространственно ограниченная совокупность условий среды (абиотической и биотической), обеспечивающая весь цикл развития и
размножения особей (или группы особей) одного вида. Экологическая ниша — это
совокупность всех требований организма к условиям среды обитания (составу и режимам
экологических факторов) и место, где эти требования удовлетворяются; всего множества
биологических характеристик и физических параметров среды, определяющих условия
существования того или иного вида, преобразование им энергии, обмен информацией со
средой и себе подобными.
Экологическая специфичность видов подчеркивается аксиомой экологической
адаптированноети: каждый вид адаптирован к строго определенной, специфичной для него
совокупности условий существования — экологической нише.
В природе также действует правило обязательности заполнения экологических ниш:
пустующая экологическая ниша всегда и обязательно будет заполнена. Специализированные
ниши. Общие ниши.
31
Экологические формы. Жизненной формой вида называют сложившийся комплекс
его биологических, физиологических и морфологических свойств, обусловливающих
определенную реакцию на воздействие окружающей среды.
Видовая структура биоценозов. Видовая структура — это количество видов,
образующих биоценоз, и соотношение их численностей. Точные сведения о количестве видов,
входящих в тот или иной биоценоз, получить чрезвычайно трудно из-за микроорганизмов,
практически не поддающихся учету.
Видовой состав и насыщенность биоценоза зависят от условий среды. Виды,
преобладающие по численности, массе и развитию, называют доминантными; выделяют
эдификаторы— виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени формируют
среду обитания, предопределяя существование других организмов.
Принцип континуума: широкое перекрытие экологических амплитуд и
рассредоточеность центров распределения популяций вдоль градиента среды приводят к
плавному переходу одного сообщества в другое, поэтому, как правило, не образуют строго
фиксированные сообщества.
Принцип биоценотической прерывности: виды формируют экологически
определенные системные совокупности — сообщества и биоценозы, отличающиеся от
соседних» хотя и сравнительно постепенно в них переходящие.
Взаимодействия между организмами. При изучении взаимоотношений между
организмами прежде всего выделяют: внутривидовые; межвидовую конкуренцию на данном
трофическом уровне; межвидовые взаимодействия популяций, находящихся на разных
трофических уровнях; иные типы, более сложные, например симбиотические.
Конкуренция имеет место в тех случаях, когда взаимодействие между двумя или
несколькими особями или популяциями неблагоприятно влияет на рост, выживаемость,
приспособленность каждой особи и (или) величину каждой популяции.
Внутривидовая конкуренция. Имеющиеся ресурсы потребляются особями вида
неодинаково. Те особи, которые используют данный ресурс в краевых, но зато менее
оспариваемых местах его градиента, обладают более высокой индивидуальной
приспособленностью, чем особи, потребляющие ресурс в зоне его оптимума, где конкуренция
особенно велика.
Межвидовая конкуренция. Особи некоторого вида, потреблявший* краевые ресурсы,
не могут использовать их так же эффективно, кик представители иных видов, для которых эти
ресурсы оптимальны. Поэтому область перекрытия между нишами уменьшается, что по мере
специализации ниши становятся уже. В результате размеры популяции одного или нескольких
конкурирующих видов сокращаются.
Важным механизмом создания структуры сообщества, альтернативным механизму
разделения ресурсов путем конкуренции, является хищничество. Хищничество воздействует
на динамику и пространственное распределение популяции жертвы, что в свою очередь влияет
на с структуру и функции сообщества (биоценоза) вплоть до катастрофического их изменения.
При этом в наземных системах полное уничтожение растений происходит редко и в основном
бывает не избирательным (например, налет саранчи).
Сопряженные колебания численности хищника и жертвы
Как правило, хищник не может полностью истребить жертву. В большинстве случаев
наблюдают сопряженные (согласованные между собой) колебания численности обеих
популяций.
Паразитизм. Равновесие в системах «хищник—жертва» и «паразит—хозяин» не
возникает автоматически, а устанавливается на протяжении длительного времени. За такое
время виды, взаимодействующие подобным образом, адаптируются друг к другу и к среде
обитания так, что естественные враги не уничтожают полностью популяцию жертвы.
Лекция 8. Влияние абиотических факторов среды
32
Краткое содержание.
закон действия факторов: состав сообщества и биоценоза по видам и численности
особей в них определяется тем фактором среды, который находится в своем минимуме для
данного сообщества или биоценоза.
принцип (правило) разнообразия условий биотопа: чем разнообразнее условия жизни
в рамках биотопа, тем больше число видов в заселяющем его биоценозе;
принцип отклонения условий существования от нормы: чем больше отклонение
условий существования от оптимума (нормы) в пределах биотопа, тем беднее видами
становится заселяющий его биоценоз и тем относительно больше особей имеет каждый
присутствующий вид.
правило приспособления (специализации) к экстремальным условиям в биотопах с
экстремальными условиями складываются биоценозы из строго специализированных видов с
относительно большим числом особей.
правило А. Уоллеса: видовое разнообразие увеличивается по мере продвижения с севера на юг.
Закономерности саморегуляции биоценозов, экологическое дублирование.
правила взаимоприспособленности организмов в биоценозе: виды в биоценозе
приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутреннее
противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое.
правило метаболизма и размеров особей: при неизменном энергетическом потоке в
пищевой сети или цепи более мелкие наземные организмы с высоким удельным метаболизмом
создают относительно меньшую биомассу, чем крупные.
Н. Ф. Реймерс сформулировал в более популярной форме: «свято место пусто не
бывает»; крупные организмы исчезают раньше, и их сменяют мелкие; как правило, более
эволюционно
высокоорганизованные
виды
бывают
вытеснены
менее
высокоорганизованными, быстрее размножающимися существами; всегда побеждают те, кто
легче и быстрее изменяется, в том числе генетически.
принцип эколого-географического максимума видов: число видов в составе
географических зон и их биоценозов — относительно постоянно и регулируется вещественноэнергетическими процессами; это число всегда стремится к необходимому и достаточному
максимуму.
принцип подвижного равновесия: биотическое сообщество сохраняется как единое
целое вопреки регулярным колебаниям среды его существования, но при воздействии
необычных факторов структурно изменяется с переносом «точки опоры» на другие
растительные компоненты (группы растений).
принцип продукционной оптимизации: отношение между первичной и вторичной
продукцией (между продуцентами и консументами) соответствует принципу оптимизации —
«рентабельности» биопродукции.
правила монокультуры: эксплуатируемые для нужд человека экосистемы (биоценозы),
представленные одним видом, равно как и системы монокультур (например,
сельскохозяйственные монокультуры), неустойчивы по своей природе.
принципом коэволюции: случайное функциональное изменение жертв (потребляемого
растения) ведет к закономерному изменению свойств хищников (потребителей), что в свою
очередь стимулирует разнообразие как первых, так и вторых.
принципа стабильности: любая относительно замкнутая биосистема с проходящим
через нее потоком энергии в ходе саморегуляции развивается в сторону устойчивого
состояния.
правило биоценотической надежности: надежность биоценоза зависит от его
энергетической эффективности в данных условиях среды и возможностей структурнофункциональной перестройки в ответ на изменение внешних воздействий.
33
Лекция 9. Основные экосистемы Земли и их особенности
Краткое содержание.
Наземные экосистемы. Пустыни: тропические пустыни,
пустыни умеренных широт, холодные пустыни. Травянистые экосистемы: тропические
травянистые экосистемы, или саванны; травянистые экосистемы умеренных широт; полярные
травянистые экосистемы, или арктические тундры.
Лесные экосистемы: влажные
тропические леса, листопадные леса умеренных широт; северные хвойные леса. Водные
экосистемы. Биоценоз водной экосистемы. Континентальные стоячие водоемы. Озера.
Болота. Эвтрофикация водоемов. Олиготрофные озера. Эвтрофные озера. Дистрофные озера.
Эвтрофикация водоемов. Водотоки.
Закономерности географического распространения экосистем. периодический
закон географической зональности: со сменой природных поясов аналогичные ландшафтные
зоны и их некоторые общие свойства периодически повторяются. Экосистемы, как и виды
живого, подчиняются закону конкурентного исключения, поэтому: свободных экологических
ниш ни в рамках отдельных экосистем, ни в рамках живого покрова планеты нет; эти ниши
могут быть выработаны лишь при достаточно заметном природном или антропогенном
изменении среды обитания.
Биоразнообразие, опасность его сокращения. правило константности видов в ходе
стационарной эволюции биосферы: число нарождающихся видов в среднем равно числу
вымерших и общее видовое разнообразие в биосфере есть константа.
Бактерии. Простейшие. Грибы. Растения.Животные.
Биоразнообразие оценивают на разных уровнях. Внутривидовое генетическое.
Разнообразие биологических видов. Разнообразие экосистем и биоценозов
Опасность сокращения биоразнообразия в настоящее время является острой и
актуальной проблемой. Установлено, что биота сохраняет в полной мере эту способность, если
человечество использует не более 1 % чистой первичной продукции биоты.
Разрушение экосистем. Человек в XX в. направил значительн ы й поток биосферной
энергии на свои нужды. В начале XX в. человечество потребляло примерно 1 % чистой
биосферной продукции; в конце века эта цифра увеличилась в 10 раз.
Многие виды живых организмов исчезают с лица Земли. Сейчас в мире под угрозой
исчезновения находится более 11 тыс. видов. Перечни редких и исчезающих биологических
видов («красные книги») содержат тысячи наименований (см. подразд. 7.4.3) и их количество
увеличивается с каждым годом. Основной причиной исчезновения видов является разрушение
биотопов: фрагментация экосистем, вырубка лесов, охота, собирательство и торговля редкими
и ценными животными и растениями. При этом наиболее быстро исчезают крупные и
долгоживущие виды.
Сокращается количество культивируемых человеком сельскохозяйственных животных
(за 30 лет сократилось на 20 %). За последние 100 лет человечество потеряло более 90 % сортов
сельскохозяйственных растений, которые возделывались в начале XX в.
Приложение 2. Практические занятия
2.1. Планы практических занятий
Тема 1-2. Популяционная структура вида. Показатели популяций.
1. Общие сведения о структуре вида
2. Географические и экологические популяции
3. Биологические расы
4. Показатели популяций
Тема 3-4. Структура популяции.
1. Половая структура
34
2. Возрастная структура
3. Пространственная структура
4. Этологическая структура
Тема 5-6. Динамика популяций. Гомеостаз популяций.
1. Биотический потенциал
2. Емкость и сопротивление среды
3. Основные типы популяций во времени
4. Таблицы и кривые выживания
5. Колебания численности в популяции
6. Экологические стратегии и типы динамики численности
7. Факторы динамики численности
8. Регуляция численности популяций
9. Гомеостаз популяций
Тема 7-8. Основные формы взаимоотношений в популяциях.
1. Аллелопатия
2. Конкуренция
3. Хищничество
4. Мутуализм
5. Протокооперация
6. Комменсализм
7. Паразитизм
8. Взаимоотношения растений и животных
Тема 5. Экологические ниши и жизненные формы.
1. Экологическая ниша
2. Жизненные формы растений и животных
Тема 6. Трофическая структура биоценозов.
1. Пищевые сети и уровни
2. Экологические пирамиды
3. Биологическая продуктивность биоценозов
4. Продуктивность наземных экосистем
5. Продуктивность водных экосистем
Тема 9-10. Структура биоценозов.
1. Вертикальная структура
2. Горизонтальная структура
3. Видовая структура
Тема 8. Основные типы наземных и водных экосистем.
1. Основные наземные экосистемы (тундра, леса умеренной зоны, степи умеренной
зоны, полупустыни и пустыни, саванны, влажные тропические леса, болота)
2. Основные водные экосистемы (открытый океан, зона апвеллинга, зона прибрежного
шельфа, коралловые рифы, реки, озера и др.)
Тема 11-14. Развитие и устойчивость и динамика биоценозов.
1. Сукцессия. Первичные и вторичные сукцессии.
2. Климакс. Эволюционная сукцессия.
3. Правило внутренней непротиворечивости
4. Принцип системной дополнительности
5. Закон экологической корреляции
6. Взаимозаменяемость видов
7. Надежность обеспечения функцией
8. Искусственные экосистемы
35
2.2. Методические указания к практическим занятиям
1. При подготовке к занятиям внимательно ознакомьтесь с рабочей программой
дисциплины, вопросами к зачету и рекомендованной учебной литературой.
2. Ознакомьтесь с планом семинарского занятия.
3. Изучите учебный материал по рекомендованным учебным пособиям.
4. Изучив учебный материал, выпишите встретившиеся Вам новые понятия и
термины. Используя учебники, энцеклопедические словари, INTERNET, и другие
информационные источники раскройте их смысл.
5. Вычлените концептуальные идеи, заложенные в учебном материале, раскройте их
смысл и обоснуйте.
6. Ответьте на контрольные вопросы семинарского занятия. В случае затруднений
вернитесь к дополнительной литературе.
7. Обдумайте ответы на вопросы, выносимые на семинар. Используя дополнительную
литературу, а также другие информационные источники, найдите примеры, подтверждающие
варианты Ваших ответов.
8. Составьте опорный конспект к каждому вопросу семинара.
36
Приложение 3. Лабораторный практикум
3.1.Задания к лабораторному практикуму
3.2.Методические указания к лабораторному практикуму
Лабораторный практикум по данному курсу – не предусмотрен.
Приложение 4. Самостоятельная работа студентов
4.1. Задания для самостоятельной работы
№
Наименование
раздела
дисциплины
Вид самостоятельной работы
1
Экология популяций
Структура популяции.
1. Составить графическое изображение структуры текста
при ответе на вопросы:
1) Чем отличаются географические и элементарные
популяции;
2) В какой эволюционный ряд входит популяция;
3) Классификация ареалов; примеры ареалов растений и
животных; космополиты.
4) Охарактеризовать статические и динамические
показатели популяций;
5) Численность и плотность особей;
2. Составить таблицы для систематизации учебного
материала по вопросам:
1) В чем заключается разница между динамическими и
статическими показателями популяций;
2) Что такое арренотокия и цикломорфоз; какие условия
могут повлиять на соотношение полов в популяции;
3) В чем сущность протандрии и протогинии; дайте
определение понятиям: поколение, приплод, возрастная
группа;
4) В чем сущность построения возрастных пирамид?
Приведите примеры;
5) Каковы варианты пространственного размещения
особей. Приведите примеры;
6) Что такое радиус репродуктивной активности; В чем
отличие оседлых животных от кочевых?
7) В чем преимущества группового образа жизни? В чем
выражается эффект группы?
8) Охарактеризуйте типы интеграции индивидуумов. Дайте
характеристику колонии, семье, стае. В чем разница между
вожаком и лидером?
Динамика популяций
3. Составить графическое изображение структуры текста
при ответе на вопросы:
1) Что такое биотический потенциал?
2) Что такое емкость и сопротивление среды?
37
Трудое
мкость
(в
академ
ически
х часах)
12
2
Взаимодействие
популяций
3
Экология сообществ
3) Каковы основные типы динамики популяций?
4) Какие стратегии роста популяций выделяют у животных
и растений?
5) Каковы факторы и как регулируется численность в
популяциях?
6) Что такое саморегуляция популяций? В чем сущность
стрессовой гипотезы регуляции численности популяций?
1. Составить таблицы для систематизации учебного 10
материала по вопросам:
1) Приведите примеры межвидовых отношений;
2) Что такое аллелопатия. Дайте характеристику
аллеопатических явлений.
3) В чем сущность правила конкурентного исключения.
Приведите примеры проявления конкуренции в природных
сообществах.
4) Что такое самоизреживание и в чем оно проявляется?
5) Что такое экологическое высвобождение и
экологическая компрессия?
6) В чем сущность хищничества и в каких группах живых
организмов
оно
встречается?
Какие механизмы
вырабатываются у жертв для предотвращения их поедания
хищником?
7) В чем сущность бейтсовской и мюллеровской
мимикрии? Что такое функциональная реакция и ее смысл?
8) Что такое мутуализм, приведите примеры.
9) Чем отличается протокооперация от мутуализма?
10) Опишите случаи и варианты комменсализма.
11) В чем экологический смысл паразитизма? Каковы
преимущества паразитизма? Опишите коадаптации
паразитов и их хозяев. Дайте классификацию различных
форм паразитизма.
Составить графическое изображение структуры текста при 10
ответе на вопросы:
1) Что такое пищевая цепь? Какие трофические уровни
выделяют?
2) В чем сущность детритных и пастбищных пищевых
цепей? Составьте свои примеры пищевых цепей.
3) Что такое продуктивность и какие сообщества более
продуктивны?
4) Что такое ярусность? Какова вертикальная и
горизонтальная структура наземных экосистем?
5) Что такое сукцессия и сукцессионные серии? Приведите
пример ксерической сукцессии. Какие сукцессии называют
первичными и вторичными? В чем сущность
демутационной и пирогенной сукцессий. Опишите
климаксовое сообщество.
6) Назовите правила и принципы устойчивости природных
систем? Что является причиной изменений сообществ?
Каковы суточные и сезонные изменения в сообществах.
Приведите примеры.
38
7) Дайте определение понятию агроэкосистемы. Что
характерно для агроценозов?
4.2. Методические указания к выполнению самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов – это:
1. – самостоятельное изучение учебной, научно-популярной литературы по темам
программы (вынесенных на самостоятельное изучение), работа с другими, в том числе
электронными источниками информации;
2. – подготовка к практическим занятиям;
3. – выполнение (написание и оформление) рефератов, презентаций;
4. – подготовка к итоговому тестированию.
Приступив к самостоятельной работе:
- уясните сущность вопроса;
- определите главные положения;
- проработайте лекционный конспект и внести в него дополнения из учебников;
- просмотрите иллюстрирующий учебный материал рисунки, схемы, графики;
- сделать краткую запись в виде плана, таблицы, схемы;
- выпишите в словарь новые термины.
Работа над рефератом и конспектом. Реферат – краткое изложение в письменной форме
или в форме публичного доклада содержания научных трудов, периодической литературы по
определенной теме.
Конспект – краткое изложение в письменной форме содержания научных трyдов, книг.
Цель написания – научиться самостоятельно, отбирать, анализировать и обобщить
материал, выявить общие закономерности биологических процессов.
Для написания реферата или конспекта необходимо:
выбрать тему;
используя список рекомендуемой литературы;
подобрать необходимые источники (монографии, сборники, периодику);
составить план реферата;
сделать литературный обзор материала и написать конспект;
проиллюстрировать работу схемами, таблицами, графиками;
сделать выводы, выразив свое отношение к изученной проблеме;
оформить реферат согласно требованиям ГОСТа;
учитывая замечания преподавателя, внести исправления;
представить прорецензированную работу к защите и сдать преподавателю.
Работа с литературными источниками.
1. Ознакомиться с имеющимися в библиотеке систематическими, алфавитными,
предметными каталогами.
2. В первую очередь изучить педагогическую, методическую, научную,
периодическую литературу, содержащую теоретические
основы проблемы. Затем
познакомиться с литературными источниками, раскрывающими более узкие и частные
вопросы.
3. Детально проработать публикации (если таковые есть) преподавателей кафедры
посвященной данной теме.
4. Составить собственную библиографическую картотеку.
5. Контролирующие и оценочно-диагностические материалы по
дисциплине
Таблица
39
Виды работ
Модуль 1
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа
Итого за работу в семестре
Обобщающий контроль
(тестирование)
Итого
Максимальное количество баллов
Модуль 2
Модуль 3
Итого
5
0
5
20
25
-
5
0
5
20
25
-
5
0
5
25
30
20
15
0
15
65
80
20
25
25
50
100
Оценивание аудиторной работы студентов
Таблица
№
1
2
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Наименование раздела
дисциплины
Формы оцениваемой работы
Работа на лекциях
Экология популяций
Посещение лекций
Взаимодействие популяций Посещение лекций
Экология сообществ
Посещение лекций
Работа на практических (семинарских )занятиях
Экология популяций
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие
А) Выступление на семинарском
популяций
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология сообществ
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология популяций
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие
А) Выступление на семинарском
популяций
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология сообществ
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология популяций
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие
А) Выступление на семинарском
популяций
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология сообществ
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Итоговая контрольная работа
40
Макс.
количество
баллов
Модуль
(аттестац
ия)
0
0
0
1,2,3
1,2,3
1,2,3
1
1
2
1
2
1
1
2
2
2
2
2
1
3
2
3
2
3
20
3
Оценивание самостоятельной работы студентов
Экология популяций
10.
Взаимодействие
популяций
11.
Экология сообществ
12.
Экология популяций
13.
Взаимодействие
популяций
14.
Экология сообществ
15.
Экология популяций
16.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах..
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
41
5
1
5
1
10
1
5
2
10
2
5
2
10
3
Взаимодействие
популяций
17.
Экология сообществ
18.
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
5
3
10
3
Тестовые задания для текущего контроля знаний по дисциплине
Проводится предварительное тестирование в рамках общей экологии (примерные
задания):
1. Раздел экологии, включающий экологию биогеоценозов и других экосистем,
называется ...

биогеоценологией

комплексной экологией

прикладной экологией

экологией животных
2. Отношения между популяциями разных видов в экосистеме изучает ...

синэкология

демэкология

биогеография

аутэкология
3. Общие закономерности взаимоотношений организмов (включая человека) и среды
и функционирования экологических систем изучает ...

прикладная экология

социальная экология

популяционная экология

общая экология
4. Объектами изучения селькохозяйственной экологии являются ...

животные и растения заповедников

животные и растения, обитающие на урбанизированных территориях

культурные растения и домашние животные

виды, занесенные в Красную книгу
Тестовые задания для итогового контроля знаний по дисциплине
(примерные задания):
1. Демэкология изучает ...

организмы и их строение

популяции и их свойства
42

экосистемы и их разнообразие

биосферу и ее структуру
2. В основании экологической пирамиды энергии располагаются ...

консументы

фитофаги

продуценты

редуценты
3. Пространство с более или менее однородными условиями, заселенное сообществом
организмов, называется ...

акваторией

площадью питания

почвогрунтом

биотопом
4. Под видовой структурой биоценоза понимают ...

взаимосвязи между особями разных видов

распределение особей разных видов по ярусам

разнообразие видов, соотношение их численности или биомассы

соотношение численности особей разных возрастных групп
5.4. Вопросы к зачету
1. Свойства и структура популяций. Критерии популяции.
2. Иерархическая система классификации популяционных структур вида.
3. Критерии пространственной целостности популяционных структур вида.
4. Пространственный (ландшафтный) объём популяционных структур.
5. Поло-возрастной состав популяций. Поддержание половой и возрастной структур.
6. Понятие и типы образа жизни организмов.
7. Типы внутривидовых взаимоотношений животных.
8. Особенности групповых взаимоотношений животных.
9. Типы внутривидовых и межвидовых взаимоотношений у растений.
10. Генетический состав популяции и основные закономерности популяционного
гомеостаза.
11. Характеристика факторов определяющих динамику популяционного генофонда:
мутации, дрейф генов, инбридинг, поток генов.
12. Численность и плотность популяции как важнейшие её показатели.
13. Типы роста популяций организмов и условия его определяющие.
14. Типы динамики численности организмов.
15. Понятие биологического сообщества. Концепция биогеоценоза, сообщества,
экосистемы.
16. Основные закономерности формирования разнообразия сообществ.
17. Понятие функционирования сообществ и его содержание.
18. Трофическая структура сообществ.
19. Концепция экологической ниши и принципы разделения ниш в сообществе.
20. Динамические процессы в сообществах организмов и их типы.
21. Суточная, сезонная, погодичная и многолетняя динамика сообществ.
22. Учение о сукцессии. Типы сукцессий.
23. Особенности протекания первичных и вторичных сукцессий.
24. Концепция климакса и многообразие точек зрения на него.
25. Гомеостаз на уровне сложных биологических систем и механизмы его осуществления.
26. Устойчивость природных систем как их важнейшее свойство. Качественные
категории устойчивости.
43
Приложение 5
Контролирующие и оценочно-диагностические материалы по дисциплине
5.1. Технологическая карта дисциплины
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Тобольске
Естественнонаучный факультет
Кафедра биологии, экологии и методики преподавания естествознания
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
Ф.И.О. _________________________________________________________________________________________
Наименование образовательной программы, профиля: 022000.62 – Биология
Профиль Биоэкология
Год обучения:4
Семестр: 8
Наименование дисциплины: Экология популяций и сообществ
Количество аудиторных часов на дисциплину: 28
Форма отчётности: зачет с оценкой
Ф.И.О. преподавателя: Третьякова Татьяна Владиленовна
Утверждено на заседании кафедры ________________ 20__г. протокол №__ .
№
1
2
3
1
2
3
4
5
Наименование раздела
дисциплины
Формы оцениваемой работы
Работа на лекциях
Экология популяций
Посещение лекций
Взаимодействие популяций Посещение лекций
Экология сообществ
Посещение лекций
Работа на практических (семинарских )занятиях
Экология популяций
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие
А) Выступление на семинарском
популяций
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология сообществ
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология популяций
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие
А) Выступление на семинарском
популяций
занятии;
Б) Защита реферата.
44
Макс.
количество
баллов
Модуль
(аттестац
ия)
0
0
0
1,2,3
1,2,3
1,2,3
1
1
2
1
2
1
1
2
2
2
Экология сообществ
6
7
8
9
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология популяций
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Взаимодействие
А) Выступление на семинарском
популяций
занятии;
Б) Защита реферата.
Экология сообществ
А) Выступление на семинарском
занятии;
Б) Защита реферата.
Итоговая контрольная работа
Оценивание самостоятельной работы студентов
Экология популяций
19.
Взаимодействие
популяций
20.
Экология сообществ
21.
Экология популяций
22.
Взаимодействие
популяций
23.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах..
45
2
2
1
3
2
3
2
3
20
3
5
1
5
1
10
1
5
2
10
2
Экология сообществ
24.
Экология популяций
25.
Взаимодействие
популяций
26.
Экология сообществ
27.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
1) Подготовка рефератов;
2) Составление схем, таблиц для
систематизации учебного
материала;
3) Подготовка учебных материалов
в специальных программных
средах.
46
5
2
10
3
5
3
10
3
Приложение 6. Глоссарий
Биомасса - общая масса живого вещества или видов, популяций или сообщества в целом,
приходящаяся на единицу поверхности или объема места обитания. Выражается в массе
сырого или сухого вещества (г/м2, кг/га2, т/га и т.д.). Различают -фитомассу и Б. животных зоомассу. В наземных сообществах Б. растений превышает зоомассу. В океане преобладает
зоомасса.
Биогеоценоз - пространственно ограниченная природная система
Окружающая среда - совокупность компонентов природной среды, природных и
природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов.
Природная среда (далее также - природа) - совокупность компонентов
природной среды, природных и природно-антропогенных объектов.
Качество среды - состояние среды, удовлетворяющее биологическим и психическим
условиям проживания населения.
Компоненты природной среды - земля, недра, почвы, поверхностные и
подземные воды, атмосферный воздух, растительный, животный мир и иные организмы, а
также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство, обеспечивающие
в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле.
Среда окружающая - среда обитания и производственной деятельности человека,
окружающий человека природный и созданный им материальный мир. Окружающая среда
включает природную среду и искусственную (техногенную) среду, т.е. совокупность
элементов среды, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и
не имеющих аналогов в девственной природе (здания, сооружения и.т.п.).
Сукцессия
(от
латинского
successio-преемственность,
наследование)
последовательная смена во времени одних биоценозов другими на определенном участке
земной поверхности.
Цветение воды - окрашивание воды вследствие массового развития некоторых
макроскопических водорослей и других микроорганизмов. Цветение происходит в морях,
осолонённых и пресных водоемах от массового развития в них обычно одного из видов
планктонных водорослей, что связанно главным образом с определением температуры и
обеспечением биогенными веществами.
Цепь пищевая - перенос энергии пищи от ее источника - автотрофов (растений) - через
ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими.
Циклы биогеохимические (биогеохимический круговорот веществ) - обмен
веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный
жизнедеятельностью
организмов
и
носящий
циклический
характер.
Термин
"биогеохимические циклы" введен в 10-х годах 20 века В. И. Вернадским.
Эвтрофикация - обогащение рек и озер биогенными элементами, сопровождающееся
повышением продуктивности вод. Эвтрофикация может быть результатом естественного
старения водоема, внесения удобрений или загрязнения сточными водами (в том числе с
полей).
Экология (от греческого oikos-дом, жилище, местопребывание и - логия) - наука об
отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой
и окружающей средой. Термин "экология" предложен в 1866 году Э. Геккелем. Объектами
"экологии" могут быть популяции организмов, виды, сообщества экосистемы и биосфера в
целом.
Экосистема - единый природный комплекс, образованный живыми организмами и
средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и другие) в которой живые и косные
компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии.
47
Приложение 7. Дополнительные учебно-методические материалы
Примерная тематика рефератов по курсу:
1. Свойства и структура популяций.
2. Половой состав популяций у различных групп организмов.
3. Понятие и типы образа жизни организмов.
4. Типы внутривидовых взаимоотношений животных.
5. Типы межвидовых взаимоотношений организмов.
6. Ранг особей в группах, его установление и поддержание.
7. Типы и характер внутривидовых и межвидовых взаимоотношений у растений.
8. Модели генетической структуры популяции.
9. Мутационная изменчивость в популяциях различных видов организмов
10. Типы роста популяций организмов и условия его определяющие.
11. Типы динамики численности организмов.
12. Изменение структуры биосферы и природных сообществ в ходе эволюции
органического мира.
13. Коэволюционные процессы в природе.
14. Уровни разнообразия природных систем.
15. Концепция экологической ниши и принципы разделения ниш в сообществе.
16. Сосуществование видов и разделение ниш.
17. Экологическая характеристика видов и её использование при анализе сообществ.
18. Флуктуации и причины флуктуационных изменений.
19. Сезонная динамика сообществ, аспективность сообществ.
20. Типы сукцессий.
21. Концепция климакса и многообразие точек зрения на него.
22. Понятие гомеостаза в биологии.
23. Экологическое дублирование в биологических сообществах и экосистемах.
24. Факторная устойчивость сообществ.
48