БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебной работе БГУ ________________ А. Л. Толстик «____» _____________ Регистрационный № УД-______/р. БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине для специальности: 1-31 02 01 География Факультет географический___________________________________ Кафедра физической географии мира и образовательных технологий Курс 3 Семестр 6 Лекции 36 ________________ Практические (семинарские) занятия 12 Экзамен Зачет 4 КСР 6 Всего аудиторных часов по дисциплине 54 Курсовой проект (работа) _____ Всего часов по дисциплине Форма получения высшего образования 54 Составил – Кулеш В.Ф., профессор, доктор биологических наук 2014 г. очная Учебная программа составлена на основе учебной программы по дисциплине «Биогеоценология» и учебного плана учреждения высшего образования по специальности 1-31 02 01 География, утвержденной «___» ____________2014 г. Регистрационный № ___________/уч. Рассмотрена и рекомендована к утверждению мира и образовательных технологий физической географии «___» _________2014г. пр. № ___ Заведующий кафедрой __________________ Я.К. Еловичева Одобрена и рекомендована к утверждению Учебно-методической комиссией географического факультета БГУ «___» _________2014г. пр. № Председатель _______________ М. Н. Брилевский І. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Биогеоценология – наука, исследующая строение и функционирование биогеоценозов – сложных природных комплексов живых существ, находящихся во взаимной зависимости от неорганической среды и взаимодействующих с ней материально-энергетическими связями. Учебная дисциплина «Биогеоценология» предназначена для студентов, обучающихся по специальности «физическая география» и базируется на знаниях студентов по биогеографии, почвоведению, метеорологии, ландшафтоведению, полученных в ходе предшествующего обучения в вузе. Цель учебной дисциплины – изучение основных закономерностей организации и функционирования биогеоценозов, а также формирование у студентов знаний о многообразия форм коадаптаций видов и соотношения их экологических ниш в разных природно-географических типах биогеоценозов как элементарных ячейках поверхностной оболочки Земли. Задачи учебной дисциплины: – изучить состав, структуру, абиотических и биотических компонентов, составляющих разнообразные биогеоценозы земной поверхности и биогидроценозы; – дать представление о фитоценозе как фундаментальной структурной и функциональной основе наземных биогеоценозов; – показать структурно-функциональную организацию и продуктивность наземных биогеоценозов; – познакомить учащихся с трофической структурой биогеоценоза, энергетическим обменом, потоком энергии и типами биогеохимических круговоротов вещества и энергии; – представить особенности структуры и функционирования пресноводных и морских биогидроценозов; – проанализировать динамику и эволюцию биогеоценозов в составе биосферы – показать особенности и структурно-функциональную организацию биогеоценозов Беларуси. В результате изучения учебной дисциплины студент должен Знать: – цели и задачи биогеоценологии как науки об основных элементарных ячейках биосферы, а также представлять ее структуру и методологию; – основные принципы организации, функционирования наземных биогеоценозов и водных биогидроценозов; – продуктивность, динамические процессы в биогеоценозах различного типа. Уметь: – выявлять и анализировать структурно-функциональную организацию биогеоценотических систем различного типа; – оценивать продукционные процессы и эффективность потока энергии в пищевых цепях биогеоценозов; – оценивать и анализировать их роль как элементарных средообразующих структурно-функциональных блоков биосферы На изучение учебной дисциплины «Биогеоценология» отводится 54 часа, из них 36 часов – лекционных, 8 часов – практических и 6 часов – КСР. Итоговый контроль знаний осуществляется в форме зачета – 4 часа. II. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА 1. Биогеоценология как наука Краткая история возникновения и развития биогеоценологии. Определение биогеоценологии Взаимосвязь живой и неживой природы. Предмет и задачи курса. Понятие экосистемы, экокомплекс. Развитие представлений о биогеоценозе. Понятие биогеоценоза. Соотношение экосистемы и биогеоценоза. 2. Общее строение и структура биогеоценоза 2.1 Биогеоценоз и его состав Основные характеристики биогеоценоза по В.Н.Сукачеву. Разнообразие биогеоценозов, границы и ценокомплексы видовых ценопопуляций. Структурные компоненты биогеоценоза. Абиотический компонент биогеоценоза: аэротоп, эдафотоп. Понятие биотопа. Биоценотические принципы А. Тиннемана. Биогеоценоз как структурный компонент биома. Основные типы сухопутных биомов. 2.2 Биотический компонент биогеоценоза Биоценоз: фитоценоз, зооценоз, микоценоз, микробиоценоз. Общие характеристики географической динамики биогеоценозов. Правило А.Уоллеса. Правило географического оптимума. Правила: Бергмана, Алена, Глогера. Понятие экотона. Краевой эффект. Автотрофный, гетеротрофный (биотрофный) и сапротрофный компоненты биогеоценоза. Состав и функциональная деятельность автотрофного, биотрофного и сапротрофного компонентов. 3. Биотические компоненты биогеоценоза и их состав 3.1 Видовая структура биогеоценоза Виды и их популяции в составе биоты биогеоценоза. Фитоценотипы, зооценотипы и биоценотипы. Виды: доминанты, субдоминанты, эдификаторы, ассектаторы. Принцип экологической (рабочей) надежности биогеоценоза. Принципы видового обеднения. 3.2 Принципы экологической классификации Жизненные формы (экобиоморфы) растений и животных в составе биогеоценоза. Классификации жизненных форм растений: В.Р.Вильямса; К. Раункиера в модификации Д. Мюллера, Г. Элленберга; И.Г. Серебрякова. Жизненные формы животных: классификация Д. Н. Кашкарова, классификация жизненных форм насекомых по В.В. Яхонтову. Понятие «стратегии жизни». Конвергенция. 4. Косные ( неживые) компоненты биогеоценоза и их состав 4.1 Аэротоп (климатоп) и его основа «Деятельный» слой тропосферы и его составные элементы. Структура атмосферы, ее компонентный состав и функциональная роль в биогеоценозе. Значение фотосинтетически активной радиации (ФАР) в функционировании биогеноценозов различного типа. Тепловой режим атмосферы, атмосферные осадки, газовый состав и общая циркуляция воздушного фронта. 4.2 Эдафотоп и его характеристика Структура и функционирование эдафотопа. Совокупность факторов биогенных элементов почвенной среды. Почва ее состав, строение, основные характеристики и генетические свойства. Почвообразование и органическое вещество почвы. Физико-химические свойства и функционирование почвы в составе биогеоценоза. Почва как внутренняя почвенная среда биогеоценоза. 4.3 Водные биокосные системы Биогидроценозы и их особенности. Физико-химические свойства воды и грунта. Химический состав и строение воды. Движение воды. Вещества, содержащиеся в природной воде: газы, ионы минеральных солей. Вводносолевой обмен. Водородные ионы и окислительно-восстановительный потенциал. Растворенные органические вещества. Взвешенные вещества. 5 Фитоценоз как фундаментальная основа наземных биогеоценозов 5.1 Структурно-функциональные характеристики фитоценоза Определение фитоценоза. Организация и состав фитоценозов. Концепция континуума и квантованности растительного покрова. Принцип континуума Л.Г. Раменского–Г.А. Глизона. Экологические группы растений по отношению к температуре, свету, влажности в составе фитоценоза. 5.2 Эколого-фитоценотические стратегии видов Понятие фитоценотической стратегии. Система Дж. МаклиодаЭ.Пианки. Система Л.Г.Раменского-Дж. Грайма: виоленты, патиенты, эксплеренты. Характеристика первичных типов стратегий. Вторичные стратегии. Пластичность стратегий. 6. Структурная организация наземных биогеоценозов 6.1 Пространственная структура биогеоценоза. Синморфология. Понятие ярусности. Ярусность и пространственное распределение живых компонентов биогеоценоза. Понятие полога. Состав ценопопуляций, пространственная структура луговых и лесных сообществ. Концепция биогеогоризонтов. 6.2 Горизонтальное структура биогеоценозов Горизонтальное сложение биогеоценозов. Мозаичность и факторы ее определяющие. Понятие биогеценотической парцеллы по Н.В. Дылису. Синузии. Концепция фитогенного поля. Понятие стации. Принцип стациальной верности. Правило М.С.Гилярова смены ярусов. 7. Cтруктурно-функциональная организация и продуктивность наземных биогеоценозов 7.1. Взаимоотношения популяций в составе биогеоценозов Структурно-функциональный комплекс в обеспечении целостности биогеоценоза. Типы взаимоотношений ценопопуляцияй животных и растений в биогеоценозе по классификации Е. Хэскела и Ю. Одума. Межвидовые взаимоотношения животных в классификации В.Н. Беклемишева. Межвидовые отношения между растениями. 7.2 Организация и структура функциональных компонентов Функциональные компоненты биогеоценоза: продуценты, консументы, редуценты. Консументы и их роль. Потребление пищи консументами. Классификация потребителей пищи: монофаги, полифаги. Защита пищевых ресурсов от потребителей. Спектры питания. Понятие фитофагии, типы хищников, детритофаги. 7.3 Продуктивность и продукция Воспроизводство живых ресурсов и проблема биопродуктивности. Основные понятия и показатели продуктивности. Первичная и вторичная продукция. Удельная продукция (P/B – коэффициент). Методы расчета продукции. Эффективность использования пищи на рост. 7.4 Консорция и концепция экологической ниши Понятие консорции, состав и строение. Классификация, многообразие и динамика консорций. Консорция как ключевой структурно-функциональный элемент биогеоценоза. Понятие экологической ниши. Фундаментальная и реализованная ниша. Принцип плотной упаковки Р.Мак-Артура. Правило обязательности заполнения экологических ниш. Принцип конкурентного взаимоисключения Г.Ф.Гаузе. Принцип сосуществования или парадокс Дж. Хатчинсона. 8. Энергетический обмен и функционирование биогеоценозов 8.1 Трофическая структура и поток энергии Поступление и использование солнечной энергии в биогеоценозе. Трофическая структура и обменные процессы. Пищевые цепи, строение и классификация. Пищевые сети и трофические уровни. Экологические пирамиды. Общая схема потока энергии и роль живых организмов в функционировании биогеоценоза. 8.2. Биогеоценотические круговороты веществ в составе биосферы Биогеоценотический обмен веществ, циклы и типы биологического круговорота. Круговорот воды. Биогеохимические циклы биогенных (биофильных) элементов и их типы. Биогеохимический круговорот углерода, кислорода, азота, фосфора и серы. 9. Структура и функционирование биогидроценозов. 9.1 Структура и функционирование континентальных биогидроценозов Водные биокосные системы (биогидроценозы) континентальных водоемов, их особенности и структурно-функциональная организация. Водно-солевой обмен. Взаимодействие живого и косного компонентов. Жизненные формы населения биогидроценозов и их характеристика. Трансформация веществ и энергии. Сукцессии в водных биогидроценозах. 9.2. Структура и функционирование морских биогидроценозов Морские биогидроценозы и их особенности. Жизненные формы и их распределение в Мировом океане. Вертикальная структура и трофические взаимосвязи планктона. Биогидроценозы, бентали, батиали, абиссали и коралловых рифов. Биогидроценозы литорали. Динамика морских биогидроценозов и этапы эволюции Мирового океана. 10. Динамика и эволюция биогеоценозов в системе биосферы 10.1 Динамика биогеоценозов Динамика биогеоценозов и формы проявления. Циклические изменения биогеоценозов. Флуктуации. Экологические сукцессии и их классификация. Сингенез как процесс формирования биогеоценоза. Эндогенез и эндогенные сукцессии. 10.2. Сукцессии и эволюция биогеоценозов Эволюция и экзогенные сукцессии. Простые и сложные автогенные сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии. Концепции климакса, динамика и устойчивость биогеоценозов. Факторы и механизм органической эволюции и эволюционный прогресс биокосных систем. 11. Биогеоценозы Беларуси Основные принципы выделения природных биогеоценозов и гидробиоценозов Беларуси. Биогеоценозы лесов, лугов, болот. Особенности гидробиоценозов рек, озер, водохранилищ. Ключевые и ресурсные виды растений и животных в различных наземных и водных биогеоценозах и их динамика. Особенности агроценозов Беларуси. Структура и функционирование фитоценозов и зооценозов на урбанизированных территориях. 2.1 2.2 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2 Материальное обеспечение занятия (наглядные, методические пособия и др.) 2 Биогеоценология как наука. Предмет и задачи курса. Этапы развития биогеоценотических идей. Взаимосвязь живой и неживой природы. Биогеоценоз, экосистема, экокомплекс. Общее строение и структура биогеоценоза. Биогеоценоз и его состав. Понятие биогеоценоза и его структурные компоненты. Абиотические компоненты биогеоценоза. Биомы. Биотический компонент биогеоценоза. Фитоценоз, зооценоз, микоценоз, микробиоценоз. Состав и функционирование. Биотические компоненты биогеоценоза и их состав Видовая структура биогеоценоза. Фитоценотипы, зооценотипы и биоценотипы. Виды: доминанты, субдоминанты, эдификаторы, ассектаторы. Жизненные формы растений и животных в составе биогеоценоза и их классификации.. Конвергенция. Косные компоненты биогеоценоза и их состав Аэротоп (климатоп) и его основа. Структура атмосферы, ее компонентный состав и функциональная роль в биогеоценозе. Эдафотоп и его характеристика. Почва ее состав, строение, основные характеристики и генетические свойства 3 4 5 6 7 Литература Контролируемая самостоятельная работа студента 2 Лабораторные работы 1 Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых вопросов практические (семинарские) занятия 1 Количество аудиторных часов лекции Номер раздела, темы, занятия III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА Форма контроля знаний 8 9 2 Мультимедиа [1,4,5,8, 9, 16] 2 Мультимедиа [1,4,5,8, 19, 20] Проверка конспектов 2 Наглядные пособия, фото [1,2,3, 4, 9,16] Фронтальный опрос 2 Мультимедиа [4, 9,13 16,17] Проверка конспектов 2 Мультимедиа [1,2,3,4, 16,21] Фронтальный опрос 2 Наглядные пособия,фото [4,6, 15,19] Фронтальный опрос 2 Наглядные пособия, фото [4,6,15, 16,19] Фронтальный опрос 4.3 5 5.1 5.2 6 6.1 6.2 7 7.1 7.2 7.3 7.4 Водные биокосные системы. Физико-химические условия существования гидробиоценозов. Свойства воды и грунта. Взвешенные и растворенные органические вещества. Фитоценоз как фундаментальная основа наземных биогеоценозов Структурно-функциональные характеристики фитоценоза. Cостав фитоценозов. Концепция континуума. Экологические группы растений по отношению к температуре, свету и влажности в составе фитоценоза. Эколого-фитоценотические стратегии видов. Характеристика первичных типов стратегий. Вторичные стратегии. Пластичность стратегий. Структурная организация наземных биогеоценозов Пространственная структура биогеоценоза. Пространственное распределение живых организмов в лесных и луговых сообществах. Биогеогоризонты. Горизонтальное структура биогеоценозов. Мозаичность и факторы его определяющие. Биогеценотической парцелла. Синузии. Концепция фитогенного поля. Понятие стации. Cтруктурно–функциональная организация и продуктивность наземных биогеоценозов Взаимоотношения популяций в составе биогеоценозов. Структурно-функциональный комплекс биогеоценоза. Типы взаимоотношений ценопопуляцияй. Организация и структура функциональных компонентов. Продуценты, консументы, редуценты. Классификация потребителей пищи. Продуктивность и продукция. Основные понятия и показатели продуктивности. Удельная продукция. Методы расчета продукции. Консорция и концепция экологической ниши. Многообразие и динамика консорций. Понятие экологической ниши и ее характеристики. Схемы, карты 2 2 Наглядные пособия, фото Мультимедиа 2 Мультимедиа 2 [4,9,12, 13,15] [1,2,3,6, 8,10,20] Проверка знания биол. номернклатуры Контрольный опрос [1,2,3,4, 8,10,20] Проверка конспектов [3,4,6,8, 10,13, 14,16] [3,4,6,8, 10,13,1 4 14,16,2 0] Фронтальный опрос [4,5,9, 16,18] Проверка конспектов Проверка знания биол. номернклатуры 2 Мультимедиа 2 Наглядные пособия, фото 2 Мультимедиа [4,5,7,9, 16,18] Проверка конспектов Наглядные пособия, фото [1,4,5,7, 9,16, 18] [1,4,5,7, 9,16, 18] Контрольный опрос 2 2 Мультимедиа Фронтальный опрос 8 8.1 8.2 9 9.1 9.2 10 10.1 10.2 11 Энергетический обмен и функционирование биогеоценозов Трофическая структура и поток энергии. Пищевые цепи, сети, трофические уровни экологические пирамиды. Поток энергии. Биогеоценотические круговороты веществ в составе биосферы. Циклы и типы биологического круговорота. Круговороты: воды углерода, кислорода, азота, фосфора. Структура и функционирование гидробиоценозов Континентальных биогидроценозы. Жизненные формы населения биогидроценозов и их характеристики. Трансформация веществ и энергии. Морские биогидроценозы. Жизненные формы и их распределение в Мировом океане. Динамика морских биогидроценозов и этапы эволюции Мирового океана. Динамика и эволюция биогеоценозов в системе биосферы Динамика биогеоценозов. Циклические изменения биогеоценозов. Флуктуации. Экологические сукцессии. Сингенез. Эндогенез и эндогенные сукцессии. Сукцессии и эволюция биогеоценозов. Экзогенные сукцессии. Простые и сложные автогенные сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии. Концепции климакса. Биогеоценозы Беларуси. Наземные биогеоценозы. Гидробиоценозы. Ключевые и ресурсные виды растений и животных в различных наземных и водных биогеоценозах и их динамика. Особенности агроценозов Беларуси. Урбанизированные территори ИТОГО 2 Схемы, карты [1,2,5,9, 16,17] Проверка конспектов 2 Мультимедиа [4,5,9, 16,17] Проверка конспектов 2 Наглядные пособия, фото [4,5,9, 12,13 ,19] Фронтальный опрос 2 Наглядные пособия, фото [4,5,9, 12,13] Фронтальный опрос 2 Схемы, карты Проверка знания биол. номенкатуоы 2 Мультимедиа [1,3,4,9, 10,18 ,20] [1,4,5,9, 10,13, 20] [11,13, 14,15, ] Проверка КСР, тестирование 6 36 8 6 Раздаточный материал, картосхемы Проверка конспектов IV. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Литература 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Основная Дылис Н.В. Основы биогеоценологии. М. 1978 Ипатов В.С., Кирикова Л.А. Фитоценология, М. 1997 Сукачев В.Н. Избранные труды. Т. 1. Основы лесной типологии и биогеоценологии. Л.: Наука. 1972 Степановских А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ. 2001 Цветков В.Ф. Лесной биогеоценоз. Архангельск, 2-е изд. 2003 Дополнительная Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Ростов на Дону: феникс. 2005. Радкевич В.А. Экология. Минск: Вышэйшая школа. 1998. Миркин Б.М. Теоретические основы современной фитоценологии. М.: Наука. 1985 Смирнова О.В. Популяционная организация биоценотического покрова лесных ландшафтов // Успехи современной биологии. 1998 Сукачев В.Н. Избранные труды. Т. 3. Проблемы фитоценологии. Л.: Наука, 1975 Смирнова О.В. Природная организация биогеоценотического покрова лесного пояса Восточной Европы // Восточноевропейские леса. Ред. О.В.Смирнова. Кн. 1. М.: Наука. 2004 Бяллович Ю.П. Системы биогеоценозов. – в кн.: Проблемы биогеоценологии. М., Наука. 1973 V. ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ «БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ» С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ Название дисциплины, с которой требуется согласование Название кафедры 1.Биогеография Физ.географ. материков и океанов и методики преп.геогр. геоэкологии 2. Общая экология Предложения об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой учебной дисциплине согласовано Решение, принятое кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и номера протокола) Пр № ____от ___________2014 г. согласовано Пр № ____от ___________2014 г. VI. ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ ПО БИОГЕОЦЕНОЛОГИИ на _____/_____ учебный год № № пп Дополнения и изменения Основание Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры (протокол № ____ от ________ 200_ г.) Заведующий кафедрой д. г. н., профессор __________________ Я.К. Еловичева УТВЕРЖДАЮ Декан факультета д. г. н., доцент__ Д.Л. Иванов _________________