Раздел дисциплины - Саратовский государственный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Биологический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе
_________________ Е.Г. Елина
"____" ______________ 2011 г.
Рабочая программа дисциплины
Современные проблемы биогеоценологии
Направление подготовки
020400 Биология
Магистерская программа
Общая биология
Квалификация выпускника
Магистр
Форма обучения
очная
Саратов,
2011
1. Цели освоения дисциплины.
Целями освоения дисциплины «Современные проблемы биогеоценологии» является ознакомление студентов с основными закономерностями взаимоотношений между живыми организмами и компонентами неживой природы (атмосферой, почвами, почвообразующими породами и др.). Курс предусматривает получение знаний о структурных особенностях компонентов биогеоценозов и функциональных отношениях между ними.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры.
Цикл М.3, вариативная часть. Дисциплина изучается в 1 и 2 семестрах.
Для успешного освоения курса необходимы знания по почвоведению, ботанике, зоологии, неорганической и органической химии, физиологии растений, микробиологии, молекулярной биологии.
В процессе изучения дисциплины затрагиваются вопросы, смежные с курсами почвоведения, ботаники, зоологии, физиологии человека и животных, биохимии.
Знания современных проблем биогеоценологии необходимы как предшествующие
для освоения дисциплин «Учение о биосфере», «Современная экология и глобальные экологические проблемы».
3. Требования к уровню освоения содержания курса:
В процессе освоения дисциплины формируются следующие компетенции ОК-1, ПК3, ПК-10, ПК-11, ПК-12; ПК-13, ПК-14, СК-1, СК-3.
ОК-1: способен к творчеству (креативность) и системному мышлению;
ПК-3: самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет фундаментальные проблемы, ставит задачу и выполняет полевые, лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач по специализации с использованием современной аппаратуры и вычислительных средств, демонстрирует ответственность за качество работ и научную достоверность результатов.
ПК-10: глубоко понимает и творчески использует в научной и производственнотехнологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин магистерской программы.
ПК-11: умеет планировать и реализовывать профессиональные мероприятия (в соответствии с целями магистерской программы).
ПК-12: применяет методические основы проектирования и выполнения полевых и
лабораторных биологических и экологических исследований с использованием современной аппаратуры и вычислительных комплексов (в соответствии с целями магистерской
программы), генерирует новые идеи и методические решения.
ПК-14: планирует и проводит мероприятия по оценке состояния и охране природной среды в соответствии со специализацией.
СК-1: владеет широким спектром методов описания, классификации, культивирования биологического материала;
СК-3: владеет современными методами общей биологии и эффективно использует
их для решения практических задач биомедицины, сельского хозяйства, биотехнологии,
охраны природы и образования;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- особенности состава атмосферы и особенностей микроклимата биогеоценозов;
- состав, строение и свойства почво-грунтов биогеоценозов;
- основные особенности видового состава и функциональных особенностей продуцентов (фото- и хемосинтетиков);
- основные особенности консументов;
- основные особенности детритофагов и редуцентов;
- особенности организации и функционирования основных типов биогеоценозов Земного шара;
- основные закономерности биотических взаимодействий с участием организмов, относящихся к различным систематическим группам.
Уметь:
- выделять на территории биогеоценозы;
- выявлять и описывать параметры компонентов;
- применять полученные знания для управления функционированием биогеоценозов;
- использовать показатели состава и функций биогеоценозов в практической и лабораторной практике.
Владеть:
- экспериментальными приемами выделения, анализа структуры и выявления экологических функций компонентов биогеоценозов;
- подходами к диагностике состояния компонентов биогеоценозов, основанной на анализе их структуры и взаимодействий, опосредуемых внешними воздействиями;
- широким спектром аналитических методов и подходов почвоведения, геологии, метеорологии, ботаники, зоологии, химии, экологии.
4. Структура и содержание дисциплины.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов. Дисциплина подразделяется на два модуля. Общая трудоемкость модуля 1 составляет 3,5 зачетных единицы или 126 часа. Общая трудоемкость модуля 2 составляет 4,5 зачетных единицы или 162 часа
Самостоятельная работа
Практические
Семинары
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
работу студентов и трудоемкость (в часах)
Лекции
Раздел дисциплины
Неделя семестра
№
п/п
Семестр
4.1. Структура дисциплины.
Формы текущего контроля успеваемости (по
неделям семестра)
Формы промежуточной
аттестации (по семестрам)
Модуль 1. Структура и функции компонентов биогеоценоза
Биогеоценозы: определение понятия, сущность. Роль В.Н. Суустный и письмен1 качева в становлении биогеоце1 1-2
2
4 8
ный контроль
нологии
Атмосфера как компонент био2 геоценоза. Газовый состав. Микроклимат биогеоценозов
1
3-4
2
-
4
8
устный и письменный контроль
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
Почва как компонент биогеоценоза. Морфологические особен1 5-6
2
4 8
ности. Гранулометрический, минеральный и химический состав
Фитоценоз как основная составляющая биогеоценоза: определение, признаки, границы и крите1 7-8
2
4 8
рии выделения. Видовая и пространственная структура растительного сообщества.
Зеленые растения как основные
продуценты первичного органи- 1 9-10
2
4 8
ческого вещества.
Грибы как компонент биогеоценоза и их роль в разрушении ор111
2
4 8
ганического вещества и осво12
бождении биогенных элементов
Микроорганизмы и их функцио131
2
4 8
нальная роль в биогеоценозах
14
Биологическая продуктивность
15и энергетика основных фитоце1
2
4 8
16
нозов Земного шара
Динамические процессы в био17геоценозах. Флуктуации и сук1
2
4 4
18
цессии.
Промежуточная аттестация
4
Итого по модулю
18
- 36 72
Модуль 2. Роль животных в биогеоценозах
Влияние экологических факторов
2 1, 2
2
4 9,5
на животных
Питание животных. Пища как
2, 3,
2
2
4 9,5
фактор среды
4
Пространственная, возрастная,
3, 5,
половая и этологическая структу- 2
2
4 9,5
6
ра популяций животных
Динамические характеристики
популяции: скорость роста чис4, 7,
ленности, рождаемость, смерт2
2
4 9,5
8
ность, интенсивность иммиграции
и эмиграции
Экологические механизмы под5, 9,
держания и преобразования гене- 2
2
4 9,5
10
тической структуры популяций.
Формы связей животных в биоце6,
нозе, адаптации видов друг к дру2 11,
2
4 9,5
гу. Цепи и сети питания. Понятие
12
об экологической нише.
7,
Консументы, редуценты и детри2 13,
2
4 9,5
тофаги.
14
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
Контрольная работа
зачет
Зачет
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
Контрольная работа
№1
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
устный и письменный контроль
Роль животных в круговоротах
8 вещества и энергии в биогеоценозах. Животные в биосфере.
Промежуточная аттестация
Итого по модулю
2
8,
15,
16,
17
2
-
6
9,5
16
-
36
34 112
Контрольная работа
№2
Экзамен
Экзамен
4.1. Содержание дисциплины.
Модуль 1. Структура и функции компонентов биогеоценоза
Тема 1. Биогеоценозы: определение понятия, сущность. Роль В.Н. Сукачева в становлении биогеоценологии.
Биогеоценоз как многокомпонентная система. Определение понятия «биогеоценоз». Роль В.Н. Сукачева в становлении биогеоценологии. Экотоп, биотоп и биоценоз.
Понятие о пространственной и функциональной структуре биогеоценоза. Соотношение
понятий «биогеоценоз» и «экосистема».
Тема 2. Атмосфера как компонент биогеоценоза. Газовый состав. Микроклимат
биогеоценозов.
Атмосфера как косный компонент биогеоценоза. Особенности газового состава
атмосферы различных биогеоценозов. Почвенный воздух и его газовый состав. Взаимовлияние атмосферного и почвенного воздуха. Воздействие компонентов биогеоценоза на
динамику химического состава внутренней атмосферы биогеоценозов. Микроклимат различных биогеоценозов и особенности его формирования.
Тема 3. Почва как компонент биогеоценоза. Морфологические особенности. Гранулометрический, минеральный и химический состав.
Почва и ее структурная и функциональная роль в биогеоценозах. Морфологические
особенности (окраска, структура, сложение, новообразования, включения) различных
почв. Гранулометрический состав почв и его влияние на свойства почв. Первичные и вторичные минералы в почвах. Минеральный состав почв как отражение свойств горных
почвообразующих пород. Особенности различия почв по химическому составу. Плодородие почв и причины его определяющие. Роль факторов почвообразования в формировании
плодородия почв.
Тема 4. Фитоценоз как основная составляющая биогеоценоза: определение, признаки, границы и критерии выделения. Видовая и пространственная структура растительного сообщества.
Определение понятия «фитоценоз». Признаки фитоценозов. Критерии выделения
фитоценозов в отечественной и зарубежной науке. Дискретные и континуальные переходы между фитоценозами и причины их определяющие. Вертикальная и горизонтальная
структура фитоценозов. Особенности вертикальной структуры лесных, луговых, степных
и других фитоценозов. Микроценозы и микрогруппировки.
Тема 5. Зеленые растения как основные продуценты первичного органического
вещества
Особенности фотосинтетической деятельности (С3, С4 и САМ пути фотосинтеза)
зеленых растений. Продуктивность и продукция. Чистая первичная продукция (неттопродукция). Общая первичная продукция (брутто-продукция). Видовые различия растений в продукции первичного органического вещества.
Тема 6. Грибы как компонент биогеоценоза и их роль в разрушении органического
вещества и освобождении биогенных элементов.
Грибы и их функциональная роль в биогеоценозах. Особенности строения и питания грибов. Грибы как первичные агенты разложения субстратов. Влияние грибов на компоненты биогеоценозов.
Тема 7. Микроорганизмы и их функциональная роль в биогеоценозах.
Микроорганизмы и их функциональная роль в биогеоценозах. Ферменты микроорганизмов. Микроорганизмы как вторичные агенты разложения детрита. Влияние микроорганизмов на компоненты БГЦ.
Тема 8. Биологическая продуктивность и энергетика основных фитоценозов Земного шара.
Продуктивность и продукция основных фитоценозов Земного шара. Прирост, опад
и запасы фитомассы в наземных фитоценозах. Причины различия продуктивности различных фитоценозов. Мега-, макро-, мезо- и микроэргические сообщества.
Тема 9. Динамические процессы в биогеоценозах. Флуктуации и сукцессии.
Флуктуации биогеоценозов. Суточные, сезонные и многолетние циклы. Понятие о
сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии. Основные параметры климаксовых сообществ. Теория моноклимакса Ф. Клементса. Теория поликлимакса Р.Х. Уиттекера. Антропогенные сукцессии биогеоценозов. Возможные направления сукцессионных смен при
внешних воздействиях. Коэволюция природы и общества. Представления Н.Н. Моисеева о
будущем человечества.
Модуль 2. Роль животных в биогеоценозах.
Тема 1. Влияние экологических факторов на животных.
Понятие среды обитания. Разнообразие жизненных сред (водная, наземновоздушная, почвенная и организменная) и их характерные особенности. Абиотические и
биотические факторы среды; прямое и косвенное влияние, сигнальное значение факторов
среды. Специфика отношения со средой у животных; роль нервной системы и поведения.
Теплообмен животных и температура среды. Воздействие температуры на организм. Типы
обмена: пойкилотермия и гомойотермия. Физическая и химическая терморегуляция; роль
приспособительного поведения. Газообмен сухопутных животных. Механизмы приспособления к гипоксии у водных и наземных животных. Водно-солевой обмен водных животных. Реакции животных на колебания солености; пойкилоосмотические и гомойосмотические животные. Осморегуляция, ее типы и связанные с ними морфо-физиологические
приспособления. Стено- и эвригалинные виды.
Тема 2. Питание животных. Пища как фактор среды.
Питание животных. Физиологические и морфологические адаптации, специализация питания. Возрастные, сезонные особенности питания, географическая изменчивость.
Эволюция способов питания у животных. Классификация типов питания: способы захвата
и переработки пищи. Баланс затраты и получения энергии: теория оптимального фуражирования.
Тема 3. Пространственная, возрастная, половая и этологическая структура популяций животных.
Особенности пространственной структуры у видов, отличающихся образом жизни
(одиночно-семейные, стайные, колониальные, оседлые и номадные формы и др.). Адаптация к поддержанию оптимальной пространственной структуры популяций. Этологическая
структура (структура взаимоотношений). Разнокачественность особей в популяциях. Сигнализация и общение в популяциях, их формы, механизмы и экологическое значение.
Возрастная структура популяций. Разнокачественность различных генераций и их различная роль в жизни популяций в целом. Половая структура популяций. Соотношение полов
и его значение в темпах воспроизводства популяций. Роль плотности населения в динамике половой структуры.
Тема 4. Динамические характеристики популяции: скорость роста численности,
рождаемость, смертность, интенсивность иммиграции и эмиграции.
Динамика численности отдельных видов животных. Типы динамики и их связь с
особенностями биологии видов; соотношение плодовитости, продолжительности жизни и
смертности у разных видов животных. Основные факторы динамики численности. Роль
климатических и кормовых условий; взаимовлияние хищников и их жертв; значение эпизоотий. Популяционные механизмы регуляции плотности населения и численности; значение поведенческих и физиологических реакций; роль структуры популяций. Теоретические основы прогнозов численности практически важных групп животных.
Тема 5. Сообщества животных в биогеоценозах. Структура сообществ.
Различные подходы к выделению сообществ, описанию их структуры и функционирования. Концепции дискретности и континуальности сообществ. Видовое разнообразие как интегральная характеристика сообщества. Индексы видового разнообразия, их зависимость от числа видов и соотношения их численностей. Различные типы распределения обилия видов, входящих в сообщество. Пространственно-функциональные единицы
сообществ: консорции, гломерации, гильдии.
Тема 6. Формы связей животных в биоценозе, адаптации видов друг к другу. Цепи
и сети питания. Понятие об экологической нише..
Взаимодействия организмов в сообществе: трофические, топические, форические,
фабрические. Теория экологической ниши. Многомерный подход к определению ниши
Хатчинсона. Фундаментальная и реализованная ниша. Ширина ниши. Перекрывание ниш
и конкуренция. Межвидовая конкуренция: конкурентное исключение, сдвиги ниши, смещение признаков, гипотеза перекрывания ниш. Взаимодействие между конкуренцией и
хищничеством. Связь видового богатства с различными факторами.
Тема 7. Консументы, редуценты и детритофаги в биогеоценозах.
Биогеоценозы как физические системы. Понятия системы, вещества, энергии, информации, пространства, времени. Круговорот вещества и поток энергии – организаторы
экосистемы. Функциональные группы животных организмов в биогеоцеозе: консументы,
редуценты, детритофаги. Концепция продуктивности. Трансформация энергии на трофическом уровне. Биомасса и продукция.
Тема 8. Роль животных в круговоротах вещества и энергии в биогеоценозах. Животные в биосфере.
Две формы энергии Жизни. Понятие свободной энергии живого вещества. Биогеохимическая энергия роста и размножения. Скорость размножения различных организмов
как энергетическая константа. Давление жизни. Фотосинтез и хемосинтез. Автохтонное и
аллохтонное органическое вещество в экосистемах. Поток энергии в экосистеме через
трофические уровни. Утилизация первичной продукции в трофических цепях. Рацион, ассимиляция, вторичная продукция. Коэффициент использования потребленной пищи на
рост Ивлева (К2). Пастбищная и детритная пищевые цепи. Трофическая сеть и трофические уровни. Экологическая эффективность, правило 10%. Роль консументов в пищевой
цепи. Регуляция отдельных уровней «сверху» и «снизу». Пирамиды численностей, биомасс и продукции. Универсальная модель потока энергии в экосистеме. Энергетическая
классификация экосистем.
5. Образовательные технологии.
В процессе реализации учебной дисциплины предусмотрено использование мультимедийных и проблемных лекций, деловых и ролевых игр, разбор конкретных ситуаций,
творческие задания, тестовый, анкетный и автоматизированный контроль в сочетании с
внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков
обучающихся.
Предусмотрены встречи с представителями государственных и общественных организаций, мастер-классы экспертов и специалистов.
При реализации учебной работы в форме лекций используются различные формы
визуализации наглядного материала (мультимедийные презентации MS PowerPoint, таблицы, материалы Зоологического музея СГУ).
В соответствии с компетентностным подходом к разработке технологии обучения и
перечня обозначенных выше компетенций используются следующие методы обучения.
Проблемная лекция. Знания на такой лекции вводятся как «неизвестное», которое необходимо «открыть». Проблемная лекция начинается с вопросов, с постановки проблемы, которую в ходе изложения материала необходимо решить. При этом выдвигаемая проблема
требует не однотипного решения, готовой схемы которого нет. Данный тип лекции строится таким образом, что деятельность студента по ее усвоению приближается к поисковой, исследовательской. На подобных лекциях необходим диалог преподавателя и студентов. Данный тип лекции предполагается к использованию при введении занятий по следующим темам изучаемой дисциплины: 1, 5, 8.
При проведении практических занятий применяется система устных докладов, подготовленных студентами в ходе самостоятельной работы в течение семестра. Краткие сообщения по актуальным проблемам науки, выполняются на основании изучения студентами современных научных периодических изданий. Предпочтение отдается реферируемым журналам РАН и др. изданиям. Доклады завершаются дискуссией по основным вопросам, затронутым в устных сообщениях. Интерактивные методы обучения, которые
включают в свою структуру:
1) разработку вариантов компьютерного тестирования знаний студентов по данной
дисциплине и проведение их во время практических занятий;
2) решение задач, составленных по специальным компьютерным программам, которые касаются поведения систем неживой и живой природы и изменения их свойств в
различных внешних условиях.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для контроля успеваемости и итоговой аттестации.
Самостоятельная работа студентов включает подготовку к семинарским занятиям,
работу с литературой для подготовки устных докладов. Текущий контроль включает
опросы и устные доклады.
Вопросы для текущего контроля
Модуль 1. Структура и функции компонентов биогеоценоза
Тема 1. Биогеоценозы: определение понятия, сущность. Роль В.Н. Сукачева в становлении
биогеоценологии.
1. Перечислите компоненты БГЦ и определите их функции.
2. Нарисуйте схему БГЦ и выделите продуцентов, консументов, детритофагов и редуцентов.
3. Сравните между собой схемы БГЦ и биоценоза.
4. Проанализируйте представленные рисунки БГЦ и экосистемы.
5. Приведите примеры наземных и водных БГЦ.
Тема 2. Атмосфера как компонент биогеоценоза. Газовый состав. Микроклимат биогеоценозов.
1. Перечислите компонентный состав атмосферы.
2. Нарисуйте схему взаимодействия литосферы и атмосферы.
3. Сравните между собой компонентный состав воздуха разных БГЦ.
4. Проанализируйте представленные графики изменения концентрации газов в атмосфере различных БГЦ.
5. Приведите примеры микроклиматических особенностей различных БГЦ.
Тема 3. Почва как компонент биогеоценоза. Морфологические особенности. Грануломет-
рический, минеральный и химический состав.
1. Перечислите морфологические особенности почв в различных БГЦ.
2. Нарисуйте формы структурных отдельностей почв.
3. Сравните между собой фракции гранулометрического состава по их морфологическим и физико-химическим свойствам.
4. Проанализируйте понятие «почвенное плодородие» и назовите факторы его определяющие и ограничивающие.
5. Приведите примеры определяющего влияния почв на видовой состав растений.
Тема 4. Фитоценоз как основная составляющая биогеоценоза: определение, признаки,
границы и критерии выделения. Видовая и пространственная структура растительного сообщества.
1. Перечислите основные признаки фитоценоза.
2. Нарисуйте схему вертикальной и горизонтальной структуры лесного фитоценоза.
3. Сравните между собой пространственную структуру лесного, степного и лугового
фитоценозов.
4. Назовите отличия фитоценоза, микроценоза и микрогруппировки.
5. Приведите примеры фитоценозов разных тппов растительности.
Тема 5. Зеленые растения как основные продуценты первичного органического вещества.
1. Проанализируйте особенности фотосинтетической деятельности растений разных
путей фотосинтеза.
2. Нарисуйте схемы накопления первичного органического вещества в фитоценозах
разных типов.
3. Сравните между собой понятия «чистая первичная продукция» и «общая первичная
продукция».
4. Приведите примеры видовых различий растений в продукции первичного органического вещества.
Тема 6. Грибы как компонент биогеоценоза и их роль в разрушении органического вещества и освобождении биогенных элементов.
1. Перечислите основные функции грибов в БГЦ.
2. Нарисуйте схему строения грибной мицеллы.
3. Сравните между собой морфологические особенности грибов разных функциональных групп.
4. Проанализируйте роль различных грибных ферментов на разрушение субстратов.
5. Приведите примеры влияния грибов на компоненты БГЦ.
Тема 7. Микроорганизмы и их функциональная роль в биогеоценозах.
1. Перечислите группы микроорганизмов по их функциональной роли в БГЦ.
2. Нарисуйте схемы взаимодействия микроорганизмов с другими компонентами БГЦ.
3. Сравните между собой интенсивность разложения субстратов грибами и микроорганизмами.
4. Приведите примеры деятельности микроорганизмов в различных по условиям
увлажнения БГЦ.
Тема 8. Биологическая продуктивность и энергетика основных фитоценозов Земного шара.
1. Перечислите основные составляющие интенсивности продукционного процесса в
фитоценозах основных биомов Земного шара.
2. Сравните между собой прирост, опад и запасы фитомассы в различных фитоценозах.
3. Проанализируйте основные причины различий в продуктивности фитоценозов
Земного шара.
4. Приведите примеры фитоценозов с различной интенсивностью накопления органического вещества (мега-, макро-, мезо- и микроэргические).
Тема 9. Динамические процессы в биогеоценозах. Флуктуации и сукцессии.
1. Перечислите отличия суточных, сезонных и многолетних флуктуаций.
2. Нарисуйте схемы сукцессионных смен при первичной сукцессии.
3. Сравните между собой параметры серийных стадий сукцессии и климаксовой.
4. Проанализируйте отличия теорий климатического климакса Клементса и поликлимакса Уиттекера.
5. Приведите примеры вторичных сукцессий.
6. Проанализируйте представления Н.Н. Моисеева о коэволюции природы и общества.
Модуль 2. Роль животных в биогеоценозах.
Тема 1. Влияние экологических факторов на животных.
Литература – основная: 1; дополнительная – 4, 8, 9, 11, 14.
1. Классификация экологических факторов.
2. Физические особенности сред обитания животных.
3. Прямое и косвенное влияние экологических факторов на животных.
4. Сигнальная роль факторов в жизнедеятельности животных.
5. Поведение животных как важнейшая адаптация к действию экологических факторов.
6. Экологические преимущества и недостатки пойкилотермных животных.
7. Экологические преимущества и недостатки гомойотермных животных.
8. Связь термообмена с размерами животных. Правило Алена и правило Бергмана.
9. Примеры физической и химической терморегуляции животных.
10. Поведенческая терморегуляция.
11. Особенности газообмена водных животных.
12. Особенности газообмена наземных животных.
13. Адаптации к гипоксии у животных.
14. Особенности водно-солевого обмена у разных групп водных животных.
Тема 2. Питание животных. Пища как фактор среды.
Литература – основная: 1; дополнительная – 4, 6, 9, 11, 13.
1. Стратегии питания. Питание через поверхность тела. Эндоцитоз. Фильтраторы.
2. Питание челюстноротых. Челюсти и зубы.
3. Обзор строения пищеварительных систем.
4. Теория оптимального фуражирования. Хищники и их жертвы.
5. Трофические адаптации у насекомых и млекопитающих.
Тема 3. Пространственная, возрастная, половая и этологическая структура популяций животных.
Литература – основная: 1; дополнительная – 2, 4, 9, 10, 11, 14.
1. Пространственная структура у беспозвоночных животных.
2. Пространственная структура у оседлых и номадных позвоночных животных.
3. Агрегированное, случайное и равномерное распределение организмов.
4. Адаптации животных к оптимальной пространственной структуре.
5. Структура взаимоотношений особей в популяции.
6. Типы сигнализаций животных и их экологическое значение.
7. Возрастная структура популяций; разнокачественность генераций животных в популяции.
8. Половая структура и ее значение для воспроизводства популяции.
9. Влияние плотности населения на динамику половой структуры.
Тема 4. Динамические характеристики популяции: скорость роста численности, рождаемость, смертность, интенсивность иммиграции и эмиграции.
Литература – основная: 1; дополнительная – 4, 9, 10, 11, 13, 14.
1. Типы динамики численности у животных; факторы динамики численности.
2. Численность как результат соотношения плодовитости, продолжительности жизни
и смертности у животных.
3. Популяционная регуляция плотности животных и их численности.
4. Значение поведения и физиологических реакций на динамику численности.
5. Кривые выживаемости у разных групп животных. Биотический потенциал.
Тема 5. Сообщества животных в биогеоценозах. Структура сообществ
Литература – основная: 1; дополнительная – 8, 9, 10, 13, 14.
1. Особенности пространственного выделения сообществ животных.
2. Характеристика дискретности сообществ животных.
3. Гипотеза континуальности сообществ животных.
4. Концепция видового разнообразия и его оценка.
5. Индексы видового разнообразия.
6. Кривые распределения обилия видов животных, входящих в сообщество.
7. Консорции, гильдии, гломерации: современные концепции выделения пространственно-функциональных единиц сообществ.
Тема 6. Формы связей животных в биоценозе, адаптации видов друг к другу. Цепи и сети
питания. Понятие об экологической нише.
Литература – основная: 1; дополнительная – 4, 9, 10, 11, 12, 13, 14.
1. Трофические взаимодействия видов животных в сообществе.
2. Пространственно-временные взаимодействия видов животных в сообществе.
3. Участие животных в распространении других видов животных – форические взаимоотношения в сообществе.
4. Фабрические отношения – использование одними видами для своих сооружений
продукты выделения, мертвые остатки или даже живые организмы другого вида.
5. Теория ниши Хатчинсона. Многомерная ниша.
6. Фундаментальная и реализованная ниша. Ширина и перекрывание ниш.
7. Межвидовая конкуренция и перекрывание ниш.
8. Хищничество и конкуренция. Взаимоотношения хищник-жертва.
9. Мутуализм и его значение для организмов.
10. Паразитизм. Коэволюция паразита и его хозяина.
Тема 7. Консументы, редуценты и детритофаги в биогеоценозах.
Литература – основная: 1; дополнительная – 1, 2, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13
1. Понятие биогеоценоза как физической системы. Открытые и закрытые системы.
2. Энтропия и энергия в открытых системах. Поток энергии через биогеоценоз.
3. Трансформация энергии на трофическом уровне.
4. Концепция продуктивности. Первичная и вторичная продукция.
5. Метода расчета вторичной продукции.
6. Роль животных в биогеоценозе: консументы и редуценты. Детритофаги.
Тема 8. Роль животных в круговоротах вещества и энергии в биогеоценозах. Животные в
биосфере.
Литература – основная: 1; дополнительная – 1, 2, 3, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.
1. Концепция биогеохимической энергии роста и размножения живого вещества.
2. Взаимосвязь потока энергии и скорости размножения животных. Энергетическая
константа.
3. Хемосинтез. Бактерии-хемосинтетики и их роль в биогеоценозе.
4. Автохтонное и аллохтонное органическое вещество в биогеоценозах.
5. Рацион, ассимиляция, вторичная продукция.
6. Трофическая сеть и трофические уровни.
7. Роль консументов в пищевой цепи.
8. Пастбищная и детритная пищевые цепи.
9. Пирамиды численностей, биомасс и продукции.
10. Универсальная модель потока энергии в экосистеме и роль в ней животных.
11. Энергетическая классификация экосистем.
Темы рефератов и устных докладов:
1. Понятие о биогеоценозе. Компонентный состав БГЦ.
2. Биогеоценоз и экосистема: соотношение между этими понятиями.
3. Фитоценоз и его место в биогеоценозе.
4. В.Н. Сукачев – создатель учения о биогеоценологии.
5. Биогеоценозообразующая роль фитоценоза в ландшафте.
6. О границах фитоценоза. Понятие о континууме растительного покрова.
7. Различия понятий "фитоценоз", "ассоциация" и "растительное сообщество".
8. Структурно-функциональной организация биогеоценозов.
9. Видовой состав фитоценозов..
10. Количественные показатели видового разнообразия. Формула Шеннона.
11. Горизонтальная структура. Мозаичность. Комплексность.
12. Взаимодействие между почвою и растительностью.
13. Взаимодействия между растительностью и атмосферой.
14. Факторы, влияющие на взаимодействия компонентов биогеоценоза.
15. Взаимодействия между неживыми (абиотическими) компонентами.
16. Флюктуационные (погодичные и разногодичные) изменения.
17. Первичные сукцессии
18. Теория моноклимакса Ф. Клементса.
19. Теория поликлимакса Р.Х. Уиттекера.
20. Вторичные сукцессии.
21. Коэволюция природы и общества.
22. Н.Н. Моисеев и его представления о коэволюции человека и биосферы.
Вопросы для промежуточной аттестации
Модуль 1. Структура и функции компонентов биогеоценоза
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Понятие о биогеоценозе. Компонентный состав БГЦ.
Биогеоценоз и экосистема: соотношение понятий.
Фитоценоз и его место в биогеоценозе.
В.Н. Сукачев – создатель учения о биогеоценологии.
Биогеоценозообразующая роль фитоценоза в ландшафте.
О границах фитоценоза. Понятие о континууме растительного покрова.
Различия понятий "фитоценоз", "ассоциация" и "растительное сообщество".
8. Структурно-функциональной организация биогеоценозов
9. Видовой состав фитоценозов
10. Количественные показатели видового разнообразия. Формула Шеннона
11. Горизонтальная структура. Мозаичность. Комплексность.
12. Взаимодействие между почвой и растительностью.
13. Взаимодействия между растительностью и атмосферой
14. Факторы, влияющие на взаимодействия компонентов биогеоценоза.
15. Взаимодействия между неживыми (абиотическими) компонентами.
16. Основные функции грибов в БГЦ.
17. Роль различных грибных ферментов на разрушение субстратов.
18. Влияние грибов на компоненты БГЦ.
19. Группы микроорганизмов по их функциональной роли в БГЦ.
20. Основные типы взаимодействия микроорганизмов с компонентами БГЦ.
21. Основные причины в интенсивности разложения субстратов грибами и микроорганизмами.
22. Деятельность микроорганизмов в различных БГЦ.
23. Основные составляющие интенсивности продукционного процесса в фитоценозах основных биомов Земного шара.
24. Прирост, опад и запасы фитомассы в различных фитоценозах.
25. Основные причины различий в продуктивности фитоценозов Земного шара.
26. Примеры фитоценозов с различной интенсивностью накопления органического вещества (мега-, макро-, мезо- и микроэргические).
27. Флюктуационные (суточные, погодичные и разногодичные) изменения.
28. Первичные сукцессии.
29. Теория моноклимакса Ф. Клементса.
30. Теория поликлимакса Р.Х. Уиттекера.
31. Вторичные сукцессии.
32. Коэволюция природы и общества.
33. Н.Н. Моисеев и его представления о коэволюции человека и биосферы.
Модуль 2. Роль животных в биогеоценозах.
1. Абиотические и биотические факторы, их прямое и косвенное влияние на животных.
2. Правило оптимума. Комплексное действие факторов, правило ограничивающего фактора.
3. Водно-солевой обмен у водных животных. Строение мезонефрической почки рыб.
Строение нефрона и функции его отделов.
4. Водно-солевой обмен у амфибий. Приспособления, ограничивающие потерю воды.
5. Водно-солевой обмен у наземных позвоночных животных.
6. Особенности газообмена в водной среде. Принципы водного дыхания. Адаптации к
изменению содержания кислорода в воде.
7. Газообмен в воздушной среде. Принципы воздушного дыхания.
8. Газообмен у ныряющих животных. Запасание кислорода в мышцах. Приспособления к
экономному расходованию кислорода.
9. Температура и ее влияние на организмы. Эндотермные и эктотермные организмы.
10. Температурные адаптации. Правила Бергмана и Аллена.
11. Соленость как фактор распределения водных организмов. Концепция критической солености биологических процессов.
12. Оксифильные, микроаэрофильные и анаэробные организмы.
13. Классификация ресурсов: незаменимые, ингибирующие в больших количествах, полностью взаимозаменимые, взаимодополняющие, антагонистические.
14. Пищевые ресурсы. Классификации организмов по типу и способу питания. Гетеротрофы. Поступление энергии с пищей и ее дальнейшая трансформация. Рацион, ассимиляция, траты на обмен, рост и размножение.
15. Популяция в пространстве: случайное, агрегированное (пятнистое), регулярное, градиентное и фрактальное размещение особей. Причины, приводящие к определенному
типу пространственного распределения.
16. Динамические характеристики популяции: скорость роста численности, рождаемость,
смертность, интенсивность иммиграции и эмиграции.
17. Распределение смертности по возрастам. Когортные и статические таблицы выживания: способы их построения. Основные типы кривых выживания и их распространенность среди различных групп организмов.
18. Концепция саморегуляции численности. Поведенческие, физиологические и генетические механизмы регуляции численности.
19. Представление о r- и К- отборе. r- и К- стратегии организмов.
20. Взаимодействия популяций. Классификация типов взаимодействий: конкуренция,
аменсализм, хищничество, мутуализм, комменсализм, нейтрализм. Конкуренция. Эксплуатация и интерференция.
21. Определение сообщества. Границы сообществ. Кривая «число видов-площадь» как метод установления границ сообщества животных.
22. Концепции дискретности и континуальности. Абсолютный континуум – экоклины; относительный континуум – экотоны.
23. Видовая структура сообществ. Видовое разнообразие как интегральная характеристика
сообщества.
24. Индексы видового разнообразия, их зависимость от числа видов и соотношения их
численностей. Различные типы распределения обилия видов, входящих в сообщество.
25. Теория экологической ниши. Многомерный подход к определению ниши (Хатчинсон).
Фундаментальная и реализованная ниша. Ширина ниши. Перекрывание ниш.
26. Динамика сообществ. Первичные и вторичные сукцессии. Деградационная, аллогенная
и автогенная сукцессия. Механизмы автогенных сукцессий. Изменение видового разнообразия в ходе сукцессии. Эволюция сообществ.
27. Биогеоценозы как физические системы. Понятия системы, вещества, энергии, информации, пространства, времени. Структура и функционирование биогеоценоза.
28. Поток энергии, круговорот вещества как организаторы и основные функции экосистемы. Круговорот вещества и поток энергии – организаторы экосистемы.
29. Основные закономерности трансформации энергии в биосфере. Функциональные
группы организмов в биогеоценозе. Продуценты, консументы и редуценты. Условность границы между консументами и редуцентами.
30. Концепция продуктивности. Трансформация энергии на трофическом уровне. Биомасса и продукция.
31. Утилизация первичной продукции в трофических цепях. Рацион, ассимиляция, вторичная продукция. Роль консументов в пищевой цепи.
32. Пастбищная и детритная пищевые цепи. Трофическая сеть и трофические уровни.
Экологическая эффективность, правило 10%.
33. Хемосинтез. Бактерии хемосинтетики.
34. Бактерии-разрушители органического вещества. Редуценты.
35. Пирамиды численностей, биомасс и продукции. Универсальная модель потока энергии
в экосистеме. Энергетическая классификация экосистем.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) Основная литература:
1. Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 2009. 512 с.
2. Ботаника. Экология. Т. 4 /П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт и др. М.: Изд-во
«Академия», 2007. – 256 с.
б) Дополнительная литература:
1. Вернадский В.И. Живое вещество. М.: Наука. 1978. 330 с.
2. Воронков Н.А. Основы общей экологии. М.: Агар, 1997. 87 с.
3. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Высшая школа, 1998. 413 с.
4. Криволуцкий Д.А., Покаржевский А.Д. Введение в биогеоценологию. М.: Изд-во
МГУ. 1990. 105 с.
5. Маргалеф Р. Облик биосферы. М.: Наука. 1992. 214 с.
6. Пианка Э. Эволюционная экология. М.: Мир, 1981. 400 с.
7. Розенберг Г.С., Мозговой Д.П., Гелашвили Д.Б. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии. Самара: Самарский научный центр РАН,
1999. 396с.
8. Смит Дж. М. Модели в экологии. М.: Мир, 1976. 184 с.
9. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М.: Прогресс, 1980. 328 с.
10. Винокурова Н.Ф., Трушин В.В. Глобальная экология. – М.: Просвещение, 1998. –
270 с.
11. Вронский В.А. Прикладная экология. – Ростов н/Д.: Изд-во «Феникс», 1996. –
512 с.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Таблицы, муляжи, мультимедийные презентации, микроскопы, бинокуляры, микропрепараты, раздаточный материал. Мультимедийная установка.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению 020400 Биология.
Авторы:
Зав. кафедрой ботаники
и экологии д. б. н., профессор
____________________ В.А. Болдырев
Доцент кафедры морфологии и
животных, к. б. н.
____________________А.В. Беляченко
Программа одобрена на заседании кафедры морфологии и экологии животных от 1
марта 2011 года, протокол № 6, на заседании кафедры ботаники и экологии биологического факультета СГУ от 28 февраля 2011 года, протокол № 8.
Подписи:
Зав. кафедрой морфологии и экологии
животных, д. б. н., профессор
____________________ Г.В. Шляхтин
Зав. кафедрой ботаники и экологии
д.б.н., профессор
____________________ В.А. Болдырев
Декан биологического факультета
д. б. н., профессор
____________________ Г.В. Шляхтин
Приложение 1.
Оценка качества освоения студентами
учебной дисциплины «Современные проблемы биогеоценологии»
в соответствии с бально-рейтинговой системой
Ведущие преподаватели: зав.кафедрой ботаники и экологии В.А.Болдырев, доцент
кафедры морфологии и экологии животных А.В.Беляченко.
Качество освоения студентами учебной дисциплины «Современные проблемы биогеоценологии» определяется суммой баллов, набранных в ходе
- текущей аттестации – 80 баллов,
- промежуточной аттестации (экзамен) – 20 баллов.
Аттестация по модулю 1. «Структура и функции компонентов биогеоценоза» данной дисциплины включает:
Текущая аттестация
Тестовые задания
Самостоятельная аудиторная работа :
Письменный и усный контроль знаний на семинарских
(практических) занятиях*
Контрольная работа
Самостоятельная внеаудиторная работа:
Подготовка доклада**
Научно-исследовательская деятельность:
Отчет о выполнении практических (лабораторных) работ ***
Промежуточная аттестация (зачет)
Коэффициент Максимальное
количество
баллов
0
0
0,6
100
0,1
60
40
100
0,1
100
0,2
100
Аттестация по модулю 2. «Роль животных в биогеоценозах» данной дисциплины
включает:
Текущая аттестация
Тестовые задания
Самостоятельная аудиторная работа :
Письменный и усный контроль знаний на семинарских
(практических) занятиях*
Контрольная работа1.
Контрольная работа 2.
Самостоятельная внеаудиторная работа:
Подготовка доклада**
Научно-исследовательская деятельность:
Отчет о выполнении практических (лабораторных) работ ***
Промежуточная аттестация (экзамен)
Примечание:
Коэффициент Максимальное
количество
баллов
0
0
0,6
100
0,1
40
30
30
100
0,1
100
0,2
100
* Результаты письменного и устного контроля знаний на семинарских (практических) занятиях оцениваются
следующим образом: средняя итоговая оценка по пятибалльной системе умножается на 12 (Например, оценка «5» 5 х 12= 60 баллов; «4,5» 4,5 х 12 = 54; «4» 4 х 12 = 48 и т.д.).
** Рабочей программой дисциплины предусмотрена подготовка студентом одного доклада. Максимальная
оценка – 100 баллов.
*** Максимальная оценка в 100 баллов выставляется при условии своевременного предоставления правильных отчетов о выполнении всех практических (лабораторных) работ.
Пересчет в итоговую оценку суммы баллов, полученной студентом по всем видам
текущего и промежуточного контроля, производится в соответствии со следующей шкалой:
Сумма баллов, набранных студентом по итогам изучения
дисциплины
Экзамен
Зачет
0-55
56-70
71-85
85-100
«неудовлетворительно»
«не зачтено»
«удовлетворительно»
«хорошо»
«отлично»
«зачтено»
Темы докладов представлены в тексте программы и в Приложении 3, задания для
контрольных работ – в Приложении 2.
Приложение 2.
Контрольная работа по модулю 1.
Дать письменные ответы на поставленные вопросы.
1. Пространственная структура биогеоценоза.
2. Функциональная структура биогеоценоза.
3. Основные признаки фитоценоза
Контрольные работы по модулю 2.
Контрольная работа №1
1. Прямое и косвенное влияние абиотических и биотических факторов среды на организм животных.
2. Особенности газообмена у водных и наземных животных. Приспособления к гипоксии.
3. Особенности осморегуляции водных позвоночных животных.
4. Типы питания беспозвоночных и позвоночных животных.
5. Морфологические и физиологические адаптации животных к типу пищи.
6. Пространственная структура у семейных, стайных, колониальных, оседлых и номадных видов.
7. Возрастно-половая структура популяций. Разнокачественность различных генераций
и их экологическая роль в жизни популяций в целом.
8. Типы динамики численности и их связь с особенностями биологии видов.
9. Соотношение плодовитости, продолжительности жизни и смертности у разных видов животных.
10. Популяционные механизмы регуляции плотности населения и численности.
Контрольная работа №2
Видовое разнообразие как интегральная характеристика сообщества. Индексы видового разнообразия, их зависимость от числа видов и соотношения их численностей.
2. Типы распределения обилия видов, входящих в сообщество.
3. Концепции дискретности и континуальности сообществ.
4. Типы взаимодействия организмов в сообществе: трофические, топические, форические, фабрические.
5. Межвидовая конкуренция: конкурентное исключение, сдвиги ниши, смещение признаков. Взаимодействие между конкуренцией и хищничеством. Связь видового богатства с различными факторами.
6. Круговороты вещества и потоки энергии в экосистеме как организаторы ее структуры.
7. Функциональные группы животных организмов в биогеоцеозе: консументы, редуценты, детритофаги. Концепция продуктивности.
8. Трансформация энергии на трофическом уровне. Биомасса и продукция.
9. Энергетическая классификация экосистем. Универсальная модель потока энергии в
экосистеме.
10. Пирамиды численностей, биомасс и продукции в различных мировых экосистемах.
1.
Приложении 3.
Темы докладов по модулю 1.
1.
2.
3.
4.
Почва как компонент биогеоценоза
Биологическая продуктивность основных биогеоценозов Земного шара.
Флуктуации биогеоценозов.
Сукцессии биогеоценозов.
Темы докладов по модулю 2.
1. Этологическая структура популяций.
2. Фундаментальная и реализованная ниша Хатчинсона. Ширина ниши. Перекрывание ниш и конкуренция.
3. Пастбищная и детритная пищевые цепи. Трофическая сеть и трофические уровни.