СД.Ф.17 Общая экология
реклама
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный педагогический университет (МГПУ) УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ СД.17, СД.Ф.17 ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 050102 Биология 050102 Биология с дополнительной специальностью географией (код и наименование специальности/тей) Утверждено на заседании кафедры биологии и химии естественно-географического факультета (протокол №12 от 26 марта 2008 г.) Зав. кафедрой __________________ Харламова М.Н. РАЗДЕЛ 1. ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Авторы программы: к.б.н., доцент Луппова Е.Н., к.б.н., доцент Меньшакова М.Ю. к.п.н., ст. преподаватель Александрова Е.Ю. 1.2. Рецензенты: к.б.н., доцент Е.Г. Митина, д.г.н., профессор В.В. Денисов 1.3. Пояснительная записка: Курс «Общая экология» рассчитан на студентов биологических специальностей университетов. Целью курса является знакомство с наиболее общими закономерностями и положениями экологии. Программа разработана в соответствии с требованиями, предъявляемыми к студентам - биологам Государственным образовательным стандартом высшего образования РФ. Основной задачей курса является овладение студентами необходимым объемом знаний о проблемах, решаемых современной экологией, о закономерностях функционирования природных экосистем различного уровня сложности и о возможности оптимального существования человеческой цивилизации в природной среде. Курс включает часы на аудиторные занятия, которые подразделяются на лекционный материал и практические работы и часы на самостоятельное изучение. Распределение часов проведено в соответствии с рекомендациями «Примерного учебного плана ГОСВО». Структурно курс состоит из трех разделов, соответствующих подразделению общей экологии: аутэкологии, демэкологии и синэкологии. Начинается курс со знакомства с предметом и задачами экологии, методами экологии, структурой современной экологии. Обсуждаются проблемы воздействия на живой организм различных групп факторов. Рассматриваются принципы воздействия факторов на организмы и их сообщества. Затем рассматриваются популяции, их структура, основные характеристики. В третьей части рассматривается понятие сообщества, особенности становления и развития сообществ, закономерности превращения веществ и энергии в сообществах. В заключение курса даются основы учения о биосфере. Внимание студентов акцентируется на том, что только знание и соблюдение экологических законов обеспечивает возможность выживания организмов в современных условиях. На семинарские занятия выносятся вопросы дискуссионного характера, предполагающие совместное обсуждение, и вопросы, предназначенные для самостоятельного изучения. Кроме того, на практических работах студенты овладевают основными методами обработки экологических данных (расчет продукции, определение структуры популяций, расчет коэффициентов, характеризующих сообщества и др.). При самостоятельной работе студентам рекомендуется изучать теоретический материал и выполнять специально подобранные задания для самостоятельной работы. Изучение дисциплины рекомендуется проводить в середине процесса обучения, когда студенты уже знакомы с основными разделами ботаники и зоологии, т.к. основные закономерности общей экологии рассматриваются на живых объектах и их сообществах. В результате изучения курса студенты должны знать: - характеристику уровней системной организации живой материи; - уровни, являющиеся предметом изучения экологии; - принципы воздействия экологических факторов на живые организмы и экологические формы организмов в зависимости от различных факторов, понятие экологической ниши; - основные экологические законы; - определение и структуру популяций, динамические и статические характеристики популяции; понятие сообщества, структуру сообществ основы учения о биосфере. 1.4. Извлечение из ГОС ВПО специальности 050102 «Биология» 050102 «Биология с дополнительной специальностью географией» Основные этапы развития экологической науки. Структура и задачи современной экологии. Среда и экологические факторы. Законы их действия на организмы. Основные пути воздействия организмов на среду обитания. Адаптивные стратегии видов в разных средах обитания. Жизненные формы. Адаптивные ритмы. Принципы экологических классификаций. Биотическая среда. Типы взаимосвязей организмов, их экологическое и эволюционное значение. Популяции. Системные свойства. Структура и динамика. Генеалогические, экологические и информационные связи. Законы роста популяций. Зависимость от плотности. Механизмы гомеостаза. Колебательные циклы. Биоценозы. Принципиальные черты надорганизменных систем. Структура сообществ. Видовое разнообразие. Концепция экологической ниши. Роль трофических отношений и конкуренции в устойчивости сообществ. Мутуалистические связи в сообществах. Механизмы регуляции численности популяций в биоценозах. Законы экологической сукцессии. Специфика островных биоценозов. Экосистемы и биогеоценозы. Потоки вещества и энергии в экосистемах. Проблемы биологической продуктивности. Деструкционные блоки экосистем, их структура и значение. Биологический круговорот веществ как основа стабильности. Дигрессии в биогеоценозах и их причины. Биосфера как глобальная экосистема. Структура биосферы. Основные геохимические функции жизни. Продукционная и регуляционная функция биосферы как основа жизнеобеспечения человечества. Экология как научная основа рационального природопользования и охраны природы. 1.5. Объем дисциплины и виды учебной работы (для всех специальностей, на которых читается данная дисциплина: № п/ п Шифр и наименование специальности 1 2 050102 Биология 050102 Биология с дополнительной специальностью географией 050102 Биология ЗФО 3 Курс Семестр Трудоемкост ь Виды учебной работы в часах Всего ЛК ПР/ ЛБ аудит. СМ Сам. работа 2-3 4 4, 5 7,8 180 120 94 64 64 48 30 16 86 56 3 - 180 20 14 6 160 Вид итогового контроля (форма отчетности) экзамен Зачет – 7 Экзамен – 8 экзамен 1.6. Содержание дисциплины. 1.6.1. Разделы дисциплины и виды занятий (в часах). Примерное распределение учебного времени: № п/п 1 Количество часов Наименование раздела, темы Введение Всего ауд. 6 Вариант 1 ЛК ПР 4 2 САМ Всего ауд. 6 2 Вариант 2 ЛК ПР 2 САМ 4 2 3 4 5 Аутэкология Демэкология Синэкология Основы учения о биосфере Всего 26 22 30 10 94 16 12 22 10 64 10 10 8 30 20 20 20 20 86 16 14 14 18 64 12 10 10 14 48 4 4 4 4 16 12 12 14 14 56 Примечание: Вариант 1 для специальности 050102 Биология со специализацией «Экологическое воспитание» Вариант 2 для специальности 050102 Биология с дополнительной специальностью «География» № п/п 1 2 3 4 5 Количество часов Наименование раздела, темы Введение Аутэкология Демэкология Синэкология Основы учения о биосфере Всего Всего ауд. 2 5 5 5 3 20 Вариант 3 ЛК ПР 2 3 3 3 3 14 2 2 2 6 САМ Всего ауд. 10 40 40 40 30 160 Вариант 4 ЛК ПР САМ Примечание: Вариант 3 для специальности 050102 Биология ЗФО 1.6.2. Содержание разделов дисциплины. Введение. Предмет и задачи экологии. Роль экологических знаний в современном мире. Основные методы сбора и обработки экологического материала. Структура современной экологии. Исторический становления и развития. Уровни организации живой материи: системный подход. Характеристика каждого уровня: элементарная единица, элементарный процесс, механизм регуляции процессов. Тема 1. Аутэкология. Понятие об экологических факторах. Принципы классификации факторов. Влияние фактора на живой организм. Закон лимитирующего фактора. Понятие об экологической валентности. Эврибионтные и стенобионтные виды. Среда жизни, основные среды, ведущие факторы в каждой среде обитания. Экологические группы организмов в зависимости от влияния на них основных абиотических факторов. Биотические факторы. Типы биотических взаимоотношений. Антропогенные факторы. Тема 2. Демэкология. Понятие о популяции. Принципы выделения популяций. Свойства популяций. Статические характеристики популяций. Структура популяций. Возрастная структура. Таблицы выживания и пирамиды возрастов. Половая структура. Соотношение полов. Пространственная структура. Типы распространения организмов в пространстве. Динамические показатели популяций. Колебание численности популяций. Причины колебания численности. Типы роста популяций. Понятие об экологической нише. Закон конкурентного исключения. Стратегии выживания. Тема 3. Синэкология. Понятие биоценоза и экосистемы. Классификация биоценозов. Свойства биоценозов. Пространственная структура биоценозов. Развитие биоценозов. Концепция экосистемы. Виды связей между организмами в экосистемах. Перемещение вещества в экосистемах. Пищевые цепи и сети, типы пищевых цепей. Экологические пирамиды: пирамиды численности, пирамиды биомассы и пирамиды энергии. Биогеохимические циклы. Перенос энергии и продуктивность экосистем. Понятие о первичной продукции. Валовая и чистая продукция. Вторичная продукция. Понятие о биомах, краткая характеристика биомов. Продуктивность основных экосистем. Тема 4. Основы учения о биосфере. Понятие о биосфере. Границы биосферы, основные геосферы Земли. Структура биосферы. Характеристика живого вещества. Функции и свойства живого вещества. Развитие биосферы. Понятие о ноосфере. Техносфера. 1.6.3. Темы для самостоятельного изучения. № п/п Наименование раздела дисциплины. Тема. 1 Введение 2. Аутэкология 3. Демэкология 4. Синэкология 5. Основы учения о биосфере Форма самостоятельной работы Колво часов Повторение строения молекул ДНК и белка; понятие о гене; Уровни организации живой материи Рефераты по теме адаптаций организмов к различным факторам Типы биотических отношений Жизненные формы организмов Подготовка рефератов по темам: «Структура популяций», «Динамические показатели популяций» Самостоятельное изучение темы «Генетическая структура популяций» Самостоятельное изучение характеристики основных биомов Земли Биография В.И. Вернадского. Учение о ноосфере. 6 Форма контроля выполнения самостоятельной работы - защита рефератов 20 - проверка контрольных работ - тестирование - защита рефератов 20 - выступление на семинарах - защита рефератов - тестирование 20 - выступление на семинарах 20 - выступление на семинарах - тестирование - контрольная работа 1.7. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины. 6.1. Тематика и планы аудиторной работы студентов по изученному материалу (планы последовательного проведения занятий: ПР, СМ, ЛБ) по предлагаемой схеме: Тематическое планирование лекций Лекция 1. Предмет, задачи и методы экологии. Структура современной экологии. Лекция 2. Уровни организации живой материи – структурный подход. Характеристика уровней. Область изучения экологии. Лекция 3. Понятие о среде обитания и экологических факторах. Различные подходы к классификации факторов. Классификация факторов среды. Классификация Мончадского. Лекция 4. Закон минимума. Понятие о лимитирующем факторе и экологической валентности. Лекция 5. Понятие об адаптации. Типы адаптаций. Экологическая ниша. Лекция 6. Влияние основных абиотических факторов на организмы. Температура, свет, влажность как экологические факторы. Лекция 7. Эдафические факторы. Электрические поля, магнитные поля, шум – экологические факторы. Лекция 8. Биотические факторы. Факторы питания. Групповой и массовый эффект. Лекция 9. Типы биотических взаимоотношений. Лекция 10. Антропогенные факторы. Принципы их влияния на живые организмы. Лекция 11. Понятие о популяциях. Статические показатели популяций. Лекция 12.Структура популяций. Лекция 13. Динамические показатели популяций. Лекция 14. Таблицы выживаемости и пирамиды возрастов. Лекция 15. Динамика численности популяций. Причины колебания численности. Лекция 16. Экологические стратегии выживания. Регуляция плотности популяций. Лекция 17. Понятие биоценоза и экосистемы. Классификация биоценозов. Краевой эффект. Понятие об экотоне. Лекция 18. Разграничение биоценозов. Свойства биоценозов. Лекция 17. Трофическая структура биоценоза. Лекция 19. Развитие биоценозов. Сукцессия и климакс. Лекция 20. Закономерности саморегуляции биоценозов. Экологическое дублирование. Лекция 21. Концепция экосистемы. Структура экосистемы. Гомеостаз экосистемы. Лекция 22. Энергия экосистемы. Энергетический поток. Энергетическая классификация экосистем. Лекция 23. Биогеохимические циклы. Круговорот углерода, азота, фосфора, воды. Лекция 24. Продуктивность экосистемы. Первичная и вторичная продукция. Лекция 25. Поток энергии и продуктивность в некоторых экосистемах. Лекция 26. Основные биомы Земли. Лекция 27. Основные геосферы Земли. Атмосфера, гидросфера, литосфера, магнитосфера. Лекция 28. Биосфера как одна из оболочек Земли. Границы биосферы. Состав и структура биосферы. Лекция 29. Круговорот веществ в биосфере. Большой (геологический) и малый (биогеохимический) круговорот. Лекция 30. Свойства и функции живого вещества биосферы. Лекция 31. Понятие о ноосфере. Техносфера. Лекция 32. Современные глобальные экологические проблемы. Тематическое планирование практических работ и семинарских занятий. Практическое занятие № 1. «Основные уровни организации живой материи» Вопросы для обсуждения. 1. Дать характеристику первого уровня. Доказать, что он необходим, но недостаточен для существования жизни. 2. Характеристика второго уровня. Элементарные единицы и процессы на данном уровне. 3. Характеристика третьего уровня. Механизм регуляции процессов на данном уровне. 4. Характеристика четвертого уровня. Основное условие длительного существования жизни. Практическое занятие № 2. «Характеристика основных сред обитания». Вопросы для обсуждения. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Общее понятие о средах обитания. Основные и пограничные среды. Характеристика водной среды. Характеристика наземно-воздушной среды. Характеристика почвенной среды Организм как среда обитания. Понятие о местообитании. Практическое занятие № 3. «Определение экологической ниши организмов». Вопросы для обсуждения. 1. 2. 3. 4. Понятие об экологической нише. Экологические законы Гаузе. Специализированные и общие ниши. Фундаментальные и реализованные ниши. Задание для самостоятельной работы. 1. Определить экологическую нишу организма, изображенного на дидактической карте. 2. Предположить основные черты строения и жизнедеятельности организма, способного занимать предложенную преподавателем экологическую нишу. Практическое занятие № 4. «Адаптации организмов к основным экологическим факторам». Вопросы для обсуждения. 1. Виды адаптаций. 2. Привести примеры относительного характера адаптаций. 3. Адаптации организмов к условиям Крайнего Севера. Задания для самостоятельной работы. 1. 2. По описанию 5 видов растений отметить морфологические и физиологические адаптации. По описанию 5 видов животных отметить морфологические, физиологические и поведенческие адаптации. Практическое занятие № 5. «Типы биотических отношений». Вопросы для обсуждения. 1. Пищевые взаимоотношения. 2. Групповой и массовый эффект. 3. Гомотипические и гетеротипические взаимоотношения. Задания для самостоятельной работы. 1. Выполните задания преподавателя по определению типа биотических отношений: 1). К каждому понятию, приведенному в левой колонке, подберите соответствующее определение. I. Конкуренция II. Хищничество III. Паразитизм IV. Симбиоз V. Трофические связи VI. Видовое разнообразие VII. Биологические методы борьбы 1. Совокупность видов, образующих сообщество 2. Наблюдаются, когда один вид питается другим – либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо продуктами их жизнедеятельности 3. Неразделимые взаимополезные связи двух видов, предполагающие обязательное тесное сожительство организмов 4. Сокращение численности видов вредителей сельскохозяйственных культур с помощью других видов 5. Тип взаимоотношения популяций, при котором представители одного вида поедают представителей другого 6. Форма взаимоотношений между видами, при которой организмы одного вида живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида в течение определенного времени 7. Отношения, когда одна особь (вид) оказывает неблагоприятное воздействие на другую особь (вид) 2) Заполните таблицу. Биотические отношения Тип взаимоотношений Хищничество Конкуренция Паразитизм Симбиоз Пример 3) Назовите тип биотических отношений, которые чаще всего проявляются в природе при взаимодействии следующих пар организмов: волк – заяц; корова – жук-навозник; лесная мышь – дуб (желудь); дятел – личинка короеда; рыжая лесная полевка – лесная мышь; рыжий муравей – гусеница пяденицы; ондатра – полевка; сойка – рыжий муравей; взрослая ель – проросток березы; белый гриб – ель; гриб-трутовик – береза; гриб пеницилл – бактерии; кукуруза – бодяк полевой; человек – аскарида; волк – дождевой червь; стрекоза – муравей; стрекоза – муха; карась – карп; шакал – лев; пчела – липа. Практическое занятие № 6. Влияние антропогенных факторов на окружающую среду. Занятие проводится в виде экскурсии, на которой студентам предлагается отметить случаи прямого и косвенного воздействия деятельности человека на живые организмы; положительного и отрицательного влияния. Во время экскурсии проводится практическая работа, во время которой на заранее выбранных учетных площадках с разной степенью антропогенного влияния подсчитывается количество видов растений, количество экземпляров, отмечается состояние растений. Практическое занятие № 7. «Структура популяций». Вопросы для обсуждения 1. Пространственная структура популяций. 2. Половая структура популяций. 3. Размерно-возрастная структура. 4. Экологическая структура. Задания для самостоятельной работы. 1. Анализ размерно-частотных гистограмм популяций баренцевоморских бокоплавов. Определение по ним продолжительности жизни вида, скорости созревания, сроков выхода молоди и других показателей. 2. Расчет соотношения полов в популяциях различных видов. Определение состояния популяций по данному соотношению. Практическое занятие № 8 «Определение численности популяций по моделям». Вопросы для обсуждения. 1. 2. 3. 4. Статические показатели популяции. Численность и плотность поселений. Методы определения численности видов. Количественные орудия сбора организмов. Задания для самостоятельной работы. 1. Рассчитать с применением модели численность популяции, используя метод мечения особей. 2. Отметить зависимость точности определения от количества проб. 3. Определить границы ареала популяции, используя показатель репродуктивной активности. Практическое занятие № 9. «Таблицы выживаемости и пирамиды возрастов». Вопросы для обсуждения 1. Динамические показатели популяций. 2. Рождаемость и смертность. Задания для самостоятельной работы. 1. Расчет выживаемости видов по таблицам. Рассчитать выживаемость видов по предложенным преподавателем таблицам выживаемости 2. Анализ кривых смертности видов. Определение элиминации по различным данным, предложенным преподавателем. Практическое занятие № 10. «Анализ кривых роста популяции». Вопросы для обсуждения 1. Внутренняя скорость естественного роста популяций. 2. Кривая роста популяций. 3. Динамика численности популяций. Задания для самостоятельной работы. 1. Построить кривую роста популяции по предложенным преподавателем данным. 2. Построить кривую скорости роста этой же популяции. 3. Проанализировать графики динамики численности популяций, предложенные преподавателем. 4. Решить задачу. Постройте график роста численности домовых мышей в течение восьми месяцев в одном амбаре. Исходная численность составляла две особи (самец и самка). Через два месяца они принесли первое потомство. Известно, что в благоприятных условиях пара мышей приносит 6 мышат. Мышата становятся половозрелыми и в свою очередь дают первый приплод в возрасте 2 месяцев. Соотношение самцов и самок в потомстве 1:1. Самки приносят потомство каждые два месяца. Построить кривую скорости роста данной популяции. Практическое занятие № 11. «Стратегии выживания». Вопросы для обсуждения 1. Понятие о стратегиях выживание. 2. Характеристика К-отбора. 3. Характеристика r-отбора. Практическое занятие № 12. «Изучение видового состава биоценозов» Вопросы для обсуждения 1. Понятие биоценоза. 2. Структура биоценозов: видовая структура. 3. Пространственная структура биоценоза. Задания для самостоятельной работы. 1. Познакомиться с методами расчета индексов сходства видового состава биоценозов. 2. Рассчитать индекс Серенсена-Чекановского по видовым спискам. Список видов. Выборка 1. Вид 1. Дуб черешчатый Численность 1 2. Клен обыкновенный 3. Липа широколистная 4. Ясень ланцетный 5. Бересклет широколистный 6. Крушина обыкновенная 7. Груша лесная 8. Калина обыкновенная 9. Пролеска лесная 10. Купена душистая 11. Вороний глаз обыкновенный 12. Ландыш майский 13. Иволга зеленая 14. Сизоворонка 15. Поползень 16. Листоед зеленый 17. Короед-типограф 18. Уховертка обыкновенная 19. Кистехвост европейский 20. Еж лесной 21. Папоротник орляк 22. Белянка капустная 23. Мухомор вонючий 24. Трутовик настоящий 25. Повилика европейская 26. Пчела медоносная 27. Копытень европейский 28. Крапива глухая 29. Мята перечная 30. Кладония пальчатая 2 1 1 6 4 2 2 27 13 4 17 1 1 1 1 6 1 3 1 7 2 5 1 2 4 1 28 13 4 Список видов. Выборка 2. Вид 1. Дуб черешчатый 2. Клен обыкновенный 3. Липа широколистная 4. Яблоня лесная 5. Бересклет широколистный 6. Крушина обыкновенная 7. Груша лесная 8. Калина обыкновенная 9. Валериана лекарственная 10. Купена душистая 11. Клещ ясеневый 12. Ландыш майский 13. Иволга зеленая 14 Дятел желна Численность 2 1 1 1 2 2 1 12 7 3 24 10 1 1 15. Дятел зеленый 16. Листоед зеленый 17. Короед-типограф 18. Уховертка обыкновенная 19. Кистехвост европейский 20. Кислица обыкновенная 21. Папоротник орляк 22. Белянка капустная 23. Ежевика лесная 24. Трутовик настоящий 25. Повилика европейская 26. Пчела медоносная 27. Яснотка белая 28. Крапива глухая 29. Мята перечная 30. Кладония пальчатая 1 5 3 1 11 14 10 1 3 1 1 2 13 8 19 1 Список видов. Выборка 3. Вид 1. Дуб черешчатый 2. Клен обыкновенный 3. Липа широколистная 4. Яблоня лесная 5. Бересклет широколистный 6. Крушина обыкновенная 7. Груша лесная 8. Калина обыкновенная 9. Валериана лекарственная 10. Купена душистая 11. Клещ ясеневый 12 Роза колючейшая (шиповник) 13. Иволга зеленая 14 Дятел желна 15. Дятел зеленый 16. Листоед зеленый 17. Яблоня ягодная 18. Уховертка обыкновенная 19. Божья коровка 20. Кислица обыкновенная 21. Папоротник орляк 22. Белянка капустная 23. Ежевика лесная 24. Еж обыкновенный 25. Повилика европейская 26. Колокольчик высокий 27. Яснотка белая 28. Крапива глухая 29. Мята перечная 30. Рябина обыкновенная Численность 1 2 2 1 3 2 1 1 8 5 3 1 2 1 1 10 1 9 4 12 17 2 13 1 1 2 8 6 10 1 Практическое занятие № 13. «Перемещение вещества в экосистемах» Вопросы для обсуждения. 1. 2. 3. 4. 5. Структура и основные типы биогеохимических циклов.. Глобальные круговороты углерода и воды в биосфере. Круговорот азота в биосфере. Круговорот серы. Круговорот второстепенных элементов. Задания для самостоятельной работы. 1. Зарисовать схемы основных круговоротов веществ. Отметить резервный и обменный фонд. 2. Рассчитать коэффициент возврата веществ в круговорот по предоставленным данным. Практическое занятие № 14. «Пищевые цепи в экосистемах» Вопросы для обсуждения. 1. Пищевые цепи и пищевые сети. 2. Основные компоненты трофических уровней. 3. Трофическая структура и экологические пирамиды. Задания для самостоятельной работы. Составить пищевую сеть, включив в нее все предложенные организмы: Волк, паук-крестовик, полевка, тля, дуб (с плодами, листьями, корой и древесиной), мухажурчалка, дятел, сова-неясыть, лиса, уж обыкновенный, ястреб, травяная лягушка, заяц, короед, медуница, мухоловка, божья коровка семиточечная. Практическое занятие № 15. Жизненные формы организмов Вопросы для обсуждения. 1. Понятие о жизненной форме. 2. Принципы классификации жизненных форм у растений. 3. Принципы классификации жизненных форм у животных. Задания для самостоятельной работы. 1. Разбейте следующих птиц на группы: Пеликан розовый, клест, ястреб-тетеревятник, пустельга обыкновенная, баклан черный, лунь болотный, сыч мохноногий, свиристель, крачка полярная, гусь-сухонос, сапсан, лунь полевой 1) фитофаг 2) миофаг 3) ихтиофаг 4) орнитофаг Дайте определение названным группам 2. Распределите названных представителей животного мира Мурманской области по принадлежности к следующим экологическим группам: - наземные обитатели; - водные обитатели; - древесные обитатели. Животные: аурелия, махаон, божья коровка, хариус, ястреб, варакушка, цианея, личинки пилильщиков, белуха, финвал, лемминг, куница, горностай, белка, офиура, свиристель, пищуха, юрок, тупик, мокрец, мокрица, костянка обыкновенная, балянус. 1.8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины. 1.8.1. Рекомендуемая литература: Основная 1. Андреева Т. А. Экология в вопросах и ответах : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. "Экология" / Андреева Т. А. - М. : Проспект, 2006. - 184 с. 2. Валова В. Д. Основы экологии : учеб. пособие / В. Д. Валова (Копылова). - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Изд.-торг.корпорация "Дашков и К", 2002. - 263 с. 3. Воронков Н. А. Экология. Общая, социальная, прикладная : общеобразовательный курс : учебник для вузов : пособие для учителей / Воронков Н. А. - М. : Агар, 2000. - 424 с. 4. Киселев В. Н. Основы экологии : учеб. пособие для студ. небиолог. спец. вузов / Киселев В. Н. - 2-е изд., перераб. и доп. - Минск : Университетское, 2000. - 383 с. 5. Колесников С. И. Экология : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по направл. : "География" и "Экология и природопользование" / Колесников С. И. - М. : Дашков и К. - 384 с. 6. Коробкин В. И. Экология : учебник для вузов / Коробкин В. И., Передельский Л. В. - 4е изд., доп. и перераб. - Ростов н/Д : Феникс, 2003. - 576 с. 7. Миркин Б. М. Основы общей экологии : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по естественнонаучным специальностям / Миркин Б. М., Наумова Л. Г. ; под ред. Г. С. Розенберга. - М. : Университетская книга, 2005. - 240 с. 8. Розанов С. И. Общая экология : Учебник для студ.вузов по дисциплине "Экология" для техн.направл.и спец. / Розанов С. И. - СПб. : Лань, 2001. - 286 с. 9. Ручин А. Б. Экология популяций и сообществ : учебник для студ., обуч. по спец. 020803 "Биоэкология", направл. 020200 "Биология" и спец. 020201 "Биология" / Ручин А. Б. - М. : Академия, 2006. - 352 с. 10. Федорова А. И. Практикум по экологии и охране окружающей среды : Учеб.пособие для студ.вузов / Федорова А. И., Никольская А. Н. - М. : ВЛАДОС, 2001. - 288.с. 11. Федорова О. А. Практикум по экологии : учеб. пособие по дисц. "Экология" для техн. специальностей / Федорова Ольга Анатольевна ; Федер. агентство по рыболовству ; ФГОУВПО "Мурм. гос. техн. ун-т. - Мурманск : МГТУ, 2009. - 88 с. 12. Чернова Н. М. Общая экология : учебник для студ. вузов, обуч. по спец. "Биология" / Чернова Н. М., Былова А. М. - 2-е изд., стер. - М. : Дрофа, 2007. - 411 с. 13. Экология : учеб. пособие для студ. вузов / под ред. Денисова В. В. - 2-е изд., испр. и доп. - М. - 672 с. 14. Маринченко А. В. Экология : учеб. пособие для студ. вузов / Маринченко А. В. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Дашков и К, 2009. - 328 с. 15. Миркин Б. М. Основы общей экологии : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по естественнонаучным специальностям / Миркин Б. М., Наумова Л. Г. ; под ред. Г. С. Розенберга. - М. : Университетская книга, 2005. - 240 с. 16. Шамилева И. А. Экология : учеб. пособие для студ. пед. вузов по спец. 031200 "Педагогика и методика начального образования" / Шамилева И. А. - М. : ВЛАДОС, 2004. - 144 с. Дополнительная. 1. Бигон М., Харпер Д., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции, сообщества. – М.: Мир, 1989. 2. Гиляров А.М. Популяционная экология. – М.: Изд-во МГУ, 1990. 3. Дажо Р. Основы экологии. – М.: Прогресс, 1975. 4. Казначеев В.П. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. – Новосибирск, 1989. 5. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов-на-Д.: Изд-во «Феникс», 2003. 6. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология: Учебник для вузов. – М.: Дрофа, 2003. 7. Майр Э. Популяции, виды и эволюция. – М., 1979. 8. Одум Ю. Экология. В 2-х т. – М.: Мир, 1986. 9. Пианка Э. Эволюционная экология. – М.: Мысль, 1981. 10. Пономарева И.Н. Экология. – М.: Издательский центр «Вентана-Граф», 2001. 11. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990. 12. Тимофеев-Ресовский Н.В., Яблоков А.В., Глотов Н.В. Очерк учения о популяции. – М., 1973. 13. Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции. – М., 1980. 14. Яблоков А.В. Популяционная биология. – М.: Высшая школа, 1987. 1.9. Материально-техническое обеспечение дисциплины. 1.9.1. Перечень используемых технических средств. 1. Телевизор с видеомагнитофоном для просмотра видеофильмов. 2. Кадаскоп для использования слайдов на пленке. 3. Мультимедийный проектор. 1.9.2. Перечень используемых пособий. Нет 1.9.3. Перечень видео- и аудиоматериалов программного обеспечения. Нет 1.10. Примерные зачетные тестовые задания. Тесты по общей экологии Часть 1. Вариант 1. 1. Какую классификацию экологических факторов предложил Смит? А) биотические, абиотические, антропогенные Б) первичные периодические, вторичные периодические, непериодические В) зависящие от плотности, не зависящие от плотности 2. Какие факторы определяют размер ареала вида? А) вторичные периодические, Б) абиотические, В) первичные периодические 3. Кто сформулировал закон минимума? А) Либих Б) Шелфорд В) Одум 4. Вид-убиквист А) широко распространен Б) обитает повсеместно В) встречается в узких пределах изменения фактора 5. К абиотическим факторам не относится А) освещенность Б) влажность В) загрязнение среды 6. К первичным периодическим факторам не относится А) изменение температуры Б) влажность В) приливы и отливы 7. Взаимоотношения организма и среды обитания изучает А) аутэкология Б) синэкология В) демэкология 8. Биогеоценоз является элементарной единицей на следующем уровне организации жизни А) онтогенетическом Б) популяционно-видовом В) биосферном 9. Элементарным процессом на онтогенетическом уровне организации жизни является А) естественный отбор Б) индивидуальное развитие В) круговорот веществ 10. Предметом изучения экологии являются А) органические молекулы и атомы Б) процессы жизнедеятельности в живом организме В) популяции и сообщества 11. Совокупность экологических факторов, действующих на организм, называется А) экологической валентностью Б) средой жизни В) толерантностью 12. К полевым методам экологии не относятся А) маршрутные Б) стационарные В) математические 13. Механизмом регуляции на биосферном уровне является А) химический состав молекул Б) динамика рождаемости и смертности В) величина первичной и вторичной продукции Тест итоговый. Вариант 1. 1. Зоной пессимума называется А. часть ареала вида, на которой условия обитания наиболее неблагоприятные Б. интенсивность действия экологического фактора, при которой организм не может размножаться половым путем. В. интенсивность действия экологического фактора, при которой жизнедеятельность организма угнетена, но он еще не погибает Г. нет правильного ответа 2. Рыжий таракан является А. Стенотермным животным Б. Эвритермным животным В. диапазон температур, в которых может обитать рыжий таракан, зависит от обеспеченности питанием Г. нет правильного ответа 3.Криофилами называют организмы, обитающие в условиях А. Низких температур Б. высокой солености воды В.низкого содержания кислорода Г. высокого содержания кислорода 4. Заяц-беляк способен добывать корм из-под снега глубиной А. 5-10 см Б. 20-30 см В. 30-50 см. Г. 50-70 см 5. Мелкие грызуны, впадающие в зимнюю спячку наиболее часто встречаются в А. в степях и полупустынях Б. в степях и лесостепях В. в лесной зоне Г. одинаково широко представлены во всех перечисленных зонах 6. Растения, адаптированные к условиям слабой освещенности, называются А. семигелиофиты Б. гемикриптофиты В. сциофиты Г. нет правильного ответа 7. Растения, обитающие на открытых скалистых местообитаниях, сочетают в своем анатомоморфологическом строении признаки А. гелиофитов и гигрофитов Б. гелиофитов и мезофитов В. гелиофитов и ксерофитов Г. семигелиофитов и галофитов 8. Механические ткани достигают максимального развития у А. гигрофитов Б. гидрофитов В. мезофитов Г. ксерофитов 9. Накопление большого количества связанной воды в тканях для переживания засушливого периода является характерной чертой А. гемиксерофитов Б. эксерофитов В. суккулентов Г. склерофитов 10. В клетках растений-гелиофитов содержится А. множество мелких хлоропластов Б. небольшое количество крупных хлоропластов В. один крупный хлоропласт, занимающий более половины объема клетки Г. нет правильного ответа 11. Для сциофитов характерны А. крупные листовые пластинки с длинными черешками Б. мелкие слабо рассеченные листовые пластинки В. крупные листовые пластинки с густым войлочным опушением Г. мелкие листовые пластинки с толстой кутикулой 12. Воздушные полости (межклетники) занимаю максимальный объем в листьях и стеблях А. гигрофитов Б. гидрофитов В. мезофитов Г. суккулентов 13. Многослойный палисадный мезофилл формируется в листьях А. гелиофитов Б. галофитов В. сциофитов Г. семигелиофитов 14. Рябина обыкновенная является А. фанерофитом Б. хамефитом В. гемикриптофитом Д. криптофитом 15. Укроп посевной является А. хамефитом Б. криптофитом В. терофитом Г. гемикриптофитом 16. К гидрофитам НЕ относятся А. Хламидомонада Б. Кувшинка В. Рдест Г. Людвигия 17. К нектону можно отнести А. Тюленя и краба Б. Тюленя и пинагора В. Тюленя и сельдь Д. Тюленя и пингвина 18. Планктонные формы НЕ встречаются у А. красных водорослей Б. зеленых водорослей В. диатомовых водорослей Г. желто-зеленых водорослей 19. Максимально высокой температурой, при которой еще возможно существование живых организмов считается А. 36-40 0С Б. 40-45 0С В. 50-60 0С Г. 75-80 0С 20. С повышением температуры воздуха потребление кислорода у пойкилотермных организмов А. будет постоянно возрастать Б. будет возрастать, но при температуре около 30-40 0С начнет снижаться В. будет снижаться, но при температуре около 30-40 0С начнет возрастать Г. нет правильного ответа 21. Окраска хамелеона с понижением температуры воздуха будет становиться А. более темной Б. более светлой В. пятнистой Г. не изменится, так как окраска хамелеона зависит не от температуры среды, а от окружающего фона 22. К пассивным адаптациям к переживанию холодного времени года можно отнести А. линьку Б. сезонные миграции В. переход в состояние анабиоза Г. накопление подкожного жира 23. В повышении теплопродукции у млекопитающих участвует А. белая жировая ткань Б. бурая жировая ткань В. красный костный мозг Г. желтый костный мозг 24. При повышении температуры у млекопитающих происходит А. расширение периферических кровеносных сосудов Б. сужение периферических кровеносных сосудов В. сохранение диаметра сосудов, но увеличение скорости кровотока Г. нет правильного ответа 25. У пресноводных видов рыб поглощение минеральных солей происходит через А. только через кишечник Б. кожу и кишечник В. жабры и кишечник Г. через все перечисленные структуры 26. Основной путь поступления воды в тело пресноводных рыб проходит через А. жабры Б. кишечник В. кожу Г. все ответы верные 27. У молодых лососевых рыб перед скатыванием в море происходит А. увеличение содержания в крови осмотически активных веществ Б. уменьшение содержания в крови осмотически активных веществ В. уменьшение числа хлоридных клеток в жабрах Г. нет правильного ответа 28. У морских рыб выделяется А. большое количество гипертоничной мочи Б. малое количество гипертоничной мочи А. большое количество гипотоничной мочи Б. малое количество гипотоничной мочи 29. У рыб основным продуктом азотного обмена является А. мочевина Б. мочевая кислота В. соли мочевой кислоты Г. аммиак 30. У пустынных черепах основным продуктом азотного обмена является А. аммиак Б. мочевина В. креатинин Г. мочевая кислота 1.11. Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену). Предмет, задачи и методы экологии. Структура современной экологии. Понятие о среде обитания и экологических факторах. Классификация факторов среды. Классификация факторов по Мончадскому. Понятие о лимитирующем факторе и экологической валентности. Закон минимума. Понятие об адаптации. Типы адаптаций. Влияние основных абиотических факторов на организмы. Температура, свет, влажность как экологические факторы. 8. Биотические факторы. Факторы питания. Групповой эффект. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 9. Типы биотических взаимоотношений. 10. Антропогенные факторы. Принципы их влияния на живые организмы. 11. Понятие о популяциях. Статические показатели популяций. 12. Структура популяций. 13. Динамические показатели популяций. 14. Динамика численности популяций. Причины колебания численности. 15. Экологические стратегии выживания. Регуляция плотности популяций. 16. Понятие биоценоза и экосистемы. Классификация биоценозов. 17. Разграничение биоценозов. Свойства биоценозов. 18. Трофическая структура биоценоза. 19. Развитие биоценозов. Сукцессия и климакс. 20. Концепция экосистемы. Структура экосистемы. 21. Экологическая ниша. 22. Биогеохимические циклы. Круговорот углерода. 23. Биогеохимические циклы. Круговорот азота. 24. Биогеохимические циклы. Круговорот фосфора. 25. Продуктивность экосистемы. Первичная и вторичная продукция. 26. Поток энергии и продуктивность в некоторых экосистемах. 27. Основные биомы Земли. Характеристика одного из биомов по выбору студента. 28. Основные геосферы Земли. Краткая характеристика. 29. Биосфера как одна из оболочек Земли. 30. Границы биосферы. Состав и структура биосферы. 31. Границы биосферы. Состав и структура биосферы. 32.Свойства и функции живого вещества биосферы. 33.Понятие о ноосфере. Техносфера. 34. Современные глобальные экологические проблемы. 1.13. Примерная тематика рефератов. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Адаптации организмов к условиям Крайнего Севера. Эдафические факторы и их влияние на организмы. Растения-индикаторы состояния окружающей среды. Половая структура популяций: первичное, вторичное и третичное соотношение полов. Концепция экосистемы. В.И. Вернадский и его учение о биосфере. 1.14. Примерная тематика курсовых работ. 1. 2. 3. 4. 5. Основные биомы на территории Мурманской области. Особенности биома тундры. Экологическое состояние литорали Кольского залива. Антропогенное воздействие на литоральные сообщества. Популяционные исследования беспозвоночных. 1.15. Примерная тематика квалификационных (дипломных) работ. 1. Экологическая зональность морских водоемов. 2. Экологические особенности литорали Баренцева моря. 3. Структура популяций мидий на побережье Баренцева моря. 4. Полиморфизм в популяциях литоральных бокоплавов. 1.16. Методика (и) исследования. Применяются стандартные экологические методы: - полевые (маршрутный, стационарный, метод учетных площадок, мониторинг) - лабораторные (моделирование, наблюдение, эксперимент) При обработке и анализе полученного материала используются математические и статистические методы. 1.17. Балльно-рейтинговая система, используемая преподавателем для оценивания знаний студентов по дисциплине. Семестры Баллы за ЛК Практика Дополнительные Итоговый баллы контроль Посещ. работа 1 38 10 40 Решение задач Зачет- 12 2 38 10 40 Реферат Экзамен -12 Примечание. 1. Баллы на лекциях снимаются за опоздание, нарушение дисциплины, работу мобильных телефонов; 2. Перевод баллов в оценки осуществляется по следующей схеме: < 48 баллов, или посредственный ответ на зачете, экзамене – оценка 2 48 баллов, или хороший ответ на экзамене, зачете - оценка 3 49 – 78 - оценка 4 > 78 - зачет автоматом, экзамен – 5 3. Дополнительные баллы или недостающие баллы в случае пропуска занятий можно набрать решением экологических задач и выполнением заданий для самостоятельной работы, написанием реферата. Каждое задание оценивается в 0,5 балла, реферат – 4 балла. РАЗДЕЛ 2. Методические указании по изучению дисциплины или ее разделов и контрольные задания для студентов заочной формы обучения. При заочной полной форме обучения большая часть времени отводится на самостоятельное изучение дисциплины. На лекциях рассматриваются вопросы предмета и задач дисциплины, обсуждаются методы и основные стратегические задачи экологии в современном мире. Этот материал призван мотивировать студентов на изучение дисциплины. В дальнейшем рассматриваются наиболее сложные вопросы – о характеристиках популяций, о структуре и механизмах функционирования сообществ. Остальной материал выносится на самостоятельное изучение. На практических занятиях студентам предлагается для обсуждения вопросы о современных глобальных экологических проблемах, вопросы регионального содержания. Студенты анализируют основные биомы Мурманской области и обсуждают известные им экологические проблемы. При самостоятельной работе над изучением курса студентам рекомендуется придерживаться следующего плана работы: 1. Прочитать теоретический материал по одному из рекомендованных учебников. 2. Ответить на вопросы для самопроверки. 3. Выполнить задания по заполнению таблиц, составлению схем, сделать необходимые рисунки в тетради. 4. На этапе заключительной проверки знаний по теме рекомендуется выполнить один из тестов, представленных в данном УМК. Образец задания для самостоятельной работы студентов-заочников: 1. Проанализировать график. Исходя из графика, охарактеризовать особенности видов а и б. 2. Рассчитать тип распределения ящерицы ушастая круглоголовка в пустыне Каракум по следующим данным. n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 3 16 7 26 0 1 36 17 8 14 25 40 5 10 15 9 8 17 20 6 x Для расчетов использовать формулу: ∑(x - m)² S² = n-1 Где m - среднее число особей в выборке, n - число выборок, x - каждая особь в выборке. Если (S² = 0) – распределение равномерное; если (S² > m) - распределение агрегационное; если (S² = m) - распределение случайное. 3. Два эколога определяли численность популяции наземных улиток в двух районах Московской области. Один поймал и пометил 100 животных. Второй эколог поймал и пометил 80. Через год экологи вновь отлавливали улиток. Первый поймал 50 экземпляров, из них помеченными оказались 22. Второй опять поймал 80 улиток. Из них помеченными были 14. Рассчитайте численность популяций и объясните причину разницы в расчетах обоих исследователей. Используйте для расчетов формулу a c = N b Где a – количество пойманных и помеченных особей, N – численность популяции: b – количество особей, пойманных во второй раз, c – среди них помеченных. Из этого соотношения легко найти N. 4. Проанализируйте пирамиду возрастов для популяции леммингов на Кольском полуострове Сделайте вывод - о возможных причинах понижения численности в определенные периоды; - о максимальной продолжительности жизни ♂ 35 25 ♀ 15 5 5 15 25 35 45 5. Проанализируйте кривую выживания человека. 6. Составьте пищевую сеть, используя перечисленные ниже организмы: лишайник ягель, лемминг, волк, пушица, подберезовик, полевка, заяц-беляк, полярная куропатка, лиса, норка, росомаха, северный олень, осока, сова. РАЗДЕЛ 3. Содержательный компонент теоретического материала. Лекция 1. Предмет и задачи экологии. Структура современной экологии. План: 1. Предмет и структура современной экологии. 2. Задачи экологии. Экология – это наука, изучающая условия существования живых организмов и их сообществ и взаимосвязи их друг с другом и с окружающей средой. Предметом экологии является совокупность связей между организмами и средой. Главным объектом - экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой. Кроме того, объектами являются отдельные виды, популяции и биосфера в целом. Таким образом, можно сказать, что объектом экологии является изучение жизни на популяционновидовом и биосферном уровнях. Основной частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений живых организмов и среды. Все стоящие перед экологией задачи можно разделить на две большие группы: Задачи Теоретические - разработка общей теории устойчивости экологических систем; - изучение экологических механизмов адаптации к среде; - исследование регуляции численности популяций; - изучение биологического разнообразия Прикладные - прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий деятельности человека для окружающей среды; - улучшение качества окружающей природной среды; - сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов Основные подразделения общей экологии: 1. Аутэкология. 2. Демэкология. 3. Синэкология. Лекция 2. Методы экологических исследований. История развития экологии. План. 1. Основные методы экологии. 2. История становления эколог. 3. Современный этап развития экологии. Разнообразие методов отражено на следующей схеме: Методы Полевые Лабораторные - Маршрутные - Эксперимент - Стационарные - Моделирование В истории развития экологии как науки обычно выделяют три периода Первый - эмпирический - зарождение и становление экологии как самостоятельной науки (до конца 60-х годов XIX в.). Второй этап – оформление экологии в самостоятельную науку – начинается после 60-х гг. 19 века. Третий этап развития экологии начался в 50-х гг. ХХ в. и продолжается до настоящего времени. Экология становится комплексной наукой, включающей науки об охране окружающей среды . Лекция 3. Уровни организации живой материи – структурный подход. Характеристика уровней. Область изучения экологии. План: 1. Уровни биологической организации – системный подход. 2. Краткая характеристика каждого уровня. 3. Предмет изучения экологии – основные понятия. 4. Системы организмов и биота Земли. Название уровня Элементарная единица Элементарный процесс Механизм регуляции 1. Молекулярногенетический Ген Редупликация молекул ДНК 2. Онтогенетический Организм 3.Популяционно- видовой Популяция 4. Биосферный Биогеоценоз Индивидуальное развитие, фенотипическая адаптация Естественный отбор, генотипическая адаптация Круговорот веществ и поток энергии Химический состав и зеркальная симметрия молекул Ферментативная, нервная и гуморальная регуляция Динамика рождаемости и смертности Величина первичной и вторичной продукции Организмы на Земле по типам питания могут быть разделены на следующие группы: Автотрофы Гетеротрофы Фототрофы Растения, небольшая группа фотосинтезирующих бактерий Бактерии Хемотрофы Хемосинтезирующие бактерии - Животные, грибы, большинство бактерий Итак, подведем итог. живые системы организованы в иерархичные уровни; биокибернетический подход ограничивает количество уровней до 4; мы дали характеристику каждого уровня. Указали на элементарную единицу, процесс, способ регуляции процессов; предметом изучения экологии являются три последних (высших) уровня. Лекция 4. Понятие о среде обитания и экологических факторах. Различные подходы к классификации факторов. Классификация факторов среды. Классификация Мончадского. План. 1. 2. 3. 4. - Среда обитания. Основные среды обитания на Земле. Ресурсы среды. Экологические факторы. Различные классификации факторов среды. Наиболее известно ставшее уже классическим в экологии деление факторов на три группы: абиотические, биотические и антропогенные. Абиотическими факторами называется вся совокупность факторов неорганической среды, влияющая на жизнь и распространение организмов. Среди них различают физические, химические и эдафические факторы. К физическим относят те, которые связаны с физическим состоянием или явлением. Например, температура, освещенность, движение воздуха или воды. Химические факторы – это те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, содержание кислорода. Эдафическими факторами называют почвенные, т.е. совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород. Биотические факторами – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. В последнем случае речь идет о том, что живые организмы сами способны в известной степени изменять окружающую их среду. Антропогенными называются факторы, порожденные деятельностью человека, например, загрязнение окружающей среды, сокращение биологического разнообразия и др. Существует другая классификация факторов, разработанная американским экологом Смитом. Он делит все факторы на две группы: зависящие от плотности не зависящие от плотности. Еще одна классификация факторов принадлежит советскому экологу А.С. Мончадскому. Он делит факторы на следующие группы: - первичные периодические факторы - вторичные периодические факторы - непериодические факторы. Соответствие различных классификаций факторов приведено в таблице А. Климатические факторы А) температура Б) свет и др. В) относительная влажность Г) осадки Периодические первичные Периодические вторичные Другие факторы В.Физические неклиматические А) факторы водной среды Периодические вторичные или непериодические Абиотичес Факторы, н кие зависящие факторыот плотности Б) эдафические факторы Непериодические Биотическ Факторы, ие зависящие факторыот плотности С. Пищевые факторы D. Биотические факторы А) внутривидовые взаимоотношения Б) межвидовые взаимоотношения В основном периодические вторичные Непериодические Подводя итог лекции, можно констатировать, что мы сегодня: - вспомнили понятие среды обитания и экологических факторов; - познакомились с новыми подходами к классификации экологических факторов; - отметили, что в каждой среде обитания существуют ведущие факторы; - выяснили, что в основе взаимоотношений организмов со средой лежат адаптации . 1. 2. 3. 4. Лекция 5. Закон минимума. Понятие о лимитирующем экологической валентности. План. Закономерности воздействия факторов на живые организмы. Закон минимума. Понятие о лимитирующем факторе. Закон толерантности. Экологическая валентность организмов. Рассматриваются следующие экологические законы, правила и закономерности: - закон минимума Либиха - закон селективного действия фактора - закон компенсации факторов - закона незаменимости фундаментальных факторов - правило фазовых реакций - закон толерантности (Шелфорда) факторе и Общий принцип влияния фактора на живые организмы может быть выражен следующим рисунком. Дается понятие стенобионтных и эврибионтных видов, экологической валентности и толерантности. зона стресса - оптимум зона стресса Диапазон устойчивости Итак, сегодня мы с вами узнали следующее: познакомились с некоторыми экологическими закономерностями (закон Либиха и его уточнения, закон Шелфорда, закономерности Одума); рассмотрели механизм воздействия фактора на живой организм (узнали о зонах выносливости); рассмотрели понятие «экологической валентности», углубили понятие о стенобионтах и эврибионтах. Лекция 6. Понятие об адаптации. Типы адаптаций. Экологическая ниша. План 1. Понятие об адаптации. 2. Типы адаптаций: морфологические, физиологические, поведенческие, биохимические и др. 3. Экологическая ниша. Организмы в процессе эволюции вырабатывают особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в изменяющихся экологических условиях, т.е. происходит адаптация. Адаптация может происходить на уровне клетки, тканей, целого организма. Она может затрагивать форму, размеры, соотношение органов и другие признаки. Способность к адаптации – одно из фундаментальных свойств живой материи. Поэтому адаптация происходит на различных уровнях. Генетический уровень. Уровень обмена веществ Организменный уровень Для успешной адаптации организмов к среде необходимы некоторые условия. 1. Организмы способны адаптироваться к условиям среды успешно в том случае, если изменения происходят постепенно и малозаметны. 2. Чем резче изменения, тем большее генетическое разнообразие необходимо для выживания вида. В случае катастроф (например, ядерного взрыва) очень велика вероятность, что ни один вид не выживет. Важнейший экологический принцип гласит: Выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями экологических факторов. 3. Еще одним условием является географическое распространение. Чем шире распространен вид, тем он генетически разнообразнее. Кроме того, чем дальше удалены друг от друга участки ареала, тем больше вероятность, что они окажутся изолированы от районов, где нарушались условия существования. На этих участках вид может сохраниться, даже если исчезнет на других. - 4. Скорость размножения. Если особи выживают в новых условиях, то дальнейшая адаптация и восстановление численности зависит от скорости воспроизведения потомства. Адаптации могут быть морфологическими, физиологическими и поведенческими. Подведем итог: на сегодняшней лекции мы узнали что такое адаптация; какие существуют уровни и виды адаптаций особенности адаптаций углубили понятия «местообитание» и «экологическая ниша» узнали о разновидностях экологических ниш рассмотрели новые правила экологии Лекция 7. Влияние основных абиотических факторов на организмы. Температура. Свет. Влажность. Другие абиотические факторы. План 1. Основные физические характеристики температуры, света, влажности 2. Влияние основных абиотических факторов на организмы. 3. Основные адаптации к ведущим абиотическим факторам.. Лекция 8. Биотические факторы. Факторы питания. Групповой и массовый эффект. План: 1. Биотические факторы, влияющие на живые организмы. 2. Факторы питания 3. Групповой эффект. Биотическими факторами называют всю совокупность влияний живых организмов друг на друга. Влияние факторов может быть прямым и косвенным, положительным и отрицательным. Прямое воздействие – при непосредственном влиянии организмов друг на друга, косвенное является средообразующим. Важнейшим экологическим фактором является пища. В зависимости от ее количества и качества может изменяться плодовитость, продолжительность жизни, развитие, смертность организмов. Под влиянием пищевых отношений возникают разнообразные адаптации. Биотическими факторами являются не только пищевые отношения. Все типы взаимодействий между живыми организмами можно разбить на две группы: 1. Гомотипические реакции (взаимодействие между особями одного вида). 2. Гетеротипические реакции (взаимоотношения между особями разных видов). Гомотипические реакции. Они могут быть весьма разнообразны. Основные среди них – групповой эффект, массовый эффект. Термином «групповой эффект» обозначают изменения, связанные с объединением организмов в группы. Массовый эффект. Этим термином обозначают эффект, вызванный перенаселением среды. Лекция 9. Типы биотических взаимоотношений. План: 1. Типы биотических взаимоотношений. 2. Симбиотические отношения. 3. Антибиотические отношения. Гетеротипические реакции. Теоретически все влияния особей, обитающих совместно, можно было бы определить, как нейтральные (0), благоприятные (+) или неблагоприятные (-). Взаимное влияние видов или особей друг на друга называется коакциями. Возможны следующие типы коакций: - нейтрализм (оба организма независимы, не оказывают друг на друга влияния); - конкуренция (каждый оказывает на другого угнетающее действие); симбиоз (совместное обитание благоприятно для обоих видов); комменсализм (один из организмов получает выгоду, другому – безразлично); аменсализм (один вид вызывает угнетение другого, но при этом сам не получает выгоды); паразитизм и хищничество. А В 0 + − 0 00 + − 0+ 0− ++ +− −− Лекция 10. Антропогенные факторы. Принципы их влияния на живые организмы. - План: 1. Понятие об антропогенных факторах. 2. Принципы влияния антропогенных факторов на живые организмы. 3. Экология как мировоззрение. Экологическая безопасность. Антропогенными факторами называются такие, которые связаны с деятельностью человека. Главной особенностью антропогенного фактора является скорость его изменения. Эта скорость настолько велика, что к новым, антропогенным параметрам среды успевают приспособиться только виды с наиболее широкой экологической валентностью. Большинство антропогенных воздействий на природу носит целенаправленный характер, т.е. осуществляется человеком для достижения его конкретных целей. Но часто возникают также стихийные, непроизвольные воздействия, к ним относятся различного рода аварии, подтопления после застроек и т.д. Разнообразие воздействия – также одна из особенностей антропогенного фактора. Человек постоянно вносит в среду различные вещества, которые прежде в природе отсутствовали, повышает параметры среды до таких величин, которые также не свойственны природе и т.д. Антропогенное воздействие на природу может быть прямым и косвенным. Американский эколог Б. Коммонер приводит пять основных видов вмешательства человека в природные процессы: упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов; концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения; рост числа ядовитых отходов от химического производства; введение в экосистему новых видов; появление генетических изменений в организмах растений и животных. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ = Уровень экологического сознания (образования и бытовой культуры) Численность х Уровень населения потребления Лекция 11. Понятие о популяциях. Статические показатели популяций. План: 1. Понятие о популяции. 2. Свойства популяций. 3. Статические показатели популяции. Основными свойствами популяции как минимальной естественно-исторической структуры являются преемственность, целостность, структурированность, динамичность и уникальность. Обычно, характеризуя популяцию, говорят, что она обладает статическими и динамическими показателями. К статическим относятся такие, которые характеризуют популяцию в данный момент времени. Обычно это показатели численности, плотности, структуры. Итак, подводим итог нашей лекции. Ответьте на следующие вопросы: 1. Что такое популяция? 2. Какими свойствами характеризуется популяция? 3. Назовите статические показатели популяции. 4. Что такое численность, как она определяется? 5. Что такое плотность? Лекция 12. Структура популяций. - План: 1. Возрастная структура популяции. 2. Половая структура популяций 3. Пространственная структура популяции. 4. Этологическая структура. 5. Экологическая структура. Каждая особь оказывается членом определенной возрастной группы. Возрастная структура популяции отражает такие важные процессы, как интенсивность воспроизведения, уровень смертности, скорость смены поколений. Возрастная структура популяции зависит от биологических особенностей вида, которые по-разному реализуются в конкретных условиях существования. Для понимания возрастной структуры необходимо знать содержание определенных терминов: поколение – непосредственное потомство особей, появившееся на свет на протяжении одного цикла размножения или всего репродуктивного периода; приплод – одновременно родившиеся особи от определенной совокупности родителей; возрастная группа (когорта) – особи одинакового возраста (астрономического или физиологического); цикл размножения – период размножения и формирования потомства. При изучении возрастной структуры популяции обычно выделяют три основные возрастные группы: молодых, еще не приступивших к размножению особей (предрепродуктивный возраст), взрослую размножающуюся часть популяции (репродуктивный возраст) и старых, уже закончивших размножение (пострепродуктивный возраст) особей. Соотношение этих групп в разных популяциях колеблется в широких пределах. Об этом мы поговорим более подробно дольше, когда будем рассматривать возрастные пирамиды Из приведенных материалов по возрастной структуре популяции можно сделать несколько важных выводов. Во-первых, возрастной состав любой популяции зависит от различных факторов (времени достижения половой зрелости, общей продолжительности жизни, длительности периода размножения, продолжительности поколения, частоты приплодов и т.д.). Во-вторых, возрастная структура является неустойчивой характеристикой, т.к. отмеченные показатели могут различаться в разных популяциях. Обычно половую структуру понимают как соотношение самцов и самок в популяции. Но на самом деле все оказывается значительно сложнее. Она определяется первичным (при возникновении зигот), вторичным (у новорожденных) и третичным (у половозрелых особей) соотношением полов. При этом надо учитывать, что о половой структуре можно говорить не только для видов, размножающихся обычным половым путем. В природе существуют различные вариации размножения для гермафродитных, партеногенетических популяций. Так что, половая структура служит важной характеристикой популяции. Распределение организмов характеризует пространственную структуру популяции. Типы пространственного распределения отражают реакцию организмов на различные влияния. Знание типа распределения важно учитывать при определении плотности популяции. Возьмем n выборок. Если через m обозначить среднее число особей в каждой выборке, то дисперсию, или рассеяние, s², можно рассчитать по формуле: ∑ (x - m)² s² = - n–1 Если s² равна нулю, распределение равномерное, т.к. число особей в каждой выборке постоянно и равно среднему. При случайном распределении среднее m и дисперсия s² равны. При пятнистом (конгрегационном) распределении рассеяние s² выше среднего m, и разница между ними тем больше, чем сильнее тенденция организмов к образованию скоплений. Возможные распределения организмов в пространстве следующие: равномерное (встречается редко) случайное островное (конгрегационное) ленточное сетчатое четковидное. Среди животных встречаются особи, ведущие одиночный и семейный, стайный или стадный образ жизни. Есть виды, живущие колониями. От этих особенностей зависит структура популяций особей. Основная черта поведения – территориальное. В составе популяций всегда образуются группы, в которых, кроме борьбы за существование, проявляется различная взаимопомощь. Кроме того, в группировках проявляются иерархические отношения. Структуру отношений внутри вида можно выразить следующей схемой: Внутривидовые отношения ↓ ↓ Внутрипопуляционные ↔ Межпопуляционные ↓ ↓ Индивидуальные Групповые ↓ ↓ ↓ Внутри Внутри Внутри семьи колонии стаи Экологическая структура это подразделение популяций на группы, находящиеся в специфических связях с биотическими и абиотическими факторами среды. Часто различаются пищевые спектры самцов и самок (комары), почти всегда – молоди и взрослых особей. Часто особи разных возрастных групп по-разному ведут себя при избегании хищников и во многих других ситуациях. Лекция 13. Динамические показатели популяций. План: 1. Рождаемость и смертность. 2. Скорость роста. Динамические показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции в определенный интервал времени. Основными динамическими показателями являются рождаемость, смертность и скорость роста популяции. Рождаемость это способность популяции к увеличению численности. Определяется рождаемость по количеству особей, появившихся в популяции в единицу времени Смертность. Этот показатель отражает гибель особей в популяции. Смертность в определенном смысле является показателем, противоположном рождаемости. Ее можно выразить количеством особей, погибших за данный период времени. Если смертность обозначить буквой М, то выживаемость можно рассчитать по формуле: 1– М Скорость увеличения численности популяции рассчитывают по формуле: ∆N /∆t Теоретически рост популяции, обладающей неограниченными пищевыми ресурсами и пространством, выражается экспоненциальной кривой, если допустить, что коэффициент роста r имеет постоянную величину. Действительно, dN/dt = rN, откуда Nt = No • ert Лекция 14. Таблицы выживаемости и пирамиды возрастов. План: 1. Продолжительность жизни. 2. Таблицы выживаемости. 3. Пирамиды возрастов. Продолжительность жизни особей определенного вида зависит от условий его существования. Различают физиологическую и максимальную продолжительность жизни. Физиологическая – это такая продолжительность жизни, которая определяется только биологическими возможностями организма. Теоретически она возможна только в среде, где отсутствуют лимитирующие факторы. Максимальная – это такая, до которой может дожить небольшая доля особей в реально существующих условиях среды. На основании таблиц выживания строятся кривые выживания, отражающие зависимость количества доживших до определенного возраста особей от возраста. Кривые выживания подразделяются на три общих типа, и два промежуточных, показанных на рисунке: I II IV III V Различают три типа пирамид возрастов: 1. Пирамида с широким основанием и, следовательно, высоким процентом молодняка характерна для популяций с быстрым ростом. 2. Средний тип с умеренным процентом молодняка. Лекция численности. 15. Динамика численности популяций. Причины колебания План: 1. Способность живой материи к распространению. 2. Колебания численности естественных популяций. 3. Причины колебания численности популяций. Живая материя имеет практически неограниченную способность к распространению. Эта способность связана с возможностями размножения. Любой вид в отсутствии ограничивающих факторов может увеличивать свою численность в геометрической прогрессии. Эта особенность живых организмов была отмечена еще Ч. Дарвином. Бактерия делится в благоприятных условиях каждые 20 минут. При таком ритме размножения достаточно 36 часов, чтобы потомки этой бактерии покрыли весь земной шар сплошным слоем. Одна инфузория-туфелька могла бы за несколько дней произвести такое количество протоплазмы, которое по объему в 10 000 раз превышает объем земного шара. Треска за период нереста продуцирует 80 млн. икринок. Всего за 1 год потомство этой трески заполнило бы весь мировой океан. Дарвин подсчитал, что потомство одной пары таких медленно размножающихся животных, как слоны, за 750 лет составило бы 19 млн. особей. Колебания численности естественных популяций по сравнению с теоретически возможными, сравнительно невелики. В популяциях отмечаются различные виды колебания численности, которые в современной экологии называются популяционными волнами. Непериодические колебания. Многолетние периодические колебания. Сезонные колебания численности. Резкое возрастание численности популяций, оказавшихся в новом месте обитания. Работа экологов, изучающих причины колебания численности популяций ведется в трех различных направлениях. ораторных условиях разрабатываются и изучаются простые модели. роде исследуются сложные естественные биоценозы. аются простые естественные биоценозы или создаются сложные модели, в которые могут получать тие сложные экологические взаимосвязи. Лекция 16. Экологические стратегии выживания. Регуляция плотности популяций. План: 1. Стратегии выживания организмов. 2. Регуляция плотности поселений. Стремление организмов выжить в разнообразных условиях называется экологическими стратегиями выживания. Любая популяция выживает в том случае, если доступная ей энергия превышает те нормы, которые необходимы для простого поддержания ее существования. Оптимизация этого соотношения может быть достигнута двумя основными путями: 1. минимизацией времени (например, при эффективном поиске) 2. максимизацией чистой энергии (путем выбора крупных пищевых объектов или легко усвояемой пищи). В не перенасыщенной среде преимущество получают организмы с высоким репродуктивным потенциалом. И наоборот, условия заполненной среды благоприятны для организмов, характеризующихся низким потенциалом роста, но более высокой способностью конкурировать за скудные ресурсы. Соответственно, в экологии выделяют две основные выживания, названные по константам логистического уравнения роста численности популяции К-стратегия (К-отбор) и r– стратегия (r-отбор). Общая модель действия К-отбора и r-отбора предложена Мак-Артуром в 1972 г. Она показана на рисунке. r1 r2 C К1 A Низкая ← Высокая ← К2 B плотность популяции плотность пищи → → Высокая Низкая Лекция 17. Понятие биоценоза и экосистемы. Классификация биоценозов. Краевой эффект. Понятие об экотоне. План: 1. Понятие о биоценозе и экосистеме. 2. Структура биоценоза. 3. Краевой эффект. Биогеоценоз состоит из двух компонентов: биоценоза (т.е. совокупности живых организмов) и места обитания биоценоза – биотопа: БИОГЕОЦЕНОЗ = БИОЦЕНОЗ + БИОТОП Термин «биоценоз» был введен в науку немецким ученым К. Мёбиусом в 1877 г. при изучении населения устричных банок. Биоценозом называют надорганизменную систему, состоящую из совокупности живых компонентов: животных, растений, грибов и микроорганизмов, характеризующихся совместным обитанием и взаимодействием. Различают видовую и пространственную структуру биоценоза. Видовая структура. Для существования сообщества важна не только его величина, не только численность входящих в него видов, но и видовое разнообразие. Последнее является основой его устойчивого существования. В 1939 г. Тиннеман сформулировал известные биоценотические принципы: 1. Принцип разнообразия условий биотопа. Чем разнообразнее условия жизни в пределах биотопа, тем больше число видов в заселяющем его биоценозе. 2. Принцип отклонения условий существования от нормы. Чем больше отклонение отклонение условий существования от оптимума в пределах биотопа, тем беднее видами становится заселяющий его биоценоз и тем относительно больше особей имеет каждый присутствующий вид. Лекция 18. Разграничение биоценозов. Свойства биоценозов. План: 1. Методы разграничения биоценозов. 2. Свойства биоценозов. 3. Причины разнообразия биоценозов. Для того чтобы в реальной природной среде выделить отдельные биоценозы в экологии используются определенные методы. 1. Коэффициент Сёренсена, определяемый по формуле: q = 2c / (a + b) где а – число выборок с видом А; b – число выборок с видом В; c – число выборок содержащих оба вида. 2. Коэффициент Жаккара: q = c /(a + b – c) (обозначения те же). 3. Показатель Одума, изменяющийся от –1 до + 1: q = (a + b) / (a – b) Лекция 19. Трофическая структура биоценоза. План: 1. Пищевые взаимоотношения в биоценозах. Пищевые цепи и сети. 2. Экологические пирамиды. 3. Закономерности трофического оборота в биоценозе. 4. Правило биологического усиления Обычно пищевая цепь включает 4-5, редко более 6 трофических уровней. Существует два главных типа пищевых цепей – пастбищные (или цепи выедания) и детритные (или цепи разложения). В пастбищных цепях первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй – растительноядные животные, третий – хищники. Приведем примеры пастбищных пищевых цепей: Трава → заяц → волк Нектар → бабочка → паук→ землеройка → сова Ягоды рябины → дрозд-рябинник → ястреб → орел Фитопланктон → инфузории → мальки рыб → мелкие хищные рыбы → чайки В свою очередь, в пастбищных цепях различают цепи хищников и цепи паразитов. Все приведенные выше примеры цепей являются цепями хищников. Пример цепи паразитов следующий: Трава → травоядное млекопитающее → блоха → паразитические жгутиконосцы Листва деревьев → гусеница → муха-тахина → наездник-хальцида Детритные пищевые цепи начинаются с отмершего органического вещества (детрита) по схеме: Детрит → детритофаг → хищник Примеры детритных пищевых цепей: Листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → лиса Мертвое животное → личинки падальной мухи → травяная лягушка → уж Донные отложения (илы) → морская звезда → зубатка → акула Лекция 20. Развитие биоценозов. Сукцессия и климакс. План: 1. Циклические и нециклические изменения в биогеоценозе. 2. Экологическая сукцессия, ее этапы. 3. Первичная и вторичная сукцессия. Экосистема испытывает те же динамические процессы, что и популяция. Различают циклические и нециклические изменения, смену популяций в биоценозах и т. д. Цикличность изменения биогеоценоза может быть обусловлена суточной, сезонной и многолетней периодичностью внешних условий, а также внутренними ритмами организмов. Кроме циклических изменений может происходить экологическая сукцессия. Под этим процессом понимается последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории под влиянием природных факторов (в том числе и внутренних противоречий в самих биоценозах) или под воздействием человека. Лекция 21. Закономерности саморегуляции биоценозов. Экологическое дублирование. План: 1. Саморегуляция биоценозов. 2. Экологическое дублирование. 3. Биоразнообразие. 4. Гомеостаз. Некоторые принципы саморегуляции биоценозов. Все элементы биоценоза связаны между собой многообразными связями, приспособлены к совместному обитанию. Эта закономерность нашла свое отражение в правиле Мёбиуса – Морозова взаимоприспособленности организмов в биоценозе: Виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество представляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое. Одним из механизмов саморегуляции является принцип биоценотического или экологического дублирования: организмы одной трофической группы или уровня экологической пирамиды замещают друг друга. Правило экологического дублирования сформулировано Н.Ф. Реймерсом: Исчезающий или уничтожаемый вид живого в рамках одного уровня экологической пирамиды заменяет другой функционально-биоценотически аналогичный. Замена происходит по схеме: мелкий сменяет крупного, низко эволюционно организованный – более высокоорганизованного, более генетически лабильный и мутабельный – менее генетически изменчивого. Принцип эколого-географического максимума: Число видов в составе географических зон и их основных биоценозов относительно постоянно и регулируется вещественно-энергетическими процессами; это число всегда стремится к необходимому и достаточному максимуму. Принцип сопряженной эволюции (коэволюции): Случайное функциональное изменение жертв (потребляемых организмов) ведет к закономерному изменению свойств хищников (потребителей), что в свою очередь стимулирует разнообразие как первых, так и вторых. Лекция 22. Концепция экосистемы. Структура экосистемы. Гомеостаз экосистемы. План: 1. Концепция экосистемы. 2. Структура экосистемы. 3. Продуцирование и разложение в экосистеме. 4. Поддержание целостности экосистемы. «Любая единица, включающая все совместно функционирующие организмы на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотипические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему (экосистему)», – такое определение экосистеме дает Ю. Одум. Под экологической системой понимают совокупность популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей их средой таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределенно долгое время. Лекция 23. Энергия экосистемы. Энергетический поток. Энергетическая классификация экосистем. План: 1. Энергетические потоки в экосистемах. 2. Функционирование экосистем. Продуктивность – это скорость производства биомассы в единицу времени, которую нельзя взвесить, а можно только рассчитать в единицах энергии или биомассы. Продуктивность экосистемы свидетельствует о ее богатстве. В богатом, или продуктивном сообществе, больше организмов, чем в менее продуктивном. Но иногда бывает наоборот, когда организмы быстрее «оборачиваются». Другими словами, расход потребленной животными энергии определяется уравнением: РОСТ + ДЫХАНИЕ (ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ) + РАЗМНОЖЕНИЕ + ФЕКАЛИИ + ЭКСКРЕТЫ = ПОТРЕБЛЕННАЯ ПИЩА Лекция 24. Биогеохимические циклы. Круговорот углерода, азота, фосфора, воды. План: 1. Понятие о биогеохимических циклах. 2. Большой и малый круговорот элементов. 3. Резервный и обменный фонд. Лекция 25. Продуктивность экосистемы. Первичная и вторичная продукция. План 1. Первичная и вторичная продукция. 2. Продуктивность некоторых экосистем. Лекция 26. Основные биомы Земли План: 1. Понятие биома. 2. Основные наземные биомы. 3. Водные экосистемы. Лекция 27. Основные магнитосфера. геосферы Земли. Атмосфера, гидросфера, литосфера, План: 1. Понятие о геосферах. Строение основных геосфер Земли. 2. Магнитосфера. 3. Почва как одна из сфер . Лекция 28. Биосфера как одна из оболочек Земли. Границы биосферы. Состав и структура биосферы. План: 1. Первые представления о биосфере. 2. Вернадский – основоположник учения о биосфере. 3. Границы биосферы. 4. Состав и структура биосферы. Лекция 29. Круговорот веществ в биосфере. Большой (геологический) и малый (биогеохимический) круговорот. План: 1. Понятие о биогеохимических циклах. 2. Большой и малый круговорот элементов. 3. Резервный и обменный фонд. 4. Причины круговорота веществ в биосфере. Лекция 30. Свойства и функции живого вещества биосферы. План: 1. Геологическая роль живого вещества биосферы. 2. Свойства живого вещества. 3. Функции живого вещества 4. Биогеохимическая роль человека в биосфере. Лекция 31. Понятие о ноосфере. Техносфера. План: 1. Представления В.И.Вернадского об эволюции биосферы. 2. Понятие ноосферы. 3. Техносфера. Лекция 32. Глобальные экологические проблемы современности. План: 1. Экологический кризис и экологическая катастрофа. 2. Признаки экологического кризиса в современном мире. 3. Понятие о глобальных экологических проблемах и моделях развития ситуаций. РАЗДЕЛ 4. Словарь терминов (Глоссарий). Автотрофы – организмы, способные синтезировать посредством фотосинтеза или хемосинтеза все необходимые органические вещества из неорганических соединений. Адаптация – приспособление к совокупности факторов среды обитания. Акклиматизация – приспособление особей к новым условиям существования, или преднамеренный ввоз особей в район, где они раньше отсутствовали, с целью обогащения сообществ полезными для человека организмами. Аменсализм – форма взаимоотношений между организмами разных видов, при которых одна сторона испытывает выраженное отрицательное воздействие, в то время как для другой эти отношения безразличны. Аутэкология – раздел общей экологии, занимающийся изучением взаимоотношений с окружающей средой отдельного организма или вида. Биогеоценоз – относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система функционально взаимосвязанных организмов и окружающей их абиотической среды, характеризующаяся определенным энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена веществ и информации. Биом – совокупность экосистем в пределах одной природно-климатической зоны. Биосфера – область существования живого вещества, живое население Земли вместе с субстратом, на котором оно обитает. Включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу, и верхнюю часть литосферы Земли, населенные живыми организмами. Биоценоз – сообщество организмов, входящих в состав одного биоценоза и населяющих один биотоп. Валентность экологическая – степень способности определенного вида выдерживать изменения какого-либо фактора среды. Вещество биогенное – химические элементы, постоянно входящие в состав организмов; присутствие их в организме необходимо для поддержания жизни, а присутствие в доступной форме в окружающей среде – для существования автотрофных организмов. А также – химические соединения, возникшие в результате жизнедеятельности организмов Вещество биокосное вещество, возникающее как в результате жизнедеятельности организмов, так и абиогенных процессов. Создается одновременно живыми организмами и косными процессами. Встречаемость – показатель, использующийся в экологических исследованиях для оценки численности и распределения особей данного вида. Количество оценивается индексом встречаемости. Выживаемость – величина, обратная смертности, число особей, доживших до определенного возраста. Гетеротрофы – организмы, не способные синтезировать все необходимые для своей жизнедеятельности соединения из неорганических веществ и использующие в качестве источника углерода и энергии готовые органические вещества. Гигрофиты – наземные растения, произрастающие в условиях высокой влажности. Гидрофиты - растения – обитатели водной среды. Гидробионты – организмы, обитающие в водной среде. Демэкология – раздел общей экологии, занимающийся изучением популяций. Детрит – совокупность взвешенных в воде и осевших на дно водоема органоминеральных частиц биогенного и абиогенного происхождения. Диапауза – временное прекращение развития или размножения животных, обычно связанное с наступлением неблагоприятного времени года. Жаккара коэффициент – показатель общности видов в биоценозе. Закон минимума – закон Либиха – относительное действие отдельного экологического фактора тем сильнее, чем в большей степени по сравнению с другими факторами ощущается его нехватка. Закон необратимости эволюции биосферы – закон Долло – организм не может вернуться к состоянию, в котором пребывали его предки. Закон пирамиды энергии – закон Линдемана – с одного трофического уровня на другой, более высокий, переходит не более 10 % энергии. Закон толерантности – закон Шелфорда – лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору. Заповедник – особо охраняемая законом территория, на которой запрещены любые виды деятельности человека. Идиоадаптация – процесс эволюционных изменений частного порядка без повышения общего уровня организации. Индикатор биологический – организм, вид или сообщество, по наличию, состоянию или поведению которого судят об изменениях в среде, в том числе – о присутствии и концентрации загрязнителей. Катаболизм – совокупность биохимических реакций, направленных на распад поступивших извне питательных веществ, в результате чего образуется необходимая организму энергия. Квартиранство – форма биотических отношений, при которой один организм обитает в жилище другого, вид комменсализма. Климакс экологический – конечная стадия естественного хода сукцессии, наиболее устойчивое для данных условий состояние сообщества, в котором количество образующегося органического вещества равно его использованию организмами, входящими в состав сообщества. Консументы – гетеротрофные организмы, потребляющие готовые органические вещества и составляющие второе и последующие звенья пастбищных трофических цепей. Коэволюция – совместная эволюция двух или более таксонов, объединенных тесными экологическими связями так, что эволюция одного частично зависит от эволюции другого. Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли, включает земную кору и верхнюю мантию Земли. Местообитание – участок пространства, занятый популяцией или ее частью и характеризующийся совокупностью экологических факторов, необходимых для успешного существования представителей данного вида. Миграция – массовое перемещение организмов, регулярно повторяющееся во времени и в пространстве. Мониторинг – система регулярных долгосрочных наблюдений с целью контроля, анализа и прогноза состояния природной среды и характера ее изменений, происходящих под влиянием человеческой деятельности. Мутуализм – форма взаимоотношений между организмами разных видов, выгодная для обеих сторон. При мутуализме виды частично возлагают друг на друга регуляцию своих взаимоотношений с окружающей средой. Нахлебничество – форма комменсализма, при которой одно животное питается остатками добычи другого. Ниша экологическая – совокупность всех условий, необходимых для существования вида, место вида в экосистеме, определяемое факторами среды. Озоновый слой – слой атмосферы на высоте от 7 до 20 км, отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих ультрафиолетовое излучение, гибельное для всего живого. Питание – потребление веществ, необходимых организму для роста, осуществления жизненных функций и воспроизводства, а также содержащих энергию. Пирамида численности – модель, отражающая соотношение числа продуцентов и консументов различных порядков в сообществе; изменение численности организмов с переходом с одного трофического уровня на другой. Пирамида биомассы - модель, отражающая соотношение биомасс продуцентов консументов различных порядков в сообществе; изменение биомассы организмов с переходом с одного трофического уровня на другой. Стенобионты – организмы, способные существовать только в узком интервале значений какого-либо фактора, отличаются низкой экологической пластичностью, требующие строго определенных условий существования. Толерантность – способность организма переносить неблагоприятное влияние фактора среды; устойчивость существования вида в условиях колебаний значения какого-либо экологического фактора. Эврибионты – организмы, способные существовать в широком интервале значений какоголибо фактора. РАЗДЕЛ 5. Практикум по решению задач (практических ситуаций) по темам лекций Пример решения экологической ситуации: Задача. Условия в реке считаются нормальными только в том случае, если в ней обитают многочисленные виды, относящиеся к разным систематическим группам. Однако, численность каждого вида даже в благоприятных условиях не превышает определенной величины. Объясните, почему. Решение. В устойчивых биоценозах обитают многочисленные виды, которые находятся в определенном равновесии. Изменение их относительной численности или исчезновение некоторых из них говорит о неблагополучии в окружающей среде, о неправильном поведении людей по отношению к биоценозу. Задачи для решения. Задача 1. Во временном водоеме обнаружены следующие организмы: инфузория туфелька, белая планария, циклоп, гидра, пиявка и дафния. Можно ли считать этот водоем экосистемой? Ответ поясните. Задача 2. Часто при содержании в неволе корм для земноводных (живых сверчков, тараканов, мучных червей) перед скармливанием предварительно обсыпают смесью витаминов и микроэлементов. Но ведь в природе амфибии питаются примерно теми же насекомыми и обходятся без дополнительной дозы витаминов. Для чего же используют этот прием? Неужели животные в условиях неволи, где они не испытывают необходимости много двигаться в поисках пищи и убегать от врагов, нуждаются в дополнительном питании? Задача 3. Составьте пищевую цепь, включив в нее все названные организмы: пауккрестовик, дрозд-белобровик, тля, сосна, божья коровка. Определите консумента третьего порядка и тип пищевой цепи. Задача 4. После двух аномально теплых лет, когда мягкая зима чередовалась с жарким летом количество рыбы во многих водоемах резко уменьшилось, несмотря на то, что количество осадков не уменьшалось. Чем обусловлено сокращение численности рыб? РАЗДЕЛ 6. Изменения в рабочей программе, которые произошли после утверждения программы. Характер изменений Номер и дата Подпись Подпись декана в программе протокола заседания заведующего факультета кафедры, на котором кафедрой, утверждающего было принято данное утверждающего данное изменение решение внесенное изменение РАЗДЕЛ 7. Учебные занятия по дисциплине ведут: Ф.И.О., ученое звание и степень Учебный преподавателя год Луппова Е.Н., доцент, к.б.н. 2005-2006 Луппова Е.Н., доцент, к.б.н. 2006-2007 Меньшакова М.Ю.. доцент, к.б.н. 2007-2008 Александрова Е.Ю., ст.пр., к.п.н. Луппова Е.Н., доцент, к.б.н. Луппова Е.Н., доцент, к.б.н. Харламова М.Н., доцент, к.б.н. 2008-2009 2009-2010 2010/2011 Факультет ЕГФ ЕГФ ЕГФ Специальность Биология Биология Биология с доп. Специальностью «Географией» ЕГФ Биология ЕГФ Биология ЕФКиБЖД 050102 Биология 050102 Биология с дополнительной специальностью География