Рабочая программа для студентов специальности 020803. 65 Биоэкология, очной формы обучения «подготовлено к изданию»

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой экологии и генетики, д.б.н. Пак Ирина Владимировна

© Тюменский государственный университет, 2013.

© Жигилева О.Н., 2013.

1. Пояснительная записка.

Учебно-методический комплекс «Биоиндикация» соответствует требованиям федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

• 
  Знать: основные понятия и виды биоиндикации, особенности растений, животных, микроорганизмов как индикаторов; эколого-физиологогические основы биоиндикации и биотестирования, перечень стандартных тест-объектов и требования к ним; основные понятия токсикологии, методологию биогеохимической индикации; особенности биоиндикации на разных уровнях организации живой природы (клеточном, организменном, популяционном, биоценотическом); терминологию, методологию и области применения ландшафтной индикации; современные области применения биоиндикаторов.
  
• 
  Уметь: выбирать наиболее подходящие для решения практических задач методы и объекты биоиндикации, тест-объекты и тест-функции, планировать токсикологический эксперимент, статистически обрабатывать, анализировать и описывать его результаты, давать рекомендации по установлению ПДК и других предельно-допустимых норм исходя из данных биотестирования, давать заключение об экологическом состоянии объекта исследования.
  
• 
  Владеть: стандартными методиками биотестирования.
  
  
  

2. 
   Структура и трудоемкость дисциплины.
   

Семестр 8. Форма промежуточной аттестации экзамен. Общая трудоемкость дисциплины составляет 70 часов.



3. Тематический план.

Таблица 1.

Тематический план

Таблица 3.

Планирование самостоятельной работы студентов

1.1. Основы биоиндикации

2.1. Особенности биоиндикации на уровне

биохимических и физиологических реакций.
Закономерности биоиндикации на разных уровнях организации живой природы.

Применение биологических процессов и биохимических параметров как индикаторов (обмен веществ, состав и активность ферментов, энергетический балланс, пигменты, фотосинтез, биомембраны, фитогормоны, химический состав клетки, биоэлектрическая активность ЦНС).

Использование в качестве индикаторов анатомо-морфологических структур растений, животных, изменений биоритмов животных и растений. Биоиндикация по поведенческим признакам.

Параметры структуры фито- и зооценозов (доминирование, видовое разнообразие, ритм продуктивности), как индикаторы антропогенного влияния.

3.1. Ландшафтная индикация

3.3. Современные области применения биоиндикаторов.

5. 
   Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
   
   1. 
      Вопросы для устного опроса.
      

Тема 1.1.Вопросы для обсуждения:

Что такое биоиндикация (биотестирование)?

Чем отличается биоиндикатор и тест-объект?

Какие требования предъявляют к тест-объектам (тест-функциям)?

Почему лишайники могут быть использованы как индикаторы чистоты воздуха? Как аккумулятивные индикаторы?

Практическая работа на тему: «Использование ранних стадий онтогенеза рыб для тестирования сточных вод, содержащих орто-крезол».

Тема 1.2.Вопросы для обсуждения:

Чем отличаются понятия «доза» и «концентрация»?

Назовите биологические критерии токсичности.

Чем отличается медико-санитарный и биологический подходы к оценке критериев токсичности?

Модуль 2.

Тема 2.1. Вопросы для обсуждения:

Перечислите направления и приведите примеры использования ферментов как индикаторов загрязнения среды.

Перечислите физиологические индикаторы стресса у животных (растений).

Практическая работа на тему: «Использование метода перекисного окисления липидов для биотестирования вод».

Тема 2.2. Вопросы для обсуждения:

Какие макроморфологические признаки используются в качестве индикаторных у растений (животных)?

Какие микроморфологические признаки используются в качестве индикаторных у животных (растений)?

Практические работы на тему: «Метод биотестирования вод по уровню двигательной активности инфузорий», «Метод биотестирования вод по смене статичного состояния на динамичное у медицинской пиявки».

Тема 2.3.Вопросы для обсуждения:

Какой индикаторный вид лучше подходит для количественной оценки накопления тяжелых металлов? Радионуклидов? Пестицидов?

Практическая работа на тему: «Метод оценки токсичности и мутагенности сточных вод по реакциям штамма 15В-П4 дрожжей сахаромицетов».

Модуль 3.

Тема 3.1.Вопросы для обсуждения:

Что такое индикат и индикатор?

Как оценить достоверность и значимость ландшафтного индикатора?

Почему растения используются в ландшафтной индикации чаще, чем животные?

Практическая работа на тему: «Оценка степени сапробности водоема».

Тема 3.2. Направления ландшафтной индикации.

Вопросы для обсуждения:

Какая экологическая группа растений используется в качестве индикаторной при оценке засоления почв? Оценке свойств и глубины залегания грунтовых вод?

Перечислите индикаторы полисапробной зоны (мезосапробной зоны).

Какую степень гемеробности Вы бы присвоили сельскому ландшафту, где произрастают смешанные агрокультуры с сорняками? Лесу, где ведется выпас скота, охота и сбор растительного сырья?

Тема 3.3.Вопросы для обсуждения:

Какие методы биоиндикации и группы индикаторных организмом используют для оценки загрязнений воздуха, почв, водоемов?

Какие показатели живых организмов могут применяться для контроля состояния окружающей среды?

Как используется биоиндикация в целях охраны природы?

Разработка автоматизированных систем контроля загрязнения окружающей среды. Приведите примеры.

2. 
   Задания для практических работ и методические рекомендации по их выполнению приведены в пособии: Жигилева О.Н. Биоиндикация и токсикология. Биотестирование загрязненных сред: методические указания по проведению практических и лабораторных работ по курсам. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2002. 23 с.
   

1. 
   Темы рефератов по модулю 3.
   

1. 
   Человек как объект биологического мониторинга
   
2. 
   Флуктуирующая асимметрия – показатель стабильности развития организмов и качества среды их обитания
   
3. 
   Биохимические тест-системы и перспективы их использования для нормирования загрязнения окружающей среды
   
4. 
   Морфофизиологические индикаторы состояния популяций животных
   
5. 
   Величина внутрипопуляционной изменчивости как индикатор состояния популяции
   
6. 
   Эколого-генетический мониторинг состояния среды обитания
   
7. 
   Генетические тест-системы для оценки мутагенности и канцерогенности компонентов среды
   
8. 
   Фито- и лихеноиндикация загрязнения атмосферного воздуха
   
9. 
   Механизмы адаптации живых организмов к токсическим веществам
   

11. Автоматизированные системы наблюдения и контроля загрязнений

12. Экологические группы гидробионтов в оценке состояния водных экосистем

13. Совершенствование системы оценки сапробности водоемов

14. Биоиндикация состояния городской среды

15. Новые объекты и методы биоиндикационных исследований

16. Яды, их классификация, механизмы токсического действия

17. Биоиндикация радиоактивного загрязнения территорий

18. Биоиндикаторы и прогноз погоды, стихийных бедствий, глобального изменения климата.
5.4. Примеры тестовых заданий.

1. 
   Биоиндикаторы – это:
   

б) биологические системы, по наличию и состоянию которых судят о свойствах среды;

в) реакции живых систем, сигнализирующие об изменениях среды;

г) организмы, показывающие степень загрязнения среды.

2. 
   Лишайники являются:
   

1. 
   аккумулятивными биоиндикаторами;
   

в) аккумулятивными и чувствительными биоиндикаторами;

г) косвенными биоиндикаторами.

3. 
   Биотестирование – это:
   

б) оценка состояния биологической системы по ее реакциям;

в) исследование отклонений от нормы у свободноживущих и лабораторных организмов;

г) изучение стрессовых реакций у животных.

1. 
   Общие закономерности биоиндикации на разных уровнях организации материи.
   
2. 
   Биоиндикация токсического и эвтрофного загрязнения водоемов.
   
3. 
   Особенности биоиндикации на уровне биохимических и физиологических реакций.
   
4. 
   Биоиндикация загрязнений воздуха и почв.
   
5. 
   Биоиндикация на биохимическом уровне. Ферменты как биоиндикаторы.
   
6. 
   Педоиндикация и галоиндикация.
   
7. 
   Биоиндикация на биохимическом уровне. Пигменты, фитогормоны, химический состав клетки, состояние биомембран как индикаторы стресса у растений.
   
8. 
   Биоиндикация разных элементов гидросферы.
   
9. 
   Биоиндикация на физиологическом уровне. Обмен веществ и биоэлектрическая активность ЦНС как индикаторы стресса у животных.
   
10. 
    Литоиндикация и индикация полезных ископаемых.
    
11. 
    Биоиндикация на физиологическом уровне. Энергетический балланс и интенсивность фотосинтеза как индикаторы стресса у растений.
    
12. 
    Индикация процессов (засоления, заболачивания, опустынивания и т.д.)
    
13. 
    Особенности биоиндикации на организменном уровне. Анатомо-морфологическая структура растений как индикатор качества среды.
    
14. 
    Индикация климата.
    
15. 
    Анатомо-морфологические признаки животных как индикаторы качества среды.
    
16. 
    Ограничения физико-химических методов оценки качества среды.
    
17. 
    Понятие биоиндикации в широком и узком смысле.
    
18. 
    Изменение биоритмов как индикаторный признак.
    
19. 
    Биоиндикация по поведенческим признакам.
    
20. 
    Индикация стаций животных и древних поселений человека.
    
21. 
    Виды биоиндикации.
    
22. 
    Общие закономерности поведенческих реакций на загрязнение среды.
    
23. 
    Понятие биоиндикаторов. Виды биоиндикаторов.
    
24. 
    Биоиндикация на популяционном уровне. Показатели растительных популяций как индикаторы качества среды.
    
25. 
    Понятие токсиканта, его относительность. Критерии токсичности.
    
26. 
    Формы применения популяций животных для биоиндикации.
    
27. 
    Эколого-физиологические основы биоиндикации.
    
28. 
    Микробиологические параметры как индикаторы качества среды.
    
29. 
    Биотестирование: основные понятия и практическое применение.
    
30. 
    Вирусы как потенциальные биоиндикаторы.
    
31. 
    Методы биоиндикации. Активный и пассивный мониторинг.
    
32. 
    Особенности биоиндикации на уровне биоценоза.
    
33. 
    Понятия токсиканта и токсического эффекта, их относительность.
    
34. 
    Особенности ландшафтной индикации. Методы выявления ландшафтных индикаторов.
    
35. 
    Соотношение понятий “доза” и “концентрация”.Виды доз (концентраций).
    
36. 
    Оценка достоверности и значимости ландшафтного индикатора.
    
37. 
    Антропогенный ландшафт и оценка степени гемеробности.
    
38. 
    Регламентация загрязняющих веществ. ПДК, их виды, способ определения.
    
39. 
    Зависимость эффекта от дозы, времени воздействия. Парадоксальные эффекты.
    
40. 
    Индикация степени сапробности водоемов.
    
41. 
    Проблема нормы в биологии и ее решение.
    
42. 
    Биоиндикация радиоактивного загрязнения.
    
43. 
    Биоаккумуляция токсикантов и биогеохимическая индикация .
    
44. 
    Современные области применения биоиндикации. Использование индикаторов в очистных сооружениях.
    

7.1. Основная литература:

Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по биолог. спец./ ред. О. П. Мелехова. - 2-е изд., испр.. - Москва: Академия, 2008. - 288 с.: (Гриф)

Корнилов, А. Л. Биотестирование загрязненных сред: методы биотестирования и биоиндикации в оценке состояния окружающей среды: учебно-методический комплекс/ А. Л. Корнилов, Е. С. Петухова. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2012. - 40 с.

Прикладная экобиотехнология: учеб. пособие для студентов, обуч. по спец. "Биотехнология" : в 2 т./ А. Е. Кузнецов [и др.]. Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний. Т. 2. 2012. 485 с. (Гриф)
7.2. Дополнительная литература:

Методология оценки состояния экосистем: (учеб. пособие) / О. М. Кожова [и др.]. - Ростов-на-Дону: Изд-во ЦВВР, 2000. - 128 с.

Калинин, В. М. Мониторинг природных сред: учеб. пособие/ В. М. Калинин. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2007. - 208 с.

Арустамов, Э. А. Экологические основы природопользования: учеб. для студ. учр. сред. проф. образования/ Э. А. Арустамов, И. В. Левакова, Н. В. Баркалова. - 5-е изд., перераб. и доп. - Москва: Дашков и К°, 2008. - 320 с. Гриф МО

Экологический мониторинг: учеб.-метод. пособие/ ред. Т. Я. Ашихмина. - 3-е изд., испр. и доп. - Москва: Академический Проект; Киров: Константа, 2006. - 416 с. Гриф МО

Сорокина Н.В. Методы зооиндикации (позвоночные животные) [Электронный ресурс]: учеб.-метод. комплекс/ Н. В. Сорокина; отв. ред. И. С. Мухачев. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2007. 1 эл. опт. диск (CD-ROM) 1 эл. опт. диск. (Гриф)

Зооиндикаторы в системе регионального экологического мониторинга Тюменской области: методика использования: [моногр.]/ С. Н. Гашев [и др.]; Тюм. гос. ун-т. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2006. - 132 с.

Латенков, В. П. Основы токсикологии для безопасности жизни и деятельности: учеб. пособие/ В. П. Латенков, Л. Н. Скипин. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2003. - 164 с. Гриф Рекомендовано советом ВУЗа

Экологическая экспертиза: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. 013100 "Экология"/ ред. В. М. Питулько. - Москва: Академия, 2004. - 480 с. Гриф МО

Федорова, А. И. Практикум по экологии и охране окружающей среды: учеб. пособие для студентов вузов/ А. И. Федорова; А. Н. Никольская. - Москва: ВЛАДОС, 2003. - 288 с. Гриф МО

Адаменко В.Н., Масанова М.Д., Четвериков А.Ф. Индикация изменений климата: Методы анализа и интерпретации. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 112 с.

Биологические методы оценки природной среды. М.: Наука, 1978. 277 с.

Биотестирование природных и сточных вод. М., 1981. 112 с.

Дегтярева В.Н. Пестициды и их влияние на биогеоценозы: Уч. пособие. Казань: Изд-во Казанск. Ун-та, 1978. 76.с.

Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. М.: Изд-во МГУ, 1985. 158 с.

Виноградов Б. В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов. М.: Высшая школа, 1964. 328 с.

Викторов С. В., Чикишев А. Г. Ландшафтная индикация. М.: Наука, 1985. 96 с.

Викторов С. В., Чикишев А. Г. Ландшафтная индикация и ее практическое применение. М.: Изд-во МГУ, 1990. 200 С.

Гуляева Л.Ф., Райс Р.Х. Биологические эффекты токсических соединений: курс лекций. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2005. 204 с.

Копанев В. А., Гинзбург Э. Х., Семенова В. Н. Метод вероятностной оценки токсического эффекта. Новосибирск: Наука, 1988. 128 с.

Левич А.П., Булгаков Н.Г., Максимов В.Н. Теоретические и методические основы технологии регионального контроля природной среды по данным экологического мониторинга. М.: НИА-Природа, 2004. 271 с.

Методы биотестирования вод. Черноголовка, 1988. 128 с.

Симаков Ю. Г. Живые приборы. М.: Знание, 1986. 176 с.

Рядинский В. Ю. Рекультивация нефтезагрязненных водных и наземных объектов [Электронный ресурс]: учеб. Пособие / В.Ю. Рядинский, Н.А. Вепренцева; ред. Е. Е. Ермакова. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ: Виндекс, 2008. 1 эл. опт. диск.

Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. М.: Наука, 2002. 191 с.

http://bioassay.narod.ru/biotest/biot.html

http://fadr.msu.ru/~letap/biotesting.html

http://www.ecoguild.ru/forum/viewtopic.php?p=273

http://forum.integral.ru/viewtopic.php?f=34&t=10281

http://www.complexdoc.ru/ntdtext/541963/5

http://www.isuct.ru/testlib/system/files/pe_28012008.pdf

http://www.ecosystema.ru/07referats/mon_biota/mon_biota.htm