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

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

тюменский государственный университет

Кафедра зоологии и ихтиологии

«Утверждаю»

Проректор по учебной работе

_____________ Л.М. Волосникова

«___» ____________ 2011 г.

Водная биогеоценология

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа для студентов специальности 020803.65 - Биоэкология,

очной формы обучения

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Автор (ы) работы _____________________________/Алешина О.А

«28» августа 2011 г.

Рассмотрено на заседании кафедры зоологии и ихтиологии «29» августа 2011 г. № протокола 1

Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем 18 стр.

Зав. кафедрой ______________________________/Гашев С.Н./

«29» августа 2011 г.

№ протокола 1

Соответствует ГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК ________________________/Фролова О.В./

«24» сентября 2011 г.

Зав. методическим отделом УМУ_____________/Федорова С.А./

«______»___________ 2011 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

тюменский государственный университет

Кафедра зоологии и ихтиологии
Алешина О.А.

Водная биогеоценология

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов специальности 020803.65 - биоэкология, очной формы обучения

Тюменский государственный университет

2011

Рекомендовано к изданию кафедрой зоологии и ихтиологии. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой зоологии и ихтиологии Тюменского государственного университета, д.б.н. Гашев С.Н..

© Тюменский государственный университет, 2011

© Алешина О.А., 2011

1. 
   Пояснительная записка
   

Курс «Водная биогеоценология» входит в число фундаментальных дисциплин биологического образования.

- аналитическое исследование жизненных форм гидробионтов (планктон, нектон, бентос, перифитон, нейстон и др.), выделенных естественным путем.

- выявление взаимосвязей между особенностями водной среды (гидрологические и гидрохимические показатели) и образом жизни основных групп водных организмов.

- анализ вопросов приспособления гидробионтов к биотопам и к изменяющейся среде (суточные и сезонные изменения, цикломорфозы, вертикальные миграции и т.д.).

- выявление особенностей развития флоры и фауны в континентальных водоемов и Мировом океане

- анализ структуры и функциональных особенностей биоты на разных уровнях их организации (популяция, сообщество, экосистема)

- изучение вопросов трансформации веществ и энергии в основных биоценозах морей и континентальных водоемах.

- изложение основ биологической продуктивности гидроэкосистем и путей ее повышения.

- знакомство с вопросами охраны гидробиоценозов.

2. Тематический план изучения дисциплины

Таблица 1

Тематический план

№	Тема	Недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.		Итого часов по теме	Интерактивные формы в часах	Итого количество баллов
			Лекции	Самостоятельная работа
1	2	3	4	5	6	7	8
	Модуль 1.
1	Введение. История изучения. Основные направления.	1	2		2	1	0-2,5
2	Физико-химические условия существования гидробионтов.	2	2		2		0-2,5
3	Основные жизненные формы гидробионтов.	3-4	4		4	2	0-5
4	Население разнотипных континентальных водоемов	5-7	6	3	9	2	0-15
5	Население различных областей Мирового океана	8-9	4	3	7	3	0-15
	Всего	9	18	6	24	8	0-40
	Модуль 2.
6	Взаимоотношение водных организмов с факторами среды.	10-12	4	3	7	2	0-15
7	Питание и пищевые взаимоотношения водных организмов	13-14	4	3	7	2	0-15
	Всего	5	8	6	14	4	0-30
	Модуль 3.
8	Популяции гидробионтов и гидробиоценозы	15-17	6		6		0-10
9	Биологическая продуктивность водных экосистем. Охрана гидроэкосистем.	18	4	2	6	2	0-20
	Всего	4	10	2	12	2	0-30
	Итого (часов, баллов)	18	36	14	50		0-100
	Из них в интерактивной					14

Таблица 2.
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля

№ темы	Письменные работы		Информационные системы и технологии	Итого количество баллов
	контрольная работа	реферат	Презентации, интернет-конференции
Модуль 1
1. Введение. История изучения. Основные направления.	0-2,5			0-2,5
2.Физико-химические условия существования гидробионтов.	0-2,5			0-2,5
3. Основные жизненные формы гидробионтов	0-5			0-5
4.Население разнотипных континентальных водоемов.		0-15		0-15
5. Население различных областей Мирового океана.			0-15	0-15
Всего	0-10	0-15	0-15	0-40
Модуль 2
6. Взаимоотношение водных организмов с факторами среды			0-15	0-15
7.Питание и пищевые взаимоотношения водных организмов			0-15	0-15
Всего			0-30	0-30
Модуль 3
8. Популяции гидробионтов и гидробиоценозы.		0-10		0-10
9.Биологическая продуктивность водных экосистем. Охрана гидроэкосистем.			0-20	0-20
Всего		0-10	0-20	0-30
Итого	0-10	0-25	0-65	0-100

Таблица 3.

Планирование самостоятельной работы студентов.

№	Модули и темы	Виды СРС		Неделя семестра	Объем часов	Кол-во баллов
		обязательные	дополнительные
Модуль 1
1.	Введение. История изучения Основные направления.		Изучение отдельных тем	1	1	0-2,5
2	Физико-химические условия существования гидробионтов.		Изучение отдельных тем	2	1	0-2,5
3	Основные жизненные формы гидробионтов		Контрольная работа	3-4	1	0-5
4	Население разнотипных континентальных водоемов.	Выполнение индивидуальных заданий (рефераты с докладами)	Изучение отдельных тем, работа в музее.	5-7	2	0-15
5	Население различных областей Мирового океана.	Выполнение индивидуальных заданий (презентации)	Изучение отдельных тем, просмотр и аннотация видеофильма	8-9	2	0-15
Всего по модулю 1:				9	7	0-40
Модуль 2:
6	Взаимоотношение водных организмов с факторами среды	Выполнение индивидуальных заданий (презентации)	Изучение отдельных тем	10-12	2	0-15
7	Пищевые взаимоотношения водных организмов			13-14	2	0-15
Всего по модулю 2:				5	4	0-30
Модуль 3:
8	Популяции гидробионтов и гидробиоценозы.	Выполнение индивидуальных заданий (рефераты с докладами)	Изучение отдельных тем	15-17	1	0-10
9	Биологическая продуктивность экосистем. Охрана гидроэкосистем.	Выполнение индивидуальных заданий (рефераты с докладами)	Изучение отдельных тем	18	2	0-20
Всего по модулю 3: 4					3	0-30
Итого:					14	0-100

3. Содержание лекционного курса

Модуль 1.

Тема 1. Введение.

История изучения фауны пресных и морских вод в России и других странах. Основные этапы: спорадические исследования (18-19вв), описательный, эколого-фаунистический, индустриальный и экспериментальный. Работы Палласа, Гмелина, Лепехина, Двигубского, Бенинга, Жадина и др. Основные направления в гидробиологии: рыбохозяйственное, санитарное и техническое; гидробиология морских, континентальных вод, эстуариев и т.д. Современная гидробиология, как наука о закономерностях функционирования водных экосистем. Основные принципы и понятия. Некоторые проблемы современной гидробиологии. Инженерная гидробиология.

Физико-химические свойства воды (химический состав и строение воды, плотность, вязкость, поверхностное натяжение воды). Термические и оптические свойства воды (термостабильность, прозрачность). Вещества, содержащиеся в природной воде (газы, ионы минеральных солей, водородные ионы, растворенные органические вещества, взвешенные вещества).Физико-химические свойства грунтов (гранулометрический состав).Физико-химические явления в водоемах.

Деление водных организмов в зависимости от происхождения. Понятие жизненной формы. Многообразие форм. Основные биотопы в водоёме. Распределение организмов по биотопам.

реках: уровенный режим, скорость течения, прозрачность, температурный и кислородный режимы, солевой состав воды и характер грунтов. Население рек. Специфика речного планктона. Распределение бентоса в зависимости от характера грунтов. Характерные особенности фауны рек бассейнов Северного Ледовитого океана (Обь, Енисей), Арало-Каспийского (Волга, Амударья), Тихого океана (Амур).

органического вещества. Состав населения подземных вод. Пещерные воды, как наиболее изученные. Особенности условий обитания гидробионтов в пещерных водах. Особенности видового состава и биологии животных. Географическое распространение и происхождение подземной фауны.

Образование Мирового океана. Экологические зоны бентали и пелагиали. Основные черты рельефа дна Мирового океана. Характер грунта и физико-химические свойства вод. Движение вод Мирового океана. Общая схема возникновения течений в океане. Вертикальные перемещения воды. Приливно-отливные течения. Западные пограничные течения (Гольфстрим и Куросио); экваториальные течения; циркуляция полярных вод; волны и цунами. Общая характеристика населения. Биполярное распределение гидробионтов. Население пелагиали. Население бентали. Население разных глубин. Адаптации организмов, связанные с глубоководным образом жизни. Вертикальные миграции животных. Население разных широт. Население опресненных морей. Природные ресурсы Мирового океана и их использование.

Факторы среды (абиотические, биотические, антропогенные).

Экологическая валентность гидробионтов. Концепция лимитирующего влияния факторов (з-н Либиха). Закон толерантности Шелфорда. Экологическая ниша.

Взаимосвязь между водными организмами и растворенными в воде солями и органическими веществами. Солевой состав природных вод. Классификация водоемов по солености: пресные бассейны, солоновато-водные бассейны, морские водоемы, гипергалинные водоемы. Динамика солесодержания в водоемах, галоклин. Водно-солевой обмен у гидробионтов, их способность к его регуляции. Пойкилоосмотичные и гомойосмотичные организмы. Критическая соленость.

Содержание биогенных элементов, источники их образования и

потребители; распределение, динамика и роль в водоемах. Содержание растворенных органических веществ (РОВ) в водоемах и водотоках: их источники, особенности динамики и роль в питании гидробилнтов.

Взаимосвязь между водными организмами и растворенными в воде газами. Количество и соотношение газов, растворенных в воде. Кислород, источники его образования и стратификация. Причины, обусловливающие развитие в водоемах заморных явлений. Дыхание гидробионтов (водное, атмосферное). Адаптация гидробионтов к обитанию в условиях дефицита кислорода. Интенсивность дыхания, как показатель величины общего обмена. Углекислый газ, его роль в водоемах. Сероводород, источники его образования и влияние на гидробионтов.

Взаимосвязь между водными организмами и активной реакцией среды.

Общее понятие об активной реакции среды. Активная реакция среды в природных водоемах. Влияние рH среды на организмы. рН как показатель газового режима водоема.

Классификация водных организмов в зависимости от характера

питания (автотрофное, гетеротрофное и миксотрофное питание). Интенсивность питания. Изменчивость питания в ходе жизненного цикла. Способы добывания пищи. Особенности питания водных животных: фильтрация как специфический для водной среды тип питания. Понятия монофагии, полифагии и стенофагии. Кормовые ресурсы, кормовая база и кормность водоёмов. Энергетический принцип изучения трофических связей в экосистеме. Трофические уровни и пищевые цепи, их специфические и общие особенности. Пастбищная и детритная пищевые цепи.

Модуль 3.

Тема 8. Популяции гидробионтов и гидробиоценозы.

Основные структурно- функциональные элементы. Понятия:

популяция, биоценоз и экосистема.

Популяции: их типы и свойства; величина и плотность; методы определения и регуляции; закономерности пространственной структуры (типы распределения особей в пространстве и их модели); агрегация и изоляция; возрастная, репродуктивная и генеративная структура; динамика численности(рождаемость, смертность, типы роста) и её флуктуация; поток энергии через популяции. Внутрипопуляционные отношения. Типы взаимодействия популяций друг с другом.

Биоценозы: классификационные методы описания распределения видов. Взаимодействия между видами. Симбиоз. Структура биоценозов(видовая, трофическая, хорологическая и размерная). Основные биоценозы морей и континентальных водоёмов.

Экосистемы: структурные и функциональные особенности водных экосистем. Биогеохимические циклы. Энергобаланс экосистем. Динамика экосистем: сукцессии (автотрофные и гетеротрофные, первичные и вторичные). Климакс. Флуктуации.

Тема 9. Биологическая продуктивность гидроэкосистем. Охрана гидроэкосистем.

Основные понятия о биологической продуктивности водоёмов.

Основные факторы, определяющие продуктивность водоёмов. Понятие продукции и деструкции. Их соотношение в природных водоёмах. Первичная продукция и методы её определения. Классификация водоёмов по величине первичной продукции. Вторичная продукция и методы её определения: расчёт продукции популяций по скорости роста животных; продукция популяций как скорость и как количество образовавшегося органического вещества; понятие удельной продукции и расчёт продукции по величине удельной продукции; физиологический способ расчёта продукции популяций. Связь структурных и функциональных характеристик биоценозов. Биологические ресурсы гидросферы. Продукция биоценозов. Аквакультура. Экологические проблемы чистой воды. Охрана водоемов.

4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).
Модуль 1.

1.Введение.

Темы рефератов. «Экспедиция Палласа: открытие новых видов», «Экспедиция Гмелина: открытие новых видов», «Значение экспедиции Лепехина в гидробиологии», «Результаты экспедиций Бенинга и Жадина», «Палеогидробиология и ее значение в современной науке».
3.Основные жизненные формы гидробионтов.

Контрольная работа.

Вариант №1.

1.Понятие биотопа пелагиаль.

2.Понятие «первичноводные животные».

3.Приспособления нейстона к обитанию в биотопе.

Вариант №2.

1.Понятие «вторичноводные животные».

2. Понятие биотопа «нейсталь».

3.Приспособление бентоса к обитанию в биотопе.

Вариант №3.

1.Понятие жизненные формы гидробионтов.

2.Понятие биотопа бенталь.
Темы рефератов. «Реактивный способ движения у водных организмов». «Способы увеличения скорости движения у гидробионтов». «Положительгная и отрицательная плавучесть. Приспособления гидробионтов». «Представители планктобентоса морских и пресных водоемов». «Представители плейстона морских и пресных водоемов». «Способы удержания на твердом субстрате у моллюсков и ракообразных». «Защита от засыпания взвесью».

4. Население разнотипных континентальных водоемов.

Темы рефератов. «Временные водоемы и их биологические особенности», «Жизнь в горячих источниках», «Население ключей и ручьев», «Флора озера Байкал», «Фауна озера Байкал», «Гидробионты колодезной воды», «Население озер лавовых полей», «Интерстициальные воды и жизнь в них».
5. Население различных областей Мирового океана.

Темы презентаций: «Черные курильщики и их население», «Белые курильщики и их население», «Свечение морских организмов и его биологическое значение». «Особенности условий обитания и население Саргассова моря», «Население льдов Арктики», «Население льдов Антарктики», «Голфстрим как способ миграции водного населения», «Подводные аппараты для исследования морских глубин».
Модуль 2.

6. Взаимоотношение водных организмов с факторами среды.

Темы презентаций: «Солевой анабиоз у гидробионтов». «Способы дыхания у водных животных». «Распределение организмов по водоемам с различным рН». «Явление цикломорфоза у пресноводных беспозвоночных». «Особенности размножения гидробионтов в различных температурных зонах Мирового океана».«Особенности строения водных животных в связи с фотическими условиями».

7. Питание и пищевые взаимоотношения гидробионтов.

Тема рефератов. «Водоросли-симбионты, как источник питания водных животных». «РОВ в питании гидробионтов». «Количественная оценка выборочности питания». «Пример конкуренции у водных организмов за пищевые ресурсы». «Пример биохимического ингибирования у водных организмов за пищевые ресурсы».
Модуль 3.

9. Биологическая продуктивность водоемов. Охрана гидроэкосистем.

Тема рефератов. «Моллюски как биофильтры водных экосистем». «Водные организмы, разрушающие нефть и нефтепродукты». «Экологические аспекты очистки сточных вод». «Влияние метаболитов водных животных на качество воды», «Экологические проблемы Аральского моря», «Экологические проблемы Каспийского моря», «Экологические проблемы Балтийского моря», «Экологические проблемы оз. Байкал».
5. Контрольные вопросы к зачету.
1.Экологические зоны бентали и пелагиали озер.

2.Особенности обитания животных в подземных водах.

3.Биологическая классификация озер.

4.Нектон и его приспособления к обитанию в пелагиали.

5.Экологические группы бентоса.

6.Перифитон. Проблема борьбы с обрастанием.

7.Нейстон. Особенности условий обитания.

8.Приспособления гидробионтов к неблагоприятным условиям среды.

9.Характеристика эвритермных и стенотермных организмов.

10.Активные и пассивные фильтраторы.

11.Основные факторы определяющие продуктивность водоемов.

12.Причины вертикальных и горизонтальных миграций животных.

13.Ориентация животных в водной среде.

14.Физико-химические свойства воды и грунта.

15.Растворимые и взвешенные органические вещества.

16.Условия жизни и население пелагиали озер.

17.Реки, озера, болота и их обитатели.

18.Планктон и его приспособления к жизни в пелагиали.

19.Способы добывания пищи.

20.Спектры питания и пищевая элективность.

21.Структура популяций гидробионтов.

22.Динамика численности и биомасса популяций.

23.Межпопуляционные отношения в гидробиоценозах.

24.Структурные и функциональные особенности гидробиоценозов.

25.Биологические ресурсы гидросферы.

26.Аквакультура в пресных водах.

27.Марикультура рыб и беспозвоночных.

28.Экологические основы охраны гидросферы.

29.Основные биоценозы морей и континентальных водоемов.

30.Экологические основы жизнедеятельности гидробионтов.

1. 
   Гидрология/ В. Н. Михайлов, А. Д. Добровольский, С. А. Добролюбов. – М.: Высшая школа, 2007. - 463 с.
   
2. 
   Степановских, А. С. Прикладная экология: охрана окружающей среды / А. С. Степановских. - Москва: Юнити-Дана, 2003. - 751 с.
   
3. 
   Привезенцев, Ю.А. и др. Рыбоводство. М.: «Мир», 2004. – 456 с. Гриф МОСХ
   
4. 
   Гидрохимические показатели состояния окружающей среды/ Я. П. Молчанова [и др.]; ред. Т. В. Гусева. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. - 192 с.
   
5. 
   Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. -147с.
   
6. 
   Верещака, А. Л. Биология моря/ А. Л. Верещака. - Москва: Научный мир, 2003. - 192 с.
   
7. 
   Гидробионты и их эволюция: учеб. пособие/ Петр Алексеевич Попов; П. А. Попов, Н. А. Попова; Новосиб. гос. ун-т Ч. 2. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. ун-та, 2000. - 152 с.
   
8. 
   Гидрохимические показатели состояния окружающей среды/ Я. П. Молчанова [и др.]; ред. Т. В. Гусева. - Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. - 192 с.
   
9. 
   Зооперифитон внутренних водоемов Западной Сибири/ Т. А. Шарапова. - Новосибирск: Наука, 2007. - 167 с.:
   
10. 
    Закономерности гидробиологического режима водоемов разного типа /Зоолог. ин-т РАН; ред. А. Ф. Алимов, М. Б. Иванова. - Москва: Научный мир, 2004. - 296 с.
    
11. 
    Коровчинский Н.М. Ветвистоусые ракообразные отряда Ctenopodа мировой фауны (морфология, систематика, экология, зоогеография). М.: КМК, 2004.-410с.
    
12. 
    Розанов С.И. Общая экология. С.-П., 2005.-288с.
    
13. 
    Садчиков, А. П. Гидроботаника: прибрежно-водная растительность : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по напр. 020200 "Биология" и спец. 020201 "Биология" и 020803 "Биоэкология"/ А. П. Садчиков, М. А. Кудряшов. - Москва: Академия, 2005. - 240 с. Гриф УМО
    
14. 
    Техногенные загрязнения природных вод / Н.С. Ларина, В.Г. Катанаева, Н.А. Шелпакова. Тюмень: Мандр-Ика, 2004. - 224с.
    
15. 
    Трифонова, И. С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона/ И. С. Трифонова. - Ленинград: Наука. Ленингр. отд-ние, 1990. - 182 с.
    
16. 
    Константинов А. С. Общая гидробиология. М.: Высш. шк., 1986. - 470с. .
    

Занятия по дисциплине проводятся в лаборатории, оборудованной компьютерной системой и переносным видеооборудованием. Для чтения лекций имеется мультимедийная аудитория. В качестве наглядного материала используются плакаты, видеофильмы, музейный экспозиционный фонд. Для самостоятельной работы студентам рекомендуются Интернет-ресурсы: http://world-ocen.ru, www.oceanographers.ru, www.ocean.ru и др., а также видеофильмы: 1. Чудеса морских глубин. Часть 1-3 Эврика-фильм. 1997. 2. Д.Аттенборо. Голубая планета. Часть 1-4. BBC WorldWide Ltd. 2001. Союз-Видео. 2002. 3. Великие события природы. Сериалы из жизни морских обитателей.