Учебная программа для специальности: 1-31 02 01 География 2014 г. Составители

Проректор по учебной работе БГУ

«____» _____________ 2014 г.

Регистрационный № УД-______/р.

БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ

Учебная программа для специальности:

1-31 02 01 География

2014 г.
СОСТАВИТЕЛИ:

В.Ф.Кулеш, профессор кафедры физической географии мира и образовательных технологий Белорусского государственного университета, доктор биологических наук


РЕЦЕНЗЕНТЫ:
В.Н. Киселев, профессор кафедры физической географии Белорусского государственного педагогического университета им. Максима Танка, доктор географических наук

П.А. Митрахович, доцент кафедры физической географии мира и образовательных технологий Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук

Учебно-методической комиссией географического факультета

Ответственный за редакцию – В.Ф. Кулеш

Ответственный за выпуск – В.Ф. Кулеш

І. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Биогеоценология – наука, исследующая строение и функционирование биогеоценозов – сложных природных комплексов живых существ, находящихся во взаимной зависимости от неорганической среды и взаимодействующих с ней материально-энергетическими связями.

Учебная дисциплина «Биогеоценология» предназначена для студентов, обучающихся по специальности «физическая география» и базируется на знаниях студентов по биогеографии, почвоведению, метеорологии, ландшафтоведению, полученных в ходе предшествующего обучения в вузе.

Цель – изучение основных закономерностей организации и функционирования биогеоценозов, а также формирование у студентов знаний о многообразия форм коадаптаций видов и соотношения их экологических ниш в разных природно-географических типах биогеоценозов как элементарных ячейках поверхностной оболочки Земли.

Задачи:

– дать представление о фитоценозе как фундаментальной структурной и функциональной основе наземных биогеоценозов;

– показать структурно-функциональную организацию и продуктивность наземных биогеоценозов;

– познакомить учащихся с трофической структурой биогеоценоза, энергетическим обменом, потоком энергии и типами биогеохимических круговоротов вещества и энергии;

– представить особенности структуры и функционирования пресноводных и морских биогидроценозов;

– проанализировать динамику и эволюцию биогеоценозов в составе биосферы

– показать особенности и структурно-функциональную организацию биогеоценозов Беларуси.

В результате изучения учебной дисциплины студент должен знать:

– цели и задачи биогеоценологии как науки об основных элементарных ячейках биосферы, а также представлять ее структуру и методологию;

– основные принципы организации, функционирования наземных биогеоценозов и водных биогидроценозов;

– продуктивность, динамические процессы в биогеоценозах различного типа.

Уметь:

– оценивать продукционные процессы и эффективность потока энергии в пищевых цепях биогеоценозов;

– оценивать и анализировать их роль как элементарных средообразующих структурно-функциональных блоков биосферы

На изучение учебной дисциплины «Биогеоценология» отводится 54 часа, из них 36 часов – лекционных, 8 часов – практических и 6 часов – КСР. Итоговый контроль знаний осуществляется в форме зачета – 4 часа.

Основные характеристики биогеоценоза по В.Н.Сукачеву. Разнообразие биогеоценозов, границы и ценокомплексы видовых ценопопуляций. Структурные компоненты биогеоценоза. Абиотический компонент биогеоценоза: аэротоп, эдафотоп. Понятие биотопа. Биоценотические принципы А. Тиннемана. Биогеоценоз как структурный компонент биома. Основные типы сухопутных биомов.

Биоценоз: фитоценоз, зооценоз, микоценоз, микробиоценоз. Общие характеристики географической динамики биогеоценозов. Правило А.Уоллеса. Правило географического оптимума. Правила: Бергмана, Алена, Глогера. Понятие экотона. Краевой эффект. Автотрофный, гетеротрофный (биотрофный) и сапротрофный компоненты биогеоценоза. Состав и функциональная деятельность автотрофного, биотрофного и сапротрофного компонентов.

Виды и их популяции в составе биоты биогеоценоза. Фитоценотипы, зооценотипы и биоценотипы. Виды: доминанты, субдоминанты, эдификаторы, ассектаторы. Принцип экологической (рабочей) надежности биогеоценоза. Принципы видового обеднения.

Жизненные формы (экобиоморфы) растений и животных в составе биогеоценоза. Классификации жизненных форм растений: В.Р.Вильямса; К. Раункиера в модификации Д. Мюллера, Г. Элленберга; И.Г. Серебрякова. Жизненные формы животных: классификация Д. Н. Кашкарова, классификация жизненных форм насекомых по В.В. Яхонтову. Понятие «стратегии жизни». Конвергенция.

«Деятельный» слой тропосферы и его составные элементы. Структура атмосферы, ее компонентный состав и функциональная роль в биогеоценозе. Значение фотосинтетически активной радиации (ФАР) в функционировании биогеноценозов различного типа. Тепловой режим атмосферы, атмосферные осадки, газовый состав и общая циркуляция воздушного фронта.

Структура и функционирование эдафотопа. Совокупность факторов биогенных элементов почвенной среды. Почва ее состав, строение, основные характеристики и генетические свойства. Почвообразование и органическое вещество почвы. Физико-химические свойства и функционирование почвы в составе биогеоценоза. Почва как внутренняя почвенная среда биогеоценоза.

Биогидроценозы и их особенности. Физико-химические свойства воды и грунта. Химический состав и строение воды. Движение воды. Вещества, содержащиеся в природной воде: газы, ионы минеральных солей. Вводно-солевой обмен. Водородные ионы и окислительно-восстановительный потенциал. Растворенные органические вещества. Взвешенные вещества.

Определение фитоценоза. Организация и состав фитоценозов. Концепция континуума и квантованности растительного покрова. Принцип континуума Л.Г. Раменского–Г.А. Глизона. Экологические группы растений по отношению к температуре, свету, влажности в составе фитоценоза.

Понятие фитоценотической стратегии. Система Дж. Маклиода-Э.Пианки. Система Л.Г.Раменского-Дж. Грайма: виоленты, патиенты, эксплеренты. Характеристика первичных типов стратегий. Вторичные стратегии. Пластичность стратегий.

Синморфология. Понятие ярусности. Ярусность и пространственное распределение живых компонентов биогеоценоза. Понятие полога. Состав ценопопуляций, пространственная структура луговых и лесных сообществ. Концепция биогеогоризонтов.

Горизонтальное сложение биогеоценозов. Мозаичность и факторы ее определяющие. Понятие биогеценотической парцеллы по Н.В. Дылису. Синузии. Концепция фитогенного поля. Понятие стации. Принцип стациальной верности. Правило М.С.Гилярова смены ярусов.

Структурно-функциональный комплекс в обеспечении целостности биогеоценоза. Типы взаимоотношений ценопопуляцияй животных и растений в биогеоценозе по классификации Е. Хэскела и Ю. Одума. Межвидовые взаимоотношения животных в классификации В.Н. Беклемишева. Межвидовые отношения между растениями.

Функциональные компоненты биогеоценоза: продуценты, консументы, редуценты. Консументы и их роль. Потребление пищи консументами. Классификация потребителей пищи: монофаги, полифаги. Защита пищевых ресурсов от потребителей. Спектры питания. Понятие фитофагии, типы хищников, детритофаги.

Воспроизводство живых ресурсов и проблема биопродуктивности. Основные понятия и показатели продуктивности. Первичная и вторичная продукция. Удельная продукция (P/B – коэффициент). Методы расчета продукции. Эффективность использования пищи на рост.

Понятие консорции, состав и строение. Классификация, многообразие и динамика консорций. Консорция как ключевой структурно-функциональный элемент биогеоценоза. Понятие экологической ниши. Фундаментальная и реализованная ниша. Принцип плотной упаковки Р.Мак-Артура. Правило обязательности заполнения экологических ниш. Принцип конкурентного взаимоисключения Г.Ф.Гаузе. Принцип сосуществования или парадокс Дж. Хатчинсона.

Поступление и использование солнечной энергии в биогеоценозе. Трофическая структура и обменные процессы. Пищевые цепи, строение и классификация. Пищевые сети и трофические уровни. Экологические пирамиды. Общая схема потока энергии и роль живых организмов в функционировании биогеоценоза.

Биогеоценотический обмен веществ, циклы и типы биологического круговорота. Круговорот воды. Биогеохимические циклы биогенных (биофильных) элементов и их типы. Биогеохимический круговорот углерода, кислорода, азота, фосфора и серы.

Водные биокосные системы (биогидроценозы) континентальных водоемов, их особенности и структурно-функциональная организация. Водно-солевой обмен. Взаимодействие живого и косного компонентов. Жизненные формы населения биогидроценозов и их характеристика. Трансформация веществ и энергии. Сукцессии в водных биогидроценозах.

Морские биогидроценозы и их особенности. Жизненные формы и их распределение в Мировом океане. Вертикальная структура и трофические взаимосвязи планктона. Биогидроценозы, бентали, батиали, абиссали и коралловых рифов. Биогидроценозы литорали. Динамика морских биогидроценозов и этапы эволюции Мирового океана.

Динамика биогеоценозов и формы проявления. Циклические изменения биогеоценозов. Флуктуации. Экологические сукцессии и их классификация. Сингенез как процесс формирования биогеоценоза. Эндогенез и эндогенные сукцессии.

10.2. Сукцессии и эволюция биогеоценозов

Эволюция и экзогенные сукцессии. Простые и сложные автогенные сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии. Концепции климакса, динамика и устойчивость биогеоценозов. Факторы и механизм органической эволюции и эволюционный прогресс биокосных систем.

Ключевые и ресурсные виды растений и животных в различных наземных и водных биогеоценозах и их динамика.

Особенности агроценозов Беларуси. Структура и функционирование фитоценозов и зооценозов на урбанизированных территориях.
IV. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Литература

Основная

1. Дылис Н.В. Основы биогеоценологии. М.: Изд. МГУ, 1978, 152с.

2. Ипатов В.С., Кирикова Л.А. Фитоценология. Спб.: Изд. С-Петербургского ун-та, 1997, 316с.

3. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности. М: Логос, 2002, 264с.

4. Номоконов Л.И. Общая биогеоценология. Ростов-на Дону: Изд. Ростовского ун-та, 1989, 456 с.

5. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975, 741с.

6. Работнов Т.А. Фитоценология. М.: Изд. МГУ, 1992, 352с.

7. Семенченко В. П. Консументы и их роль экосистемах: курс лекций. Минск: Изд. БГУ, 2004, 95с.

8. Сукачев В.Н. Избранные труды. Т. 1. Основы лесной типологии и биогеоценологии. Л.: Наука, 1972, 419с.

9. Риклефс Р. Основы общей экологии. М.:Мир, 1979, с. 426.

10. Цветков В.Ф. Лесной биогеоценоз. Архангельск: Солти, 2004, 267с.

12. Константинов А.С. Общая гидробиология. М.: Высшая школа, 1979, с.480.

13. Кулеш В.Ф., Маврищев В.В. Практикум по экологии. Минск: Вышэйшая школа, 2007, 267с.

14. Маврищев В.В. Экскурсии в природу. Лес. Минск: Вышэйшая школа, 2009, 223с.

15. Природная среда Беларуси: Монография. Под. ред. В.Ф.Логинова. Минск: НОООО «Бип-С», 2002, 424с.

16. Радкевич В.А. Экология. Минск: Вышэйшая школа, 1998, 159с.

17. Реймерс Н.Ф. Экология. М.:Журнал «Россия молодая», 1994, 367с.

18. Смирнова О.В. Природная организация биогеоценотического покрова лесного пояса Восточной Европы // Восточноевропейские леса. Ред. О.В.Смирнова. Кн. 1. М.: Наука. 2004, 321с.

19. Соcтояние и использование биологического разнообразия Республики Беларусь: Аналитический обзор. Под. ред. М.Е.Никифорова. Минск: Центр «Конкордия»,1998, 112с.

20. Сукачев В.Н. Избранные труды. Т. 3. Проблемы фитоценологии. Л.: Наука, 1975, 398с.

21. Яхонтов В.В. Экология насекомых. М: Высшая школа, 1969, 488 с.
Примерный план практических и семинарских занятий по учебной дисциплине «Биогеоценология»
1. Аэротоп. Структура атмосферы, ее компонентный состав и функциональная роль в биогеоценозе. Тепловой режим атмосферы, атмосферные осадки, газовый состав и общая циркуляция.

2. Эдафотоп. Почва ее состав, строение, основные характеристики и генетические свойства. Физико-химические свойства и функционирование почвы в составе биогеоценоза.

3. Организация и состав фитоценозов. Концепция континуума. Экологические группы растений по отношению к свету, влажности и трофности в составе фитоценоза.

4. Продуктивность биогеоценозов. Основные понятия и показатели продуктивности. Удельная продукция. Методы расчета продукции.

2. Ключевые и ресурсные виды растений и животных в различных наземных и водных биогеоценозах и их динамика.

3. Особенности агроценозов Беларуси. Структура и функционирование фитоценозов и зооценозов на урбанизированных территориях.
Литература
1. Бурко Л.Д., Гричик В.В. Позвоночные животные Беларуси. Минск: БГУ, 2005, 360с.

2. Кулеш В.Ф., Маврищев В.В. Практикум по экологии. Минск: Вышэйшая школа, 2007, 267с.

3. Маврищев В.В. Экскурсии в природу. Лес. Минск: Вышэйшая школа, 2009, 223с.

4. Смирнова О.В. Природная организация биогеоценотического покрова лесного пояса Восточной Европы // Восточноевропейские леса. Ред. О.В.Смирнова. Кн. 1. М.: Наука. 2004, 321с.

5. Соcтояние и использование биологического разнообразия Республики Беларусь: Аналитический обзор. Под. ред. М.Е.Никифорова. Минск: Центр «Конкордия»,1998, 112с.

6. Природная среда Беларуси: Монография. Под. ред. В.Ф.Логинова. Минск: НОООО «Бип-С», 2002, 424с.