Учебный курс Блок 1 (Вариативная часть, профильные дисциплины по выбору) Направление подготовки

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«Новосибирский национальный исследовательский

государственный университет»

Факультет естественных наук

Декан ФЕН НГУ, профессор

_____________ Резников В.А.

«____»______________ 2014 г.

(Вариативная часть, профильные дисциплины по выбору)

Направление подготовки

06.03.01 — Биология

Бакалавр

Форма обучения

Очная

2014

Учебный курс предназначен для студентов 4-го курса Факультета естественных наук, обучающихся по направлению 06.03.01 «Биология (бакалавры)» и специализирующихся в области экологии и биологического разнообразия. В состав методических материалов включены: программа курса лекций, перечень основных понятий предмета, структура курса, задания для самостоятельной работы, список литературы. Приведены примеры вариантов контрольных работ, образцы вопросов билетов для экзамена.
Составители:
Н. С. Батурина, асс.

Н. Н. Лащинский, д.б.н.

О. Ю. Писаренко, к.б.н.

М.Г. Сергеев, д.б.н., проф.

© Новосибирский государственный

университет, 2014


Содержание
Аннотация рабочей программы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Цели освоения дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4. Структура и содержание дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Программа курса лекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5. Образовательные технологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Примерные задания и вопросы для самостоятельной работы . . . . . . . . . 14

Примерный перечень вопросов для контрольной работы (зачета) . . . . . 15

Образцы вопросов, включенных в эзаменационные билеты . . . . . . . . . 15

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины . . . . 16

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Аннотация рабочей программы

Дисциплина «Конкретная биогеоценология» входит в состав вариативной части (профильные дисциплины по выбору) направления 06.03.01 "Биология (бакалавры)". Дисциплина реализуется на Факультете естественных наук Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет» кафедрой общей биологии и экологии.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с общими законами экологии, в том числе биогеоценологии, закономерностями организации и развития локальных экологических систем. Основное внимание уделено типам биогеоценозов, представленных в пределах России.

Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОПК-10, ОПК-14 выпускника.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции, самостоятельная работа студента.

Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий контроль успеваемости в форме контрольной работы. Формы рубежного контроля определяются решениями Ученого совета, действующими в течение текущего учебного года. Промежуточный контроль – зачет и экзамен.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 академических часа. Программой дисциплины предусмотрены 30 часов лекций, 6 часов самостоятельной работы студентов.

УМК "Конкретная биогеоценология" составлен в соответствии с требованиями действующих образовательных стандартов к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки бакалавров направления «Биология», специализирующихся в области экологии и биологического разнообразия. На основе отдельных блоков УМК могут быть сформированы оригинальные курсы для решения конкретных задач подготовки специалистов того или иного направления.

УМК также может быть использован для обучения студентов, магистрантов и аспирантов и знакомит с основными аспектами географии и экологии. Основной целью освоения включенных в состав УМК дисциплин является формирование у будущих исследователей современных интегрированных представлений об локальных экосистемах. УМК также может быть использован в системе дополнительного профессионального образования.
1. Цели освоения дисциплины
Основной целью освоения дисциплины является формирование современных представлений о общих закономерностях организации локальных экосистем, о структуре, функционировании и динамике основных типов естественных биогеоценозов России, а также других регионов мира.
Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса

— изучить особенности биогидроценозов.

— исследовать структуру, функционирование и динамику биогеоценозов тундр, тайги, степей.

— оценка особенностей организации и функционирования биогеоценозов экваториальных, тропических, субтропических регионов.

— изучение эволюции пространственного строения и динамики экологических систем.

— историческая оценка локальных проблем окружающей среды и выделение экологических принципов рационального использования природных ресурсов и охраны природы.

— формирование представлений о роли биоразнообразия и экологии в современном мире.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Конкретная биогеоценология» входит в состав вариативной часть (профильные дисциплины по выбору) направления подготовки 06.03.01 — Биология (бакалавры). Дисциплина реализуется на Факультете естественных наук НГУ кафедрой общей биологии и экологии.

Дисциплина «Конкретная биогеоценология» опирается на следующие дисциплины данной ООП:

• 
  Введение в биологию
  
• 
  Экология
  
• 
  Ботаника (низшие растения)
  

• 
  Ботаника (высшие растения)
  
• 
  Зоология беспозвоночных
  
• 
  Зоология позвоночных
  
• 
  Энтомология
  
• 
  Полевая практика по ботанике
  
• 
  Полевая практика по зоологии беспозвоночных
  
• 
  Полевая практика по зоологии позвоночных
  
• 
  Палеобиология и палеоэкология
  

Результаты освоения дисциплины «Конкретная биогеоценология» используются в следующих дисциплинах данной ООП:

• 
  Экологическая география
  
• 
  Экология почв
  
• 
  Экология антропогенных ландшафтов.
  

общепрофессиональных:

— способности применять базовые представления об основах общей, системной и прикладной экологии, принципы оптимального природопользования и охраны природы, мониторинга, оценкисостояния природной среды и охраны живой природы (ОПК-10);

— способности и готовности вести дискуссию по социально-значимым проблемам биологии и экологии (ОПК-14).

— иметь представление об основных типах биогеоценозов, характерных для России.

— иметь представление о разнообразии биогеоценозов других регионов мира.

— знать особенности их организации (в первую очередь структурные), функционирования, динамики.

— уметь оценивать биогеоценотические последствия, связанные деятельностью человека

4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 академических часа.

4.2. Структура дисциплины

2. Экосистема. Развитие понятия. Свойства экосистем. Современные понятия об экосистеме как системе функциональных отношений. Функциональные блоки и потоки. Экосистема как открытая система. Потоки энергии и вещества.

Геосистема. Элементарная геосистема как минимальный природный выдел. Биогеоценоз как взаимодействие экосистемы и геосистемы в границах фитоценоза. Динамика биогеоценозов.
Вода как среда жизни
3. Абиотические факторы в водной среде. Вода как экологический фактор, физические свойства воды. Поверхностное натяжение. Плотность. Вязкость. Движение воды и водные массы. Химический состав воды. Физико-химические свойства грунтов. Вещества, находящиеся в воде в растворенном или взвешенном состоянии. Газы. Ионы минеральных солей. Водородные ионы и окислительно-восстановительнай потенциал. Растворенные органические вещества. Взвешенные вещества. Температура. Свет.
4. Континентальные водоемы и их население. Реки. Речная система, водный бассейн, водосборная площадь, ложе, коренное русло, пойма, пойменная терраса, рипаль, медиаль, стрежень. Течение, расход воды, грунты, твердый и жидкий сток. Условия жизни (уровенный и паводковый режим, скорость течения, прозрачность, солевой состав, температура, характер грунтов).

Население рек. Реопланктон. Бентос (лито-, аргилло-, псаммореофилы). Распределение планктона и бентоса в реках. Перифитон. Нектон. Биосток. Дрифт.

Жизненные формы пелагобентоса (некто- и планктобентос), нейстона (эпи- и гипонейстонты) и плейстона.

Способы добывания пищи: заглатывание грунта и собирание детрита, фильтрация, седиментация, пастьба, охота.

Спектры питания и пищевая элективность. Количественная оценка выборочности питания. Интенсивность потребления пищи. Усвоение пищи. Интенсивность ассимиляции. Ритмы питания.
7. Водно-солевой обмен. Защита oт обсыхания и выживание в высохшем состоянии (избегание обсыхания, уменьшение влагоотдачи, выживание в высохшем состоянии). Защита от осмотического обезвоживания и обводнения (выбор осмотически благоприятной среды, осморегуляция, осмоизоляция).

Солевой обмен и выживаемость в условиях различной солености (пассивный и активннй солевой обмен, выживание в условиях различной солености, население вод различной солености).

8. Дыхание гидробионтов. Адаптации гидробионтов к газообмену (увеличение площади и газопроницаемости дыхательных поверхностей, адаптации к использованию растворенного и газообразного кислорода, комбинирование водного и атмосферного дыхания). Интенсивность дыхания (интенсивность газообмена у различных гидробионтов, зависимость газообмена от внешних условий, газообмен как показатель обмена веществ и энергии (оксикалорийный и дыхательный коэффициенты).

Устойчивость гидробионтов к дефициту кислорода и заморные явления.

Характеристика основных биоценоэов континентальных водоемов (рек, озер, водохранилищ).

Понятиё экосистемы и биогеоценоза. Структурные и функциональные особенности водных экосистем. Взаимодействие живого и косного компонентов. Устойчивость экосистем.

Биогеохимические круговороты веществ в гидросфере (азота, фосфора, серы, углерода, железа, марганца). Динамика экосистем. Понятие сукцессии. Автотрофная и гетеротрофная сукцессия континентальных водоемов. Флуктуация и трансформация экосистем в водоемах.

Антропогенная эвтрофикация и термофикация водоемов. Понятие антропогенной. термофикации. Оценка эвтрофикапии по физическим и химическим показателям. Беспозвоночные как показатели эвтрофирования водоемов. Цветение и биологические тесты для опрелеления эвтрофного потенциала водоема. Роль биогенов в возникновении эвтрофикации водоемов. Предупреждение антропогенной эвтрофикации. Возможности использования термофикации для продуцирования хозяйственно полезных для человека рыб.

Понятие о биологическом самоочищении и качестве воды. Контроль качества вод по гидробиологическим показателям (по Колквицу и Марсону, Зелинке и Марвану, Пантле и Букку, Сладечеку, Вудивиссу, Финогеновой и Алимову). Проект унифицированной системы для характеристики континентальных водоемов и ее применение для анализа качества воды (Жукинсий, Оксиюк и др.). Роль фильтраторов и седиментаторов в самоочищении воды. Роль фотосинтетической аэрации воды и обогащения ее метаболитами для процессов биологического самоочищения воды. Экологические основы очистки 'вод и борьбы с биологическими помехами. Токсикологический контроль. Гидробиологический мониторинг.
Экологические особенности степных биогеоценозов
11. Проблема сосуществования человеческого общества и степного ландшафта. Проблемы: пищевых ресурсов, транспортные, биогенной миграции ресурсов, военно-исторические и эколого-психологические. Охрана степей.

География степных экосистем. Определение степной экосистемы. Главнейшие особенности ее компонентов. Эколого-географические градиенты в биосфере и их значение для анализа особенностей степных экосистем. Изменчивость степных экосистем по градиентам континентальности: широтно-зональному, высотно-поясному. Типы степей и их характеристики.

Происхождение степей. Климатические, флористические, фаунистические и почвенные предпосылки возникновения степного ландшафта. Эволюция степей.
12. Переменчивость степей во времени. Четыре проявления экологической переменчивости. Климатическая неуравновешенность степей. Биота и дестабилизация экологической обстановки в степях. Степные почвы во времени.

Особенности адаптаций степных организмов к экологической переменчивости. Своеобразие адаптации у степных растений. Особенности строения и функционирования коренных систем. Адаптация к снижению транспирации. Адаптации к расселению. Адаптивные особенности морфологии и поведения у млекопитающих. Использование подземного яруса. Особенности поведения, ориентации, передвижения. Значение стадного образа жизни. Топологические, морфологические и физиологические адаптации у степных насекомых.

Хозяйственная деятельность человека и ее последствия для степного ландшафта. Выпас скота, охота, распашка.

Экологические особенности лесных (в первую очередь таежных) и болотных биогеоценозов
13. Состав, функциональная структура и строение лесного биогеоценоза. Биогеогоризонты и вертикальная сгруктура биогеоценоза. Парцеллы и их типы. Степень верности организмов структурным ячейкам биогеоценоза на примере лесов.

14. Климатические, геохимические и биотические факторы круговорота веществ в биогеоценозах. Особенности метаболизма (круговорота веществ и энергии) в лесних и в болотных биогеонозах. Кинетика биогеоценоза. Стационали, латерали и радиали как кинетические состояния веществ в биогеценозе. Биопотоки.

15. Гомеостаз биогеоценоза. Механизмы регулирования состава численности, популяционно-возрастной структуры и продуктивности в лесных биогеоценозах.

Устойчивосгь биогеоценозов, их сезонные и разногодичные флуктуации состава и строения.

16. Сукцессии биогеоценозов. Типы сукцессий - пионерные, восстановителъные, коренные; их особенности (направление, скорость), конкретные примеры. Коренные сукцессии биогеоценозов как отражение общей эволюции биогеосферы Земли. Выявление сукцессии в болотных биогеоценозах.

17. Системы биогеоценозов. Парагенетические системы (катены). Биогеомассив и его общие свойства. Отражение на картах стациональпих и поточных свойств биогеоценозов. Водораздельное верховое болото как пример биогеомассива.

19. Типы границ между биогеоценозами и их системами ( типы экотонов). Специфические свойства экотонов — опушечный эффект. Возможности экологической оценки биогеоценозов и их структурных ячеек. Экологические шкалы Л.Г. Раменского и применение их в различных биогеоценотических исследованиях. Кресты В. Н. Сукачева.

20-28. Основные типы наземных биогеоценозов (особенности организации, функционирования и динамики) и место в них человека:

— экваториальные и влажные тропические леса,

— мангровые леса,

— саванны,

— влажные субтропические леса,

— сухие субтропические леса, в том числе средиземноморского типа,

— пустыни и полупустыни,

— степи и лесостепи, включая прерии и лесопрерии,

— широколиственные леса,

— тундры и полярные пустыни.

29. Общие закономерности распределения биогеоценозов в биосфере, их исторические и пространственные взаимосвязи. Идеи об эволюции биогеоценозов.

30. Биогеоценозы и человек: типы и уровни антропогенных воздействий. Трансформированные и искусственные биогеоценозы. Повышение биоэнергетического уровня биогеоценозов как основа рационального хозяйственного использования природы. Биогеоценозы и концепция устойчивого развития.

Сравните биогеоценозы водоемов и водотоков: охарактеризуйте сходство и различие

Найдите в доступных источниках оценки первичной продукции и биомассы пресных (соленых) озер и сопоставьте их с организацией соответствующей биогеоценозов.

Найдите в доступных источниках оценки первичной продукции и биомассы эпиконтинентальных морей и сопоставьте их с организацией соответствующей биогеоценозов.

Найдите в доступных источниках оценки первичной продукции и биомассы равнинных (горных) рек и сопоставьте их с организацией соответствующей биогеоценозов.

Найдите в доступных источниках оценки первичной продукции и биомассы темнохвойной (светлохвойной) тайги и сопоставьте их с организацией соответствующей биогеоценозов.

Найдите в доступных источниках оценки первичной продукции и биомассы лесопрерий (прерий) и сопоставьте их с организацией соответствующей биогеоценозов.
Примерный перечень вопросов для контрольной работы (зачета)
Отметить верные ответы:

Бентос — это а) организмы, прикрепленные ко дну водоема, б) организмы, обитающие на дне водоема, в) организмы батиали, в) водные гетеротрофы.

Перифитон — это а) животные и растения, прикрепленные в стеблям водных растений или другим выступам дна водоема, б) растения, связанные с поверхностной пленкой воды, в) организмы, способные к фотосинтезу, г) организмы, питающиеся детритом.

Планктон — а) микроскопичесие водоросли, б) микроскопические беспозвоночные животные, в) организмы, не способные сопротивляться течению воды, г) обитающие в водной среде бактерии.

Нектон — это а) водные позвоночные, б) водные беспозвоночные, в) организмы, связанные с поверхностной пленкой водоема, г) активно передвигающиеся в водной среде организмы.

Нейстон — это а) водные позвоночные, б) водные беспозвоночные, в) организмы, связанные с поверхностной пленкой водоема, г) активно передвигающиеся в водной среде организмы.
Образцы вопросов, включенных в экзаменационные билеты
— Роль почвенной среды в переходе животных от водного к наземному образу жизни.

— Состав, функциональная структура и строение лесного биогеоценоза.

— Эколого-географические градиенты в биосфере и их значение для анализа особенностей степных экосистем.

— Адаптации гидробионтов к газообмену.

Оценивание обучающихся проводится в соответствии с критериями, перечисленными в действующем Положении "О проведении текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся в Новосибирском государственном университете".

Мордкович В. Г. Степные экосистемы. Новосибирск: Гео, 2014. 170 с.

Тишков А.А. Биосферные функции природных экосистем России. М.: Наука, 2005. 309 с.
б) дополнительная литература
Дылис Н.С. Основы биогеоценологии. М., изд. МГУ,1979.

Лесная биогеоценология. Ред. В.Н. Сукачев. М., Наука,1969.

Проблемы биогеоценологии. Ред. Н.С. Дылис. М., Наука,1974.

Иоганзен Б.Г., Лаптев И.П., Львов Ю.А. Экология, биогеоценология, охрана природы. Томск, изд. Томск. универ., 1979.

Биокомплексные исследования и Казахстане. "Наука", Л., 1964, ч. I. С. 496.

Борисов А.А. Климаты СССР в прошлом, настоящем и будущем. ЛГУ. Л., 1975.

Вальтер Г. Растительность Земного Шара. "Прогресс",. М.,

1955. Т. 3.

Волкова В.Г., Кочуров Б.И., Хакимзянова Ф.И. Современное состояние степей Минусинской котловины, "Наука", СО, Новосибирск, 1979.

Волковинцер В. И. Степные криоаридные почвы. "Наука" СО, Новосибирск, 1978.

Гвоздецкий Н.А., Николаев В.А., Казахстан. "Мысль". М.,1976.

Гиляров M.С. Закономерности приспособления членистоногих и жизни на суше. "Наука". М., 1970.

Голубев Е.Н. Эколого-биологические особенности травянистых растений.

Горшкова А.А. Пастбища Забайкалья. Иркутск, 1973.

Динесман Л.Г. Биогеоценозы степей в голоцене. "Наука", М.,1977.

Животное население почв в безлесных биогеоценозах Алтае-Саянской горной системы. НГУ, Новосибирок, 1968.

Гиляров М.С. Особенности почвы как среды обитания и ее значение в эволюции насекомых. Изд-во АН, М.-Л., 1945.

Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. "Наука", М., 1965.

Гиляров М.С. Закономерности приспособлений членистоногих к жизни на суше. "Наука", М., 1970.

Чернов Ю.И. Природная зональность и животный мир суши. "Мысль", М., 1975. .

Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. "Колос", М., 1971.

Чернова Н.М. Экологические сукцессии при разложении растительных остатков. "Наука", М., I977.

Мордкович В.Г. Зоологическая диагностика почв лесостепной и степной зон Сибири. Новосибирск, 1977.

Методы почвенно-зоологических исследований. "Наука", М., I977.

Адаптации почвенных животных к условиям среды. "Наука", М., 1977.

Козловская Л.О. Роль беспозвоночных в трансформации органического вещества болотных почв.

Формозов А.Н. Звери, птицы и их взаимосвязи со средой обитания.

Атлавините О. Экология дождевых червей и их влияние на плодородие почвы в Литовской ССР. Вильнюс, 1975,

Экология и структура населения почвообитающих животных Алтая. Ред. Стебаев. Новосибирск, 1973.

Животное население почв в безлесных биогеоценозах Алтая-Саянской горной системы. "Наука", Новосибирк.

Захаров А.А. Муравей, семья, колония. "Наука", М., 1978. 16. Стриганова Б.Р. Питание почвенных сапрофагов. "Наука", М., 1980. .

Перель Т.О. Распределение и закономерности распределения дождевых червей фауны СССР. Наука, М., 1979.

Сервер "BIODAT", http://biodat.ru/

• 
  Ноутбук, медиа-проектор, экран.
  
• 
  Программное обеспечение для демонстрации слайд-презентаций.
  

Авторы:

Лащинский Николай Николаевич, д.б.н., г.н.с. лаборатории геосистемных исследований ЦСБС СО РАН

Писаренко Ольга Юрьевна, к.б.н., с.н.с. лаборатории геосистемных исследований ЦСБС СО РАН

Сергеев Михаил Георгиевич, д.б.н., профессор, заведующий кафедрой общей биологии и экологии ФЕН НГУ

Программа одобрена на заседании кафедры общей биологии и экологии

" 13 " мая 2014 г., протокол заседания № 2