УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Международный государственный экологический университет

имени А.Д. Сахарова»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

МГЭУ им. А.Д. Сахарова

О.И. Родькин 2012 г.

Регистрационный № УД-_/р.

Общая экология Учебная программа для специальности 1-33 01 01 Биоэкология Факультет экологической медицины Кафедра биологии человека и экологии Курс Семестр Лекции 48 Экзамен семестр Практические (семинарские) занятия Лабораторные занятия Всего аудиторных часов по дисциплине Всего часов Форма получения высшего по дисциплине – 150 образования очная Составил: А.П. Голубев, д.б.н, профессор кафедры биологии человека и экологии МГЭУ им. А.Д. Сахарова Минск Учебная программа составлена на основе типовой учебной программы по дисциплине «Биоэкология» для высших учебных заведений по специальности 1 – 33 01 01 Биоэкология, № ТД-G 212 тип., от 15.06.2009 г.

Рассмотрена и рекомендована к утверждению кафедрой биологии человека и экологии учреждения высшего образования «Международный государственный экологический университет имени А.Д.Сахарова» (протокол № от «» _ 2012).

Заведующий кафедрой _ Е.Ю. Жук Одобрена и рекомендована к утверждению Советом факультета экологической медицины учреждения высшего образования «Международный государственный экологический университет имени А.Д.Сахарова» (протокол № от «» 2012).

Председатель _ М.В.Пуренок

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

«Общая экология» является обязательной дисциплиной в системе экологического образования. В рамках «Общей экологии» студенты получают целостное представление об экологии как фундаментальной биологической науке, знакомятся с общими законами и теоретическими конструкциями экологии. Усвоенные знания являются необходимой теоретической основой для изучения всех дисциплин специальности.

Программа курса построена по блочно-модульному типу. Основные блоки (модули) выделены в соответствии с классическими разделами экологии, отражающими уровни организации биосистем: экология особи, популяции, сообщества, экосистемы, биосфера и место человека в ней.

Содержание и объем учебного материала по каждому блоку программы сформированы с учетом последующей детализации изучаемых вопросов в рамках таких дисциплин специальности как «Популяционная экология», «Первичные продуценты», «Консументы», «Редуценты», «Глобальная экология».

Организация самостоятельной работы студентов по курсу предполагает размещение в сетевом доступе комплекса учебных и учебно-методических материалов (программа, список рекомендуемой литературы и информационных ресурсов, вопросы для самоконтроля, темы практических и семинарских занятий и методические и информационные материалы к ним и др.).

Целью курса является усвоение студентами современных научных знаний о биосистемах и их взаимодействии со средой. В задачи дисциплины входит овладение основными понятиями общей экологии; усвоение законов структурной и функциональной организации надорганизменных биосистем;

получение знаний о современных глобальных и региональных экологических проблемах и понимание причин их возникновения; определение роли человека в обеспечении стабильного функционирования популяций, экосистем, биосферы. Задачей курса является также приобретение студентами навыков использования теоретических знаний в практической деятельности.

В результате изучения дисциплины обучаемый должен:

– основные понятия, законы структурной и функциональной организации надорганизменных биосистем;

– современные глобальные и региональные экологические проблемы и причины их возникновения;

– роль человека в обеспечении стабильного функционирования популяций, экосистем, биосферы;

– использовать основные законы экологии в практической деятельности;

– использовать экологические методы исследования в природных и искусственных биосистемах;

– принимать решения практического характера с целью экологической оптимизации природопользования;

– применять знания экологических законов функционирования природных экосистем для повышения уровня экологического сознания населения.

Программа рассчитана на часов, в том числе 64 часов аудиторных; 48 – лекционных, 8 – практических (семинарских) занятий, 8 – лабораторных занятий.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Предмет и задачи экологии. Краткий очерк истории развития. Основные разделы экологии. Методы экологических исследований (полевые, экспериментальные, математическое моделирование, системный анализ).

II. ЭКОЛОГИЯ ОСОБИ

Организм – самовоспроизводящаяся дискретная структура, связанная обменом веществ с окружающей средой. Разнообразие живых организмов.

Унитарные и модулярные организмы. Понятие о среде обитания и условиях существования (условиях жизни) организмов. Экологические факторы и их классификация. Принципы классификации экологических факторов среды по их природе, источникам и интенсивности воздействия на организмы.

Изменчивость факторов среды в пространстве и во времени. Комплексное воздействие факторов. Изменение отношения организмов к отдельным факторам в зависимости от выраженности других факторов. Толерантность организмов. «Правило минимума» как основа учения о лимитирующих факторах. Ограниченность правила Либиха. Закон толерантности Шелфорда.

Экологическая валентность и экологические индикаторы. Стено- и эврибионты.

Свет, его экологическое значение. Фотопериод, фотопериодизм. Сигнальное значение света. Влажность и организм. Адаптации организмов к жизни в условиях недостатка и избытка влаги. Температура и организм. Экто- и эндотермные животные. Правило сумм температур.

III. ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ

Популяция – форма существования вида и единица эволюции.

Элементарная, экологическая и географическая популяции. Общая численность, плотность и биомасса популяции. Размерная структура популяции. Связь между размерами организмов и плотностью популяции.

Пространственное распределение особей в популяции: случайное, агрегированное (пятнистое), регулярное (равномерное). Причины различных типов распределения. Возрастная, половая, генетическая и этологическая структура популяции.

Динамика популяции. Рождаемость (физиологическая, экологическая), биотический потенциал. Смертность (минимальная и экологическая). Основные типы кривых выживания и их приуроченность к различным группам организмов.

Скорость роста численности. Экспоненциальный и логистический типы роста популяций.

Флуктуации численности популяций и циклические осцилляции. Теории, объясняющие механизмы резких циклических изменений численности популяций.

Регуляция численности популяции. Факторы зависимые и не зависимые от плотности. Роль климатических факторов. Внутрипопуляционная регуляция численности: конкуренция, каннибализм, поведенческие и физиологические механизмы, эффект группы, явление смены фаз и вспышки численности саранчовых.

Миграции (эмиграция и иммиграция) и их значение для межпопуляционных взаимодействий в пределах вида. Расселение организмов.

Поток энергии через популяцию как выражение функциональной роли популяции в экосистеме. Энергетические эквиваленты рациона, ассимиляции, прироста (пластический обмен) и дыхания (энергетический обмен).

Понятие об экологической нише. Реализованная и фундаментальная ниша.

Перекрывание ниш и последствия этого. Диффузная конкуренция.

IV. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОПУЛЯЦИЙ

Основные типы межпопуляционных взаимоотношений: нейтрализм, конкуренция, аменсализм, паразитизм, хищничество, комменсализм, протокооперация, мутуализм.

Конкуренция. Виды конкуренции, последствия конкуренции.

Теоретический подход к изучению конкуренции: система уравнений Лотки – Вольтерры–Гаузе. Принцип конкурентного исключения Гаузе.

Сосуществование конкурирующих видов. Эволюция конкурентов.

Экологическая дивергенция.

Хищничество. Таксономическая и функциональная классификации хищников. Отношения в системе «хищник – жертва» («ресурс – потребитель»).

Функциональный ответ потребителя на возрастание количества ресурса.

Математическая модель взаимодействия «хищник – жертва» Лотки – Вольтерры. Коэволюция в системе «хищник – жертва» («ресурс – потребитель»). Роль хищничества в природе.

Симбиотические взаимодействия: паразитизм, комменсализм, протокооперация, мутуализм.

V. СООБЩЕСТВА

Сообщество как уровень организации живых систем. Видовое разнообразие как интегральная характеристика сообщества. Индексы видового разнообразия. Доминирование: доминанты, субдоминанты, второстепенные, редкие и случайные виды. Эдификаторы. Основные типы экологоценотических стратегий по Л. Г. Раменскому и Грайму: виоленты, патиенты и эксплеренты.

Понятие краевого эффекта. Экотоны.

Пространственная структура сообщества: ярусность, мозаичность.

Синузия. Парцелла. Консорция.

Основные функциональные блоки биотического сообщества: автотрофы (фототрофы, хемотрофы) – продуценты первичного органического вещества; их распространение и экологическое значение.

Гетеротрофы-консументы. Биофагия; ее виды, значение. Трофические уровни консументов и их соотношения.

Гетеротрофы-редуценты. Сапрофагия; ее распространение и значение.

Значение редуцентов в наземных и водных системах.

Трофическая структура сообщества. Понятие трофического уровня.

Экологические (трофические) пирамиды и способы их выражения.

Трофическая специализация гетеротрофов.

VI. ЭКОСИСТЕМЫ

Соотношение понятий «биогеоценоз» и «экосистема». Экотоп и биотоп.

Экосистемы – хорологические единицы биосферы. Основные функциональные блоки экосистемы и их взаимодействие. Биотический круговорот веществ и поток энергии в экосистемах. Применимость законов термодинамики для анализа функционирования экосистем.

Пищевые цепи и пищевые сети. Пастбищные и детритные пищевые цепи.

Потоки энергии внутри трофических уровней и при переходе с одного уровня на другой. Соотношение потоков энергии. Экологическая эффективность трансформации вещества и энергии в экосистемах.

Биологическая продуктивность экосистем. Первичная продукция. Валовая и чистая первичная продукция. Вторичная продукция. Методы определения и способы выражения продукции на различных трофических уровнях. Принципы и методы регулирования продуктивности экосистем.

Динамика экосистем. Суточная и сезонная динамика. Флуктуации.

Экологическая сукцессия: понятие, виды сукцессии.

Классификация экосистем. Устойчивость, стабильность экосистем. Понятие о биомах. Основные типы биомов (наземных экосистем) и их краткая характеристика.

Экология пресных вод. Пресноводная среда обитания. Типы пресноводных экосистем и их особенности. Экологическая классификация пресноводных сообществ: бентос, перифитон, планктон, нектон, нейстон. Трофическая классификация водоемов: олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные, гипертрофные и дистрофные.

Экология текучих вод. Экологические особенности жизни в реках.

Течения, колебания уровня, обмен между водой и сушей, газовый и световой режимы, концентрация биогенных элементов и др. Приспособления к жизни в текучих водах.

Озерные экосистемы. Основные зоны. Компенсационный пункт. Эпи-, мета- и гиполимнион. Типы перемешивания. Температурный скачок. Типы озер.

Особенности Мирового океана как среды обитания. Горизонтальная и вертикальная зональность моря. Факторы, лимитирующие продуктивность морских экосистем.

VII. БИОСФЕРА И МЕСТО В НЕЙ ЧЕЛОВЕКА

Пространственная протяженность биосферы. В. И. Вернадский об особой роли живого вещества в биосфере. Биогеохимические функции живого вещества.

Типы веществ на планете Земля. Распределение живого вещества в океанической и континентальной частях биосферы.

Продуктивность основных биомов.

Основные биогеохимические циклы. Цикл углерода. Антропические выбросы диоксида углерода. Нарушение глобального баланса углерода.

Механизм парниково-тепличного эффекта. Процессы, противостоящие накоплению СО2 в атмосфере. Роль болотных экосистем.

Биогеохимический цикл азота. Вмешательство человека в биогеохимический цикл азота и его последствия. Нитрификация экосистем суши и гидросферы и ее последствия.

Биогеохимический цикл фосфора.

Биогеохимический цикл кислорода. Роль кислорода в циклах других биогенных элементов.

Круговорот воды в биосфере.

Роль человека в эволюции биосферы. Основные этапы эволюционного и социального развития человечества. Рост численности населения в прошлом, настоящем и прогнозы на будущее. Влияние человеческой деятельности на биогеохимические циклы в биосфере.

Производство и обеспечение продовольствием как общебиосферный процесс.

Техносфера как этап эволюционного развития биосферы.

Экологические, социальные и политические предпосылки перехода техносферы в ноосферу.

Ресурсы биосферы. Принципы классификации природных ресурсов по их происхождению, природе, характеру использования. Невозобновимые и возобновляющиеся природные ресурсы. Исчерпаемые и неисчерпаемые природные ресурсы.

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Температурная зависимость биологических процессов 2. Основы экологической биоэнергетики 3. Структура природных популяций 4. Динамика численности природных популяций

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ СЕМИНАРСКИХ (ПРАКТИЧЕСКИХ) ЗАНЯТИЙ

1. Воздействие факторов среды на живые организмы. Закон толерантности 2. Межпопуляционные взаимоотношения в экосистемах 3. Структура и функционирование биогеоценозов 4. Биологическое разнообразие биогеоценозов

III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА

Номер раздела, темы, занятия Экология популяций во времени.

3. Динамика численности популяции, рождаемость и смертность в популяциях и факторы, их определяющие. Экспоненциальный и логистический рост популяции. Популяционные волны, их значение в эволюции.

4. Энергетический баланс особей и популяций. Потоки энергии в популяциях, их значение в трансформации энергии в биоценозе.

5. Понятие об экологической нише. Реализованная и фундаментальная ниша. Перекрывание ниш и его последствия.

Взаимодействие популяций модель конкуренции Лотки – Вольтерры–Гаузе. Принцип конкурентного исключения Гаузе. Сосуществование конкурирующих видов.

Хищничество. Таксономическая и функциональная классификации хищников. Отношения в системе «хищник – жертва». Математическая модель взаимодействия «хищник – жертва» Лотки – Вольтерры. Коэволюция в системе «хищник – жертва» («ресурс – потребитель»). Роль хищничества в экосистемах.

4. Симбиотические взаимодействия: паразитизм, комменсализм, протокооперация, мутуализм, их значение в экосистемах.

энергии в биогеоценозах.

2. Пищевые цепи и трофические уровни. Пастбищные и детритные пищевые цепи. Потоки энергии внутри трофических уровней и при переходе с одного уровня на другой.

Экологическая эффективность трансформации вещества и энергии в экосистемах.

3. Биологическая продуктивность экосистем. Первичная продукция, вторичная и конечная продукция; методы их расчета.

4. Суточная и сезонная динамика биогеоценозов. Экологическая сукцессия, экологический климакс.

5. Понятие о биомах, основные типы биомов и их краткая характеристика.

Биосфера и место в ней человека 2. Границы биосферы, ее структура и основные функции, распределение живых организмов в биосфере.

3. Биологическая продуктивность биосферы. Производство и обеспечение продовольствием как общебиосферный процесс.

Основные биогеохимические циклы. Роль биосферы в биогенных круговоротах углерода, кислорода, азота и фосфора.

Воздействие человека на эти круговороты и его последствия для природной среды.

5. Основные этапы эволюции биосферы, влияние человека на эволюцию биосферы в современную эпоху; техносфера как этап эволюционного развития биосферы.

6. Ресурсы биосферы, их классификация и использование человеком. Принцип устойчивого развития.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: особи, популяции и сообщества / М. Бигон, Дж. Харпер, К. Таунсенд. М.: Мир, 1989. В 2 т.

2. Гиляров А. М. Популяциониая экология / А.М. Гиляров. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990.

3. Одум Ю. Экология / Ю. Одум. М.: Мир, 1986. В 2 т.

4. Шилов И.А. Экология / И.А. Шилов. М.: Высшая школа, 2003.

5. Акимова Т.А. Экология: Учебник для вузов / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. М.: ЮНИТИ, 1998.

6. Балашенко С.А. Международная правовая охрана окружающей среды и права человека / С.А. Балашенко, Т.И. Макарова. Мн.: 1999.

7. Бродский А. К. Краткий курс общей экологии / А.К. Бродский. СПб., 1999.

8. Будыко М.И. Глобальная экология / М.И. Будыко. М.: Мысль, 1977.

9. Вернадский В.И. Биосфера / В.И. Вернадский. М.: Мысль, 1967.

6. Вернадский В.И. Живое вещество / В.И. Вернадский. М.: Наука, 1974.

10. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная / Н.А. Воронков. М.: Агар, 1999.

11. Воронов А.Г. Биогеография с основами экологии / А.Г. Воронов и др.

М.: МГУ,1999.

12. Голубев А.П. Основы количественной экологии / А.П.Голубев.

Минск: МГЭУ им. А.Д.Сахарова. 2007.

13. Камлюк Л.В. Глобальная экология / Л.В. Камлюк. М.: БГУ, 2004.

14. Краснощеков Г.П. Экология «в законе» / Г.П. Краснощеков, Г.С. Розенберг. Тольятти, 2002.

15. Маргалеф Р. Облик биосферы / Р. Маргалеф. М.: Наука, 1992.

16. Небел Б. Наука об окружающей среде / Б. Небел. М.: Мир, 1993. В 2 т.

17. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек / Ю.В. Новиков. М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000.

18. Рамад Ф. Основы прикладной экологии / Ф. Рамад. Л.:

Гидрометеоиздат, 1981.

20. Реймерс Н.Ф. Экология / Н.Ф. Реймерс. М.: Россия молодая, 1994.

21. Ревель П. Среда нашего обитания / П. Ревель, Ч. Ревель. М.: Мир, 1994-1995. В 4 кн.

22. Розенберг Г.С. Экология / Г.С. Розенберг, Д.П. Мозговой, Д.Б. Гелашвили. Самара, 1999.

23. Розенберг Г.С. Теоретическая и прикладная экология / Г.С. Розенберг, Ф.Н. Рянский. – Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. пед. ин-та, 2005. – 292 с.

24. Розенберг Г.С. Экология в картинках (Учебное пособие) / Тольятти: ИЭВБ РАН, 2007. – 218 с.

25. Тушина Т.Л. Экологические основы природопользования / Т.Л. Тушина. Ростов-на-Дону, Феликс, 2001.

26. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы / Р. Уиттекер. М.: Прогресс, 1980.

27. Чистик О.В. Общая и радиационная экология / О.В.Чистик, С.Е.Головатый, С.С.Позняк. Минск: МГЭУ им. А.Д.Сахарова. 2012.