1 Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине

1.1 Вид деятельности выпускника

Дисциплина охватывает круг вопросов, относящихся к

производственно-технологической, расчетно-проектной, экспериментальноисследовательской и организационно-управленческой деятельности

выпускника.

1.2 Задачи профессиональной деятельности выпускника

В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи

профессиональной деятельности выпускника:

1) производственно-технологическая – контроль за соблюдением экологической безопасности транспортного процесса;

2) расчетно-проектная деятельность – решение транспортных задач с учетом показателей экономической и экологической безопасности;

3) экспериментально-исследовательская деятельность – оценка экологической безопасности функционирования транспортных систем;

4) организационно-управленческая деятельность – обоснование технических, технологических и организационных решений на основе эколого-экономического анализа.

1.3 Перечень компетенций, установленных ФГОС Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося общекультурные компетенции (ОК-15) – владеть основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий;

1.4 Перечень умений и знаний, установленных ФГОС После освоения программы настоящей дисциплины студент должен:

знать: структуру биосферы; экосистемы; взаимоотношения организма и среды; глобальные проблемы окружающей среды; экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы; основы экономики природопользования; экобиозащитную технику и технологии; методы и средства повышения безопасности, экологичности и устойчивости технических систем и технологических процессов; основы экологического права, профессиональной ответственности; международное сотрудничество в области окружающей среды;

уметь: анализировать технико-эксплуатационные, экономические и экологические показатели использования различных видов транспорта при выполнении перевозок;

владеть: методами оценки, выбора и реализации на практике рациональных схем использования транспортных и погрузо-разгрузочных средств, ресурсосберегающих и природоохранных технологий; методами экологического обеспечения производства и инженерной защиты окружающей среды.

2 Цели и задачи освоения программы дисциплины Дисциплина «Экология» – фундаментальная наука, которая изучает взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой, относится к естественно-научному циклу и обеспечивает формирование знаний, необходимых для устойчивого социально-экономического развития при условии сохранения природной среды обитания человека.

Цель дисциплины – формирование у студентов экологической культуры, включающей знание общих законов функционирования биосферы, природных, антропогенно-техногенных, социальных экологических систем для создания условий выживания человечества.

Задачи дисциплины:

1) приобретение знаний об основных законах функционирования живых систем в среде их обитания, о единстве живого и неживого, об эволюции биосферы и роли в ней человека, об экологических проблемах и путях их решения;

2) владение навыками оценки антропогенных воздействий на природную среду и знание основных методов защиты от возможных последствий техногенеза;

3) формирование экологического сознания, риск-ориентированного мышления, мировоззрения концепции ноосферы, экоцентризма во всех сферах жизнедеятельности человека: жизни, производстве, политике, экономике.

3 Место дисциплины в структуре ООП Для изучения дисциплины необходимо освоение содержания дисциплин: биологии, химии, математики, физики.

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в курсах безопасность жизнедеятельности, транспортная энергетика, организация транспортных услуг и безопасность транспортного процесса, экономика отрасли.

4 Основная структура дисциплины Трудоемкость, часов Вид учебной работы Всего Семестр Зачетные единицы Общая трудоемкость дисциплины 108 Аудиторные занятия, в том числе: 51 Лекции 34 практические/семинарские занятия 17 Самостоятельная работа 57 Вид итогового контроля по дисциплине зачет Содержание дисциплины 5.1 Перечень основных разделов и тем дисциплины Раздел 1: Введение.

История развития, объекты, предмет, методы, цель и задачи экологии.

Глобальные, национальные и региональные экологические проблемы.

Раздел 2. Структура биосферы. Структура, состав, свойства и функции биосферы. Положение Земли в солнечной системе. Строение Земли.

Геосферы (атмо-, гидро- и литосфера) и их структура, свойства. Земля и космос.

Раздел 3. Живые системы. Структурная и биохимическая организация живого. Основные свойства и функции живых систем. Понятие энергии, ее законы, энтропия. Клетка и организм как самоорганизующиеся системы, связанные со средой обменом вещества, энергии, информации. Источники энергии и группы организмов: фотоавтотрофы и хемогетеротрофы.

Фотосинтез и дыхание. Трофические отношения между организмами:

продуценты, консументы и редуценты. Метаболизм, гомеостаз и адаптация организмов.

Раздел 4. Среда обитания. Понятия среда обитания, экологические факторы абиотические, биотические и антропогенные. Законы взаимодействия организма и среды. Экологическая валентность, толерантность и резистентность. Лимитирующие факторы: законы Либиха и Шелфорда. Воспроизведение организмов. Биотический потенциал. Правило Тинемана. Стресс и стрессоры. Биоиндикация и биотестирование как методы мониторинга качества среды обитания.

Раздел 5: Экосистемы. Структура, состав, свойства и функции экосистем. Природные, природно-антропогенные и техногенные экосистемы.

Экология популяций: определение (генетический и экологический критерий), характеристика, статические и динамические показатели. Популяционные законы, гомеостаз. Экологическая ниша. Регуляция численности. Типы экологических стратегий. Экология сообществ: энергетика экосистем и их основные характеристики, видовая структура: виды доминанты, индикаторы, эдификаторы. Трофическая структура: пастбищные и детритные трофические цепи. Продуктивность, биомасса, численность продуцентов и консументов в экосистемах. Круговорот элементов и веществ. Понятия сукцессии, гомеостаза, емкости, климаксного состояния экосистем. Агроэкосистемы, урбоэкосистемы.

Раздел 6. Учение о биосфере. Учение о биосфере В.И. Вернадского.

Понятия о косном, биогенном, биокосном и живом веществе. Функции живого. Почвенная, воздушная и водная сферы жизни. Биогеохимические циклы. Процессы самоочищения. Биосфера как целостная глобальная экосистема. Этапы эволюции биосферы. Кризисы и катастрофы в истории Земли. Техносфера. Ноосфера. Моделирование экосистем и биосферы.

Раздел 7. Экология и здоровье человека. Человек как биосоциальное существо. Его экологическая ниша. Адаптация и генетические пределы.

Среда обитания и существования человека. Экотипы. Экологические факторы и здоровье. Экопатологии. Жизнь в агро-, урбо- и техногенных экосистемах. Экстремальные условия. Экология человечества.

Популяционные, демографические показатели здоровья человека. Качество жизни, экологический риск, безопасность. Технологические цивилизации и ресурсы биосферы. Антропогенные действия на природу. Загрязнение среды.

Развитие человечества. Критические процессы в биосфере.

Раздел 8. Рациональное природопользование и охрана окружающей среды. Природные ресурсы и их классификация. Пути рационального использование ресурсов. Техногенез и его последствия на биосферу.

Источники загрязнения среды обитания. Охрана природы и ее основы:

правовые, нормативные, контрольные, технологические, экономические, управленческие. Сохранение генофонда населения и планеты. Красные книги, биосферные заповедники, охраняемые территории. Контроль качества окружающей среды.

Раздел 9. Технические и технологические методы защиты.

Техногенез. Производства и транспорт как основные техногенные источники загрязнения. Основные виды воздействия транспортных сред на биосферу.

Современные технологии, методы защиты человека и биосферы от транспортно-дорожных объектов. Методы и технические решения по очистке выбросов, переработке отходов, очистке сточных вод в сфере эксплуатации транспортных средств.

Раздел 10. Социально-экономические аспекты экологии.

Нормативно-правовые, эколого-экономические основы природоохранных мероприятий. Экономические механизмы: плата за загрязнение и ресурсы, природные кадастры, страхование. Оценка экономических ущербов.

Экологический менеджмент на предприятиях. Экологическое обучение и аттестация производственного персонала.

Раздел 11. Заключение. Основные законы экологии. Модели и сценарии будущего человечества. Представления об экологической культуре.

Концепции о ноосфере и «устойчивого» развития человечества.

5.2 Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины Раздел 1. Введение. Курс экология, объекты, предмет, методы, история развития, цель и задачи экологии. Глобальные, национальные и региональные экологические проблемы.

В условиях глобального техногенеза, создающего проблемы воздействия и уничтожения живых организмов, включая человека, актуальным становится необходимость знания взаимодействия организма с окружающей средой. Знания законов жизни, природы, выживания человечества развиваются такой новой, междисциплинарной, общеобразовательной, фундаментальной наукой как «Экология». Эта учебная дисциплина является обязательной естественно-научной дисциплиной при подготовке специалистов любых специальностей.

Курс «Экология» фундаментальная, междисциплинарная, комплексная дисциплина, базирующаяся на биологии и включающая достижения естественных, гуманитарных и социальных наук. В составе экологии формируются новые ее направления: теоретические, прикладные естественнонаучные, включая инженерные, а также социальные. Для специалистов инженерных профессий наибольшее значения имеют такие прикладные дисциплины экологии как инженерная (или промышленная) экология, охрана окружающей среды, транспортная экология, источники загрязнения среды обитания и другие.

Объектами изучения дисциплины «Экология» являются живые организмы во взаимодействии друг с другом и средой их обитания, биосфера, экосистемы природные и антропогенные (гидро-, лито- и атмосфера, техносфера, агро- и урбоэкосистемы).

Предмет дисциплины «Экология» это основные законы жизни и природы, ее организация, условия устойчивости экосистем и биосферы, охрана окружающего природного мира.

Методическими основами «Экологии» являются:

1 - теоретические основы комплекса естественных, гуманитарных, социальных наук на базе биологии;

2 - активный, качественно- количественный эксперимент;

3 - моделирование и оптимизирование на основе эксперимента процессов в биосфере;

Цель дисциплины ознакомление с концептуальными основами экологии как фундаментальной науки об экосистемах и биосфере для формирования экологического мировоззрения, воспитания навыков экологической культуры.

Задачи дисциплины:

1 - изучение основных законов экологии, свойств живых систем и среды их обитания;

2 - изучение структуры, свойств и эволюции экосистем, биосферы и роли в ней человека;

3 - создание, развитие концепций сохранения живого мира, выживания человечества.

Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и со средой их обитания или окружающей средой (ОС). Живые организмы это – человек, животные, растения, микроорганизмы. Среда обитания – вся Земля и Вселенная. Экология как наука сформировалась в середине 19 столетия. Впервые термин «экология» ввел немецкий биолог Эрнест Геккель (1834-1919) в 1866 г. Он назвал этим словом раздел биологии, изучающий взаимосвязи между живыми и неживыми компонентами природной среды. Экология образуется из двух греческих слов oicos – дом, жилище и logos – изучение, наука, т.е. это – наука о доме.

Свой вклад в эту науку внесли еще ученые древности: Аристотель, Гиппократ. Эпикур, например, говорил: «... нельзя насиловать Природу, следует повиноваться ей...». Спустя два тысячелетия звучал тезис: «Нам нельзя ждать милостей от Природы! Взять их у нее – наша задача».

Вопросам взаимоотношений живых организмов и среды обитания уделяли внимание многие ученые, включая российских. Вначале это – «естественники»: Леонардо да Винчи, Ломоносов. Затем биологи – Дарвин, Геккель, Линней, Ламарк, профессор МГУ Рулье, Прежевальский, Силантьев, Северцев. Позднее в экологию входят другие науки: о климате (Ганн, Воейков), о почве (Докучаев В.В., Гумбольд). Особую роль сыграл Владимир Иванович Вернадский (1863-1945), который первый применил количественный анализ в экологии, создал учение о биосфере, выделив ее как целостную оболочку Земли, «особый природный центр, организующий планетарные и космические процессы». Он доказал, что функционирование и развитие биосферы определяется в основном биогеохимическими закономерностями и круговоротами веществ и элементов. При этом все живое на Земле не только влияет, но и создает неживую природу, являясь мощной геологической силой, а развитие человеческой цивилизации является следствием планетарного процесса. В.И. Вернадский сформулировал закон о неизбежности перехода биосферы в высшую стадию – ноосферу.

Ноосфера – сфера разума, человеческая «оболочка» Земли, высший результат взаимного развития природы и общества.

Н.В. Тимофеев-Ресовский сформулировал положение о том, что человечество должно научиться жить на «проценты» с круговорота вещества и энергии в биосфере, не истощая, как это имеет место до сих пор, а, наоборот, наращивая природные ресурсы и производительные силы биосферы. Особое место в понимание картины мира внесли К.Э.

Циолковский (1857-1935), который понимал жизнь как явление самодвижения материи, А.Л. Чижевский (1897-1964), который научно обосновал влияние Космоса на биологическую эволюцию. С середины ХХ в.

в связи с научно-технической революцией усилилась прикладная направленность экологии, параллельно и теоретическая, связанная с изучением экосистем, биосферы, цепей питания, круговорота веществ, глобального загрязнения ОС, системного анализа и управления как средой обитания, так и деятельностью человека.

Современная экология – междисциплинарная область, развивающаяся на стыке биологии, естественных (математика, физика, химия, науке о Земле, инженерные отрасли, информатика) и социальных (экономика, политика, социология, этика, право) наук. Например, Николай Федорович Реймерс (1931-1993) систематизировал и обобщил концепции экологии, разработал социально-экономические и другие прикладные ее аспекты. Н.Н.

Моисеев разработал основы математической экологии. Российский академик Шварц – один из создателей экологии человека. Среди зарубежных ученых значительный вклад внесли американские экологи Ю. Одум, Б. Коммонер.

В последние годы возросло внимание к вопросам природопользования, основы которого заложены советским ученым Н.Ф. Реймерсом.

Процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знаний и практики получил название экологизации. Экология превратилась из частного раздела биологии в обширный, еще формирующийся комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин, который Н.Ф. Реймерс (1992) назвал «большой экологией».

«Большая экология» состоит из экологии общей – науке о закономерностях взаимоотношений организмов и их сообществ со средой. Ее ядро – теоретическая экология, математическое моделирование экосистем и процессов, био- и геоэкология, которые включают экологию особей как представителей определенных видов (аутэкология), популяций (популяционная или демэкология), многовидовых сообществ, биоценозов (синэкология), экологических систем (биогеоценология), учение о биосфере (глобальная экология) и др.

Экология социальная – наука о взаимоотношениях в системе «общество-природа», т.е. связей общественных структур (семья, общественные группы) с природной и социальной средой их окружения. Она изучает пути оптимизации взаимоотношения человека со средой, основы рационального природопользования, экологические факторы цивилизации, человеческие популяции, демографию, формирование рас и наций. С ней тесно связана экология человека, задачей которой является изучение взаимодействий человека как индивида (биологической особи) и личности (социального субъекта) с окружающей его природной и социальной средой.

Экология прикладная – большой комплекс дисциплин, который изучает, создает и контролирует соответствие требованиям к нормальной среде существования человека и природных экосистем. Она формирует экологические критерии экономики, исследует механизмы антропогенных воздействий на природу, окружающую человека среду, следит за качеством этой среды, обосновывает нормативы использования природных ресурсов, осуществляет экологическую регламентацию хозяйственной деятельности, контролирует экологическое соответствие различных планов и проектов, разрабатывает технические средства охраны окружающей среды и восстановления нарушенных природных систем. Выделяют инженерную экологию (экологические нормы и средства разных производств, транспорта), с.-х. экологию (агроэкология, животноводство), биоресурсная и промысловая экология (разрабатывает методы восстановления, обогащения биоресурсов, создает заповедники), урбоэкология (изучает среду обитания людей в жилищах, городах), медицинская экология (условия возникновения, развития болезней, обусловленных природными и техногенными воздействиями среды), рекреационная экология (отдых и оздоровление людей).

Экологизации подверглись многие науки и сферы практической деятельности. Экология занимает все более лидирующее положение в современной науке и способствует синтезу фундаментальных знаний о природе, человеке, обществе.

В настоящее время еще сохраняется два разных подхода к проблеме взаимоотношений человека и природы. Подход антропоцентрический (технологический) – когда правила устанавливает сам человек, который противостоит природе. Он характерен политикам, экономистам, инженерам, собственникам. Подход экоцентрический рассматривает человека как биологический вид, который подчиняется экологическим законам и принимает условия природы. Очевидно, что человек – часть природы.

Сторонники этого подхода: биологи, экологи, философы, аналитики.

Экологические проблемы или ситуации, бедствия, кризисы, катастрофы, коллапс – это разной степени изменение биосферы, ее частей на значительном пространстве, сопровождающееся превращением природной среды в новое качество. Кризисы обусловлены природными явлениями (ледниковый период) или антропогенными воздействиями в результате деятельности человека.

Современный экологический кризис начался 30-50 лет назад, носит глобальный характер, обусловлен антропогенными факторами воздействия в результате демографического взрыва и создает ряд проблем.

1. Демографическая, обусловленная резким ростом «взрывом»

народонаселения (с 2 до 7 млрд. человек за последние 100 лет) или депопуляцией некоторых народов РФ, Германии и др. стран Европы.

2. Изменение климата планеты, наличие «парникового эффекта» за счет изменения теплового баланса земли в результате выбросов в атмосферу углекислого газа, водяных паров, углеводородов, создание гигантских водохранилищ. За последние 100 лет среднегодовая температура Земли повысилась на 0,3-0,6 оС. Опасным считается выброс 15-20 млрд. т/год СО2, образующейся в результате сжигания органического топлива.

3. Опустынивание – разрушение природных экосистем до состояния, когда они теряют способность саморегулирования и самовосстановления (регион Аральского моря, Чернобыля. По данным космических съемок в г. процессами опустынивания затронуто около 34 % территории Азии, в частности Казахстана, Средней Азии. Опустыниванию способствует три фактора: разрушение почвы, вынос химических элементов урожаем, вторичное засоление почв при поливном земледелии и плюс к этому изменение климата и его засушливость.

4. Исчезновение лесов ведет к дисбалансу газов в атмосфере, сокращению концентрации кислорода, снижению защитных функций леса относительно почвы, воды, воздуха от ЗВ. Существенно уничтожены леса Европы, Африки, большинства Российских центральных областей, Сибири.

На их место приходят примитивные болота, степи, пустыни.

5. Нарушение биоразнообразия в результате варварской эксплуатации биоресурсов во все времена. За последние 300 лет на Земле полностью исчезло около 600 видов живых организмов (384 вида растений, 2-3 вида рыб, 113 видов птиц, 83 вида млекопитающих). В то же время отмечается массовое размножение отдельных видов организмов (антропогенное эвтрофирование), что ведет к увеличению видового однообразия на планете.

6. Проблема озонового слоя или «озоновых дыр» заключается в общем и местном (над полюсами, отдельными участками суши) разрушении биосферного озонового слоя в результате распада молекул кислорода под действием УФ-излучения в присутствии загрязняющих веществ, особенно галоген- (хлорфтор)углеводородов. Озон защищает живые организмы от жесткого УФ-излучения. Уменьшение концентрации озона на 1 % ведет к увеличению заболеваемости раком кожи на 5-7 %.

7. Кислотные «дожди», туман, снег создают повышенную