МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГЕОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Декан геолого-географического

факультета

_ Г.М. Татьянин “”_ 2012 г.

Экология Рабочая программа Специальность 130301 – Геологическая съемка, поиски и разведка полезных ископаемых Квалификация: Горный инженер Форма обучения: заочная Томск - 2012 Одобрено кафедрой палеонтологии и исторической геологии Протокол № _ от «» 2012 г.

Зав. кафедрой, профессор В.М. Подобина Рекомендовано методической комиссией геолого-географического факультета Председатель комиссии, доцент _ Н.И. Савина Протокол № от «_» 2012 г.

Рабочая программа по курсу “Экология” составлена на основе требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 650100 – Прикладная геология, специальность 080100 (130301) – Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых (квалификация: горный инженер), утвержденного 3 марта 2000 г.

Общий объем курса 70 часов. Из них: лекции – 10 часов, семинары - часа, самостоятельная работа студентов – 56 часов. Экзамен на третьем курсе.

Составители:

Савина Наталья Ивановна – кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры палеонтологии и исторической геологии.

Шпанский Андрей Валерьевич – кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры палеонтологии и исторической геологии.

Рецензент: канд. геол.-мин. наук, доцент кафедры природопользования ГГФ, Ананьев Владимир Анатольевич

I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Целью курса “Общая экология” является получение правильного восприятия экологических проблем различного уровня (от локальных до глобальных), использование экологических знаний в жизни и профессиональной деятельности.

Задачей курса “Общая экология” является знакомство студентов с закономерностями организации жизни на Земле, с основными законами взаимодействия живых организмов, включая человека, с окружающей их природной средой, с основами рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозированием изменений природы под влиянием деятельности человека;

формирование современного экологического мировоззрения.

Место курса Входит в блок общих математических и естественнонаучных дисциплин, закладывает основы фундаментальных знаний в области наук о Земле.

Требования к уровню освоения курса сводится к следующему.

Студент должен знать:

- объем и структуру современной биосферы, строение и функционирование экосистем, взаимодействие различных биосферных процессов;

- место и роль живых организмов в эволюции планета Земля;

- воздействие техногенеза на состояние природной среды и здоровье человека на локальном и глобальном уровнях;

- принципы равновесного природопользования и важность профессиональной ответственности в сохранении природной среды и биологического разнообразия;

- основы экологического права и международного сотрудничества в области окружающей среды.

Студент должен уметь:

правильно анализировать особенности состава, строения и функционирования конкретных экосистем Земли, в том числе в условиях техногенного воздействия на них; применять знания в профессиональной деятельности.

Статус дисциплины: общие математические и естественно-научные дисциплины.

II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Введение Предмет и объекты изучения экологии. Место экологии в системе научных знаний.

Экология – наука об окружающей среде, взаимодействии ее с человеком и рациональном использовании природных ресурсов. История развития науки и ее задачи.

Методы экологических исследований. Полевые, лабораторные и экспериментальные исследования. Математические методы и моделирование.

Понятие «мониторинг».

Объекты экологического анализа: живые организмы и их сообщества (растения, животные, человек), природная или окружающая среда и ее компоненты (атмосфера, гидросфера, литосфера, рельеф, почвы), экологические системы. Основные критерии оценки экологического состояния окружающей среды.

1. Аутэкология 1.1. Общие сведения об экологических факторах Понятие о среде обитания и экологическом факторе. Изучение ограничивающих факторов. Закон минимума Либиха и закон толерантности Шелфорда.

1.2. Классификация экологических факторов Абиотические факторы наземной среды. Климатические факторы: поступающая от Солнца лучистая энергия; освещенность земной поверхности;

влажность атмосферного воздуха; осадки; газовый состав атмосферы; температура на поверхности земного шара; движение воздушных масс (ветер);

давление атмосферы. Абиотические факторы почвенного покрова (эдафические факторы): сложение и структура почвы; аэрация; соленость; водородный показатель (рН).

Абиотические факторы водной среды. Физические свойства воды.

Мутность. Растворенные вещества: газы, минеральные соли, действие солености и концентрации водородных ионов на живые организмы.

Биотические факторы. Гомотипические реакции: групповой эффект, массовый эффект, внутривидовая конкуренция. Гетеротипические реакции:

нейтрализм, альтруизм, конкуренция, мутуализм, сотрудничество, комменсализм, аменсализм, паразитизм, хищничество.

Понятие об экологической нише, жизненной форме.

1.3. Адаптация живых организмов к экологическим факторам Формы и особенности адаптаций. Морфологические адаптации. Физиологические адаптации. Поведенческие (этологические) адаптации.

2. Динамика популяций Популяция, ее структура и динамика Определение и состав популяций. Плотность и численность популяций. Закономерности динамики популяций. Методы оценки плотности популяции: прямой подсчет; метод отлова и вторичного отлова; определение плотности популяций с помощью выборочного метода (в наземной среде; в пресных водах; в морской воде); косвенные методы.

3. Синэкология 3.1. Понятие биоценоза и экосистемы Различные типы объединений. Общественные группировки: сообщества. Группировки необщественного характера: скопления, биоценозы. Классификация биоценозов. Основные сообщества, биомы, ассоциации, синузии.

Краевой эффект. Понятие экотона. Гомеостаз и сукцессия экологической системы.

3.2. Энергия в экологических системах (биогеоценозах) и их продуктивность. Синтез первичного органического вещества. Понятие о трофической цепи. Трофическая структура: автотрофы и гетеротрофы. Продуценты, консументы, гетеротрофы. Пищевые цепи и сети. Экологические пирамиды.

Принцип потока энергии и круговорота веществ.

3.3. Помехи в экосистемах.

Естественные помехи. Деятельность человека как источник помех.

Масштабы антропогенного воздействия на природу.

3.4. Основные законы экологии.

4. Биосфера – глобальная экосистема 4.1. Понятие о биосфере.

Биосфера Земли – единая динамическая система, управляемая жизнью.

Термин «биосфера» – Э. Зюсс, Ж.-Б. Ламарк, А. Гумбольдт, В.В. Докучаев, В.И. Вернадский. Биосфера – саморегулирующаяся система. Биомасса биосферы. Непрерывность развития органического мира Земли. Мозаичность строения биосферы. Замкнутость и взаимосвязь экосистем на примере биосферного круговорота О, С, Са и т.д. (биогеохимические циклы). Границы биосферы.

4.2. Состав и строение биосферы Живое и косное вещество биосферы. Биогенное и биокосное вещество.

Распределение живого вещества в экосистемах биосферы Земли и его следы в геологической истории. «Всюдность» жизни. Жизненные пленки и сгущения жизни. Апвеллинговое и абиссальное рифтовое сгущения жизни – представители одних из древнейших экосистем, существовавших на нашей планете. Залежи морских фосфоритов, горючих сланцев и кремнистых толщ – свидетельства апвеллинга в мезозое и палеозое. Зоны разрежения живого вещества.

4.3. Функции живого вещества в биосфере Две основные формы геологической деятельности живого вещества:

химическая (биохимическая) и механическая.

Функции живого вещества в биосфере: энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная.

4.4. Эволюция биосферы.

Главные этапы развития биосферы: проблематичный этап анаэробной энергетики биосферы; этап прокариотной энергетики; появление эукариот;

возникновение и развитие процесса биоминерализации (появление скелета);

заселение суши растениями и животными; появление покрытосеменных растений; возникновение и развитие человечества (ноосферы). Экогенез и экогенетическая экспансия.

4.5. Глобальные экологические кризисы.

Признаки глобального экологического кризиса. Проблема вымирания больших групп организмов: на границе кембрия и ордовика; ордовика и силура; франа и фамена; перми и триаса; средняя-поздняя юра (у позвоночных);

мела и палеогена, плейстоцена и голоцена.

5. Техногенное загрязнение среды 5.1. Техногенные эмиссии и воздействия Классификация техногенных воздействий. Количественная оценка глобального загрязнения. Источники техногенных эмиссий. Распространение загрязнителей.

5.2. Загрязнение атмосферы Состав, количество и опасность аэрополютантов. Техногенные окислы серы и азота в атмосфере. Кислотные осадки. Нарушение озонового слоя.

Парниковый эффект и изменения климата.

5.3. Загрязнение природных вод Состав, количество и опасность гидрополютантов. Загрязнение вод России. Загрязнение морей. Самоочищение и эвтрофикация водоемов.

5.4. Загрязнение земли.

Твердые и опасные отходы: количественные характеристики. Отходы производства и потребления. Тяжелые металлы. Пестициды. Особо опасные токсиканты.

5.5. Радиационное загрязнение.

Техногенные добавки к радиационному фону. Радиационная обстановка на территории России и стран СНГ.

5.6. Физическое волновое загрязнение среды.

Вибрация. Акустические воздействия. Электромагнитные воздействия.

6. Природопользование и проблемы его рационализации 6.1. Природные ресурсы и виды их использования Понятие и виды природопользования. История взаимоотношений и прогнозы будущего развития. Природные ресурсы и их классификация.

6.2. Аспекты рационализации природопользования Качество окружающей среды и здоровье человека. Переход к безотходным технологиям. Энергетика и природопользование. Научнотехнический аспект. Экономика и экология. Экономическая эффективность рационализации природопользования. Юридический и международный аспекты. Заповедный аспект. Эстетический и воспитательный аспекты. Региональный аспект.

6.3. Управление в природопользовании Виды управления в природопользовании. Моделирование и экспертиза в природопользовании. Организационные основы управления природопользованием. Государственное регулирование природопользования и охраны окружающей среды в России. Природоохранное законодательство, нормативное обеспечение, экологическая политика, экономическое регулирование, экологический мониторинг и экологические экспертизы, оценка воздействия на окружающую среду.

7. Глобальные проблемы человечества Стратегия устойчивого развития. Идея ноосферы. Глобальные экологические проблемы.

8. Контрольная работа 8.1. Рекомендации к написанию контрольной работы Цель работы: самостоятельное изучение конкретной или общей экологической проблемы или научного направления исследований.

Во Введении должны быть сформулированы либо научное направление в области экологии, либо конкретная экологическая проблема, обсуждению которой посвящена данная контрольная работа. В Заключении приводятся предложения по направлениям дальнейших исследований или возможные пути решения имеющейся проблемы. Использованная при написании контрольной работы литература должна быть «новой» и отражать современное состояние рассматриваемой проблемы. Данные из статей и монографий, опубликованных до 2000 года, можно использовать только в качестве сравнительного материала. Содержание контрольной работы должно раскрывать обозначенную тему.

8.2. Оформление контрольной работы Работа выполняется в машинописном или рукописном варианте по самостоятельно выбранной теме. Объем работы в машинописном варианте должен составлять 15-20 страниц, в рукописном – не более 30 страниц. Предпочтительный шрифт 12, одинарный интервал, поля – справа 1,5 см, сверху и снизу 2 см, слева 3 см. Абзацный отступ 1 см.

Страницы нумеруются, кроме титульной. Текст работы должен содержать: Введение, Основную часть, Заключение, Список использованной литературы (если необходимо: приложения). Лист с Содержанием предпочтительнее помещать в начале работы.

Работа должна быть структурирована, т.е. разбита на главы. Главы нумеруются порядковыми номерами (1., 2., 5.), разделы глав порядковыми номерами в пределах глав (1.1., 3.3.).

Текстовые иллюстрации и таблицы нумеруются порядковыми номерами и подписываются: Рисунок 1. или Таблица 1. Подпись должна содержать ссылку на литературный источник или владельца. В тексте на каждый рисунок или таблицу должна быть ссылка (Рисунок 1 или Таблица 1). Размещение рисунков и таблиц делается по возможности сразу после первой ссылки на них. В случае если имеется серийный графический, картографический или табличный материал, то его можно располагать в конце работы в виде приложений. Приложения соответственно нумеруются порядковыми номерами, подписываются и указываются в Содержании.

Список литературы формируется в алфавитном порядке (может быть дополнительно пронумерован). Литература на иностранных языках помещается в конце списка и расставляется в алфавитном порядке. Обязательно указываются: Фамилия автора (авторов), инициалы, название публикации, название сборника или журнала, город издания и издательство (для книг), год, том, номер, выпуск, страницы (для статей в виде интервалов). Например:

Голубев Г.Н. Геоэкология. М.: Аспект Пресс, 2006. 288 с.

Эпенселлер Т., Эссик П. По следам пропавшего углерода // National Geographic. 2004. № 2. С. 60-85. (WWW.national-geographic.ru).

Ссылки на литературу делаются двумя способами: в квадратных скобках на порядковый номер в списке литературы [1, 4], либо на фамилию автора с указанием года издания в круглых скобках (Голубев, 2006; Эпенселлер, Эссик, 2004).

8.3 Рекомендуемые темы контрольных работ 1. Основные экологические проблемы Томской области (или других областей, городов).

2. Экологическое гигиеническое нормирование. Питьевая вода в вашем городе.

3. Экологическое право. Современное состояние вопроса.

4. Экологический мониторинг (на примере конкретных территорий).

5. Абиотические факторы, влияющие на распределение морского бентоса.

6. Климат: прошлое, настоящее и будущее.

7. Загрязнение Мирового океана. Современное состояние вопроса.

8. Экологические стратегии. Проблемы и пути выхода из экологического кризиса, предлагаемые ведущими учеными современности.

9. Экологические факторы наземной среды (один из них) и адаптация живых организмов к ним.

10. Снег, как один из главных лимитирующих факторов в распределении крупных млекопитающих в северной Евразии.

11. Геологические процессы, как абиотические факторы окружающей среды.

12. Техногенное загрязнение Земли: тяжелые металлы или пестициды или особо опасные токсиканты.

13. Эволюция понятия «экология», ее современная интергративность и мировоззренческий характер.

14. Экосистемы, их энергия и продуктивность.

15. Состав и строение биосферы. Современное состояние вопроса.

16. Работа и функции живого вещества в биосфере (по В.И. Вернадскому, 1965, 1967).

17. Классификация и характеристика природных ресурсов Земли.

18. Биотопливо: в России и зарубежом, плюсы и минусы.

19. Проекты глобального и регионального землепереустройства: успехи и катастрофы (можно на примере междуречья, каракумского канала, переброски рек в Северной Америке, Индии, Китае, Западной Сибири, берингийская дамба, Западно-Сибирское море).

20. Влияние состояния окружающей среды на здоровье людей (на примере конкретной территории).

21. Наноматериалы и экологическая безопасность.

22. Болота как экологическая система и климатообразующий фактор.

23. Многолетняя мерзлота как биогеоценоз, условия существования, динамика состояния и последствия изменения.

9. Перечень вопросов к экзамену 1. Определение экологии. Экология как биологическая наука, прикладная дисциплина и мировоззрение.

2. Растения, как объект экологии. Природные условия и экология растений (влияние света, температуры, водообеспечение, минеральное питание, рельеф, биотические факторы).

3. Животные, как объект экологии. Природные условия и экология животных. Критерии экологического состояния видов животных.

4. Человек, как объект экологии. Оптимальные условия для жизни человека. ПДК, ПДУ.

5. Природная или окружающая среда, ее компоненты (атмосфера, гидросфера, литосфера, рельеф, почвы).

6. Закон минимума. Понятие о лимитирующем факторе и экологической валентности.

7. Классификация экологических факторов. Климатические факторы.

8. Абиотические факторы почвенного покрова.

9. Абиотические факторы водной среды.

10. Биотические факторы (трофические, топические, фабрические, форические).

11. Понятие об экологической нише, жизненной форме.

12. Адаптация живых организмов к экологическим факторам. Формы и особенности адаптаций.

13. Популяция, определение, ее структура, численность и динамика.

Методы оценки плотности популяции.

14. Понятия биоценоза, биотопа и экосистемы (скопления, сообщества и биоценозы). Классификация биоценозов. Понятие экотона.

15. Энергия в экосистемах и их продуктивность. Понятие о трофической цепи (продуценты, консументы, редуценты).

16. Гомеостаз и сукцессия экосистемы.

17. Биосфера Земли - единая динамическая система, управляемая жизнью. Границы биосферы.

18. Состав и строение биосферы (по В.И. Вернадскому). Живое и косное вещество биосферы.

19. Распределение живого вещества в экосистемах биосферы Земли и его следы в геологической истории (жизненные пленки и сгущения жизни и др.).

20. Работа живого вещества в биосфере. Две основные формы геологической деятельности живого вещества: химическая и механическая.

21. Функции живого вещества в биосфере (энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная).

22. Главные этапы развития биосферы.

23. Основные законы экологии.

24. Загрязнение атмосферы. Состав, количество и опасность аэрополютантов.

25. Укажите основные отличия антропогенных и естественных экосистем.

26. Без каких составных частей невозможно существование экосистемы?

27. Почему мы говорим о «потоке», а не о «круговороте» энергии в экосистемах?

28. Что такое закон «бумеранга»?

29. В чем состоит экологическая опасность сведения лесов?

30. Какие ресурсы используют для жизни зеленые растения?

31. В чем состоят главные опасности физических волновых загрязнений окружающей человека среды?

32. Дайте определение понятию «биотоп».

33. В чем состоит роль редуцентов в экосистемах и кто ее выполняет?

34. Назовите основные динамические характеристики популяций.

35. Какие из химических элементов водной среды могут служить ограничивающими факторами в фотосинтезе и почему?

36. Что такое «гомеостаз экосистемы»?

37. Приведите классификацию полютантов (по физико-химической природе, продолжительности воздействия, степени опасности и т.д.).

38. Что такое фотохимический смог?

39. Перечислите основные источники радиационного загрязнения биосферы.

40. Перечислите типы экологических взаимоотношений популяций.

41. Роль продуцентов и консументов в экосистемах.

42. Являются ли синонимами понятия «Экологическая ниша» и «Местообитание»?

43. Техногенные окислы серы и азота в атмосфере. Кислотные осадки.

44. Понятие экологической толерантности.

45. Какие токсические вещества содержатся в газовых выбросах промышленных предприятий?

46. Реакция геологической среды на антропогенные воздействия (рельеф).

47. Структура современной экологии.

48. Причины возникновения и результаты воздействия «парникового эффекта».

49. Нарушение озонового слоя. Охарактеризуйте вероятные причины и опасность этого явления.

50. Состав, количество и опасность гидрополютантов.

51. Загрязнение земли: твердые и опасные отходы (количественные характеристики).

52. Стратегия устойчивого развития.

53. Глобальные экологические проблемы человечества.

54. Геологические процессы, как абиотические факторы окружающей среды.

III. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ КУРСА ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ

экспериментальные); объекты экологического анализа: растения, животные, человек ция экологических факторов. Лимитирующие факторы и законы.

ляции (структура, динамика). Биоценоз и экосистемы. Понятие о трофической цепи. Помехи в экосистемах став и строение. Распределение живого вещества в экосистемах биосферы Земли. Функции живого вещества. Эволюция биосферы. Глобальные экологические кризисы кация и количественная характеристика.

Аспекты рационального природопользования.

Научно-технический прогресс и природопользование сотрудничество. Стратегия устойчивого развития. Глобальные экологические проблемы человечества

IV. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА

1. Рекомендуемая литература (основная) Коробкин В.И. Экология. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2005; 2009; 2010.

Коробкин В.И. Экология в вопросах и ответах. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2009.

– 378 с.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. – 576 с.; 2003; 2005.

Природопользование: Учебник / Под ред. проф. Арустамова. – М.: Изд-во Дом «Дашков и К», 1999. – 252 с.

Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990. – 639 с.

Шилов И.А. Экология. – М.: Высшая школа, 1997; 2001.

2. Рекомендуемая литература (дополнительная) Арский Ю.М., Данилов-Данильян В.И., Залиханов М.Ч., Кондратьев К.Я. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? Учебное пособие. – М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. – 330с.

Биотические события на основных рубежах фанерозоя / Под ред. В.В. Меннера.

– М.: Изд-во МГУ, 1989.

Биосфера: эволюция, пространство, время. Биогеографические очерки. – М.:

Прогресс, 1988.

Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учебное пособие. – СПб.: ДЕАН, 1999. – 219 с.

Будыко М.И. Глобальная экология. – М.: Мысль, 1977.

Быков Б.А. Экологический словарь. – А.-А.: Наука, 1989.

Вернадский В.И. Биосфера. – М.: Прогресс, 1967. – 376 с.

Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. – М.:

Наука, 1965.

Вишнякова С.М., Вишняков Г.А., Алешукин В.И., Бочарова Н.Г. Экология и охрана окружающей среды: Толковый терминологический словарь / Общ. Ред. С.М.

Вишнякова. – М.: Изд. дом «Всемирный Следопыт», 1998. – 479 с.

География и мониторинг биоразнообразия – М.: Изд-во НУМЦ, 2002. – 432 с.

Георгиевский А.Б. Эволюция адаптаций (историко-методологическое исследование). – Л.: Наука, 1989.

Гиляров А.М. Популяционная экология. – М.: Изд-во МГУ, 1990.

Голубев Г.Н. Геоэкология. 2-е изд. испр. и доп. – М.: Аспект Пресс, 2006. – 288 с.

Лапо А.В. Следы былых биосфер. – М.: Знание, 1987.

Мананков А.В. Экология: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского ЦНТИ, 2003. – 142 с.

Москвитина Н.С. Организм и среда. Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТГУ, 2001. – 82 с.

Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. 5-е изд. – М.:

Дрофа, 2006. – 622 с.

Парначев В.П. Краткий словарь геоэкологических терминов и понятий: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского ЦНТИ, 2006. – 61 с.

Примак Р.Б. Основы сохранения биоразнообразия. – М.: Изд-во НУМЦ, 2002. – 256 с.

Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем (под ред.

Ю.А. Израэля). Т.1-6. – Л., 1975-1983.

Пузаченко Ю.Г. Основы общей экологии. Часть 1. Курс лекций. – М.: Изд-во Российского открытого университета, 1995. – 152 с.

Развитие идей В.И. Вернадского в геологических науках. – М.: Наука, 1991.

(Статьи А.А. Ярошевского и А.И. Перельмана).

Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). – М.:

Журнал «Россия Молодая», 1994. – 367 с.

Современные геологические проблемы учения В.И. Вернадского о биосфере. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1990. (Статьи Ю.П. Казанского и Н.Н. Верзилина).

Сохранение и восстановление биоразнообразия. – М.: НУМЦ, 2002. – 286 с.

Социально-экономические и правовые основы сохранения биоразнообразия. – М.: НУМЦ, 2002. – 420 с.

Эволюция и биоценотические кризисы. – М.: Наука, 1987.

Экологический энциклопедический словарь. – М.: Изд-кий Дом «Ноосфера», 1999. – 930 с.

Яншин А.Л., Мелуа А.И. Недра – летопись биосферы. – М.: Недра, 1990. – 159 с.

Язиков Е.Г., Шатилов А.Ю. Геоэкологический мониторинг: Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 276 с.