ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ОПД.Ф.04 УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
020801 (013100) ЭКОЛОГИЯ
КВАЛИФИКАЦИЯ: ЭКОЛОГ
Утверждено на заседании кафедры Утверждено на заседании Совета
Экологии и естествознания естественно- естественно-географического факультета географического факультета (протокол №4 от 19 декабря 2006 г.) (протокол №5 от 06 декабря 2006 г.) Председатель совета Зав. кафедрой В.А.Подковыров Л.И. Копылова 1
I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Место дисциплины Дисциплина «Учение о биосфере» входит в состав федерального компонента OПД. Общепрофессиональные дисциплины ГОС ВПО по специальности 020801 экология (Москва, 2005).Изучение дисциплины базируется на знании физики, химии, биологии, географии, астрономии, экологии, поэтому теоретические положения «Учения о биосфере» разрабатывались с учетом знаний и умений, полученных в процессе обучения вышеперечисленным дисциплинам. Освоение дисциплины тесно связано с концепциями современного естествознания, глобальной экологией, учением о гидросфере и атмосфере, региональной экологией, экологией человека и организмов и т.д.
Взаимоотношения человека и природы носят сложный и порой противоречивый характер, поэтому нуждаются в тщательном изучении. В настоящее время противоречия между ограниченными ресурсами и размерами Земли и неограниченными потребностями человечества привели к глобальным экологическим проблемам, требующим незамедлительного разрешения. По мнению В.И.Вернадского, «биосфера начинает все сильнее и глубже меняться под влиянием научной мысли». Эту измененную и преобразованную научной человеческой мыслью биосферу Земли Вернадский назвал «ноосферой».
«Учение о биосфере» В.И.Вернадского явилось закономерным этапом развития наук XX века и служит в настоящее время научным фундаментом в разработке ряда современных глобальных проблем.
В. И. Вернадский разработал учение о биосфере - оболочке Земли, населенной живыми организмами. Он распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду их обитания. Вернадский выявил геологическую роль живых организмов и показал, что их деятельность представляет собой важнейший фактор преобразования минеральных оболочек Земли.
Эволюция биосферы протекала под действием трех взаимосвязанными между собой групп факторов: развитием планеты как космического тела и протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.
В.И.Вернадский считал, что влияние научной мысли и человеческого труда обусловило переход биосферы в новое состояние – ноосферу (сферу разума).
В предлагаемом курсе предполагается изучить предпосылки и истоки учения В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере. Космические предпосылки формирования Земли и биосферы. Возникновение, состав, строение, эволюция и организованность биосферы. Особое внимание уделено живому веществу биосферы, его функции и свойствам. Рассматриваются биогеохимические круговороты вещества и потоки энергии как основной механизм поддержания организованности и устойчивости биосферы, общие географические закономерности в пределах биосферы, продуктивность экосистем, биогеохимическая деятельность человека и ее геологическая роль. Масштабы воздействия человека на природу. Ноосфера как сфера разума.
Программа составлена в соответствии с ГОС ВПО по дисциплине ОПД.Ф.04 «Учение о биосфере»: Биосферная концепция В.И.Вернадского;
пределы биосферы; источники биосферных представлений; организованность биосферы; эволюция биосферы; биогенный круговорот элементов;
биогеохимические циклы; понятие о ноосфере.
Цель: углубить и систематизировать знания о возникновении, строении, эволюции и современном состоянии биосферы Земли.
Задачи:
- ознакомить с основным понятийным аппаратом дисциплины;
- вооружить основными приемами работы с учебным материалом;
- научить применять теоретические знания на практике;
- сформировать представление о единстве всего живого и неживого, и невозможности выживания человечества без сохранения биосферы.
Принципы отбора содержания и организации учебного материала Отбор материала произведен в соответствии с Государственным стандартом высшего профессионального образования по дисциплине «Учение о биосфере». Программа курса построена на основе структурно-логического подхода к определению места дисциплины в системе биологических дисциплин, с учетом межпредметных связей и выделением наиболее важных проблем, необходимых для изучения наук естественнонаучного цикла.
Программа строится на следующих принципах:
-научности - соответствие содержания образования уровню современной науки;
-доступности – соответствии излагаемого материала уровню подготовки студентов;
-системности – осознание места изучаемого вопроса в общей системе знаний;
-преемственности и согласованности, -целостности – учет специфики каждого раздела дисциплины и их взаимосвязь;
-связи теории с практикой;
-элективности, заключающейся в обеспечении возможности выбора и идивидуального пути профессионального самостановления;
- модульности – укрупнения дидактических единиц.
Требования к освоению содержания дисциплины Студент, прослушавший курс лекций по дисциплине «Учение о биосфере»
должен:
знать:
- происхождение, строение, эволюцию Солнечной системы, Земли и - основные составляющие энергетического баланса биосферы;
- основные факторы, определяющие устойчивость биосферы, - о геохимической роли живого вещества, как биотической компоненты - основные закономерности эволюции биосферы в прошлом уметь:
- описать биогеохимические процессы в биосферных циклах важнейших химических элементов;
- предсказать возможные изменения биосферы в будущем, - находить выход из сложных экологических ситуаций, владеть:
- основными чертами кризисных экологических ситуаций и уметь их предсказывать, - основными навыками расчета энергетического и радиационного балансов биосферы Земли, - теоретическими основами дисциплины Входной контроль – тестирование.
Текущий контроль:
В ходе текущей аттестации оценивается качество освоения содержания конкретных разделов. Для этого используются разнообразные формы текущей аттестации: выступления на практических занятиях с докладами и сообщениями, выполнение письменных контрольных работ, проведение тестирования на знание основных понятий курса, защита рефератов, студенческие конференции Рубежный контроль: проводится между модулями - тестирование, собеседование, обобщающие индивидуальные работы.
Промежуточный контроль: зачет (3 семестр) Итоговый контроль: экзамен (4семестр) № Название модуля п/п (раздела, темы) предпосылки формирования Солнечной системы и ка биосферы биосферы энергии в биосфере.
пределах биосферы эволюция и будущее биосферы
II. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Модуль 1. Космические предпосылки формирования Земли и Место Земли во Вселенной. Модели Вселенной.Представления о Вселенной античных ученых. Гелиоцентрическая модель Коперника. Вселенная Ньютона. Модели Вселенной А. Эйнштейна. Три модели Вселенной А. Фридмана. Теория Большого Взрыва. Инфляционная Вселенная.
Будущее Вселенной.
Происхождение солнечной системы и планеты Земля Метеориты и астероиды. Их роль в определении химического состава Солнечной системы и возраста Земли. Планеты солнечной системы, состав, строение. Хронологическая последовательность событий в истории вещества Солнечной системы. Основные стадии формирования Солнечной системы.
Наиболее вероятный путь образования планет.
Фигура, строение и физические поля Земли.
Возраст Земли. Фигура Земли. Основные формы движения. Внутреннее строение Земли. Физические поля Земли. Гравитационное поле, его основные функции. Магнитное поле, строение, происхождение, основные функции.
Модуль 2. Общая характеристика биосферы Биосфера.
Понятие биосферы. Состав, границы, возраст, основные факторы, обусловившие ее происхождение. Основные свойства и функции.
Атмосфера.
Определение атмосферы. Состав, основные компоненты атмосферы.
Происхождение основных компонентов атмосферы. Роль озонового слоя в функционировании биосферы. Парниковый эффект. Роль атмосферы в функционировании биосферы.
Гидросфера.
Понятие гидросферы. Состав и происхождение. Основные компоненты морских и речных вод. Источники основных компонентов гидросферы. Роль гидросферы в функционировании биосферы.
Земная кора.
Понятие литосферы и земной коры. Происхождение, состав, строение.
Глобальный круговорот вещества. Почва. Состав, строение, происхождение.
Роль почвы в функционировании биосферы.
Живые организмы.
Определение Вернадского живого вещества биосферы. Основные компоненты, входящие в состав живых организмов. Роль живых организмов в функционировании биосферы.
Модуль 3. Живое вещество биосферы Состав, организация и классификация живого вещества биосферы.
Основные типы вещества, слагающего биосферу Земли по В.И.Вернадскому. Уровни организации живого вещества. Специфика свойств живого вещества. Биогеохимические функции живого вещества.
Классификация живого вещества по типу питания. Трофические уровни.
Передача энергии. Фотосинтез. Хемосинтез. Внеклеточная форма жизни.
Вирусы. Классификация клеточных форм жизни. Надцарства. Царства.
Подцарства.
Распределение живых организмов в Мировом океане.
Абиотические факторы водной среды. Основные экологические зоны Мирового океана. Три основные экологические группы органической жизни в океане. Сообщества морских организмов, связанные с поверхностной пленкой воды. Круговорот жизни в океане. Горизонтальная зональность в распределении живого вещества океана. Биомасса и продуктивность океана. Распределение биомассы зоопланктона по географическим поясам.
Распределение живых организмов на материках.
Экологические факторы, оказывающие существенное влияние распределение живого вещества на материках: абиотические, биотические, антропогенные. Основные жизненные формы растений. Зональность распределения живого вещества на суше. Биологическая продуктивность различных фитоценозов земного шара. Антропогенное воздействие. Краткая характеристика наземных экосистем. Вертикальная зональность сообществ живых организмов. Пресноводные экосистемы. Биоразнообразие как определяющий фактор устойчивости биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере.
Солнце – главный источник энергии в биосфере Составные части солнечного излучения: электромагнитное, корпускулярное. Распределение солнечной энергии в биосфере. Альбедо Земли.
Баланс энергии в биосфере.
Естественная радиоактивность материала Земли. Радиационный баланс биосферы. Энергетический баланс биосферы.
Модуль 5. Общие закономерности в пределах биосферы Круговорот вещества в биосфере.
Глобальный круговорот вещества. Круговорот воды. Биогеохимический круговорот. Круговорот углерода, кислорода, азота, серы, фосфора, кремния, алюминия, железа, кальция.
Важнейшие закономерности биосферы.
Законы целостности географической оболочки Земли, ритмичности, зональности и азональности, полярной асимметрии.
Модуль 6. Возникновение, эволюция и будущее биосферы.
Возникновение и эволюция биосферы.
Морфологические и геохимические следы существования организмов геологического прошлого. Космохимические данные. Химическая эволюция на ранних стадиях развития Солнечной системы. Переломные этапы в эволюции биосферы. Важнейшие закономерности эволюции органического мира.
Воздействие человека на биосферу.
Глобальные экологические проблемы. Изменение климата. Истощение озонового слоя. Загрязнение окружающей среды. Проблема чистой воды.
Проблемы городской среды. Проблемы загрязнения околоземного пространства. Потеря биоразнообразия. Обезлесение. Опустынивание.
Ноосфера – сфера разума.
Единство биосферы и человека. Наука как основной фактор ноосферы.
Задачи по созиданию ноосферы. Переход биосферы в ноосферу: прогноз и реальность.
Вселенная. Солнечная система. Земля. Биосфера. Биосферная концепция В.И. Вернадского. Пределы биосферы. Организованность биосферы. Ноосфера.
Атмосфера. Гидросфера. Литосфера. Почва. Живое вещества. Радиационный и энергетический баланс биосферы. Биогеохимический круговорот.
Географическая зональность и азональность. Полярная асимметрия.
Химическая эволюция. Биологическая эволюция. Экосистема. Экологические факторы. Глобальные экологические кризисы и катастрофы. Кислотные дожди.
Озоновые дыры. Парниковый эффект. Химическое, биологическое и радиоактивное загрязнение. Биологическое разнообразие.
III. ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Модуль 1. Космические предпосылки формирования солнечной системы и Земли Модуль 4. Преобразование энергии в биосфере Модуль 5. Общие закономерности в пределах биосферы Модуль 6. Возникновение, эволюция и будущее биосферы модуле:
IV. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина состоит из 7 модулей: 6 модулей учебных и 1 – итоговый (экзамен). Всего студент в процессе изучения дисциплины может набрать max – 700 баллов, min - 350 баллов; из них: 600 учебных баллов – max, 300 – min;кроме того, за экзамен он может получить от 50 до 100 баллов.
В процессе обучения студент оценивается помудульно. За аудиторную:
200-430 баллов и самостоятельную работу: 82-140 баллов; дополнительные баллы за СРС: 6-10.
Итоговая оценка выставляется как среднее арифметическое: качественная оценка за текущую работу и экзаменационная (си Приложение об АРС).
Цель контроля: диагностика уровня обученности студентов по дисциплине.
Виды контроля: промежуточный (зачет в 3 семестре) и итоговый (экзамен в семестре).
Вопросы для промежуточного контроля (зачет, 3 семестр) 1. Учение древности о строении и происхождении Вселенной (Демокрит, Аристарх Самосский, Аристотель) 2. Гелиоцентрическая модель Вселенной Коперника и Кеплера.
3. Вселенная в представлении Ньютона 4. Модель стационарной Вселенной А. Эйнштейна.
5. Три модели расширяющейся Вселенной А. Фридмана.
6. Теории Большого Взрыва.
7. Строение, размеры, возраст и перспективы Вселенной.
8. Солнечная система. Строение, происхождение, возраст.
9. Планета земля. Происхождение, строение, фигура, возраст.
10.Физические поля Земли и их защитные функции.
11.Материки. Гипотезы дрейфующих материков и тектоники литосферных 12.Биосфера. Понятие, свойства, функции, границы.
13.Определение биосферы по Вернадскому.
14.Основные типы вещества, слагающего биосферу Земли по В.И.
Вернадскому.
15.Атмосфера Земли. Строение, состав, происхождение, эволюция.
16.Озоновый слой. Происхождение, основные функции, роль в функционировании биосферы.
17.Углекислый газ атмосферы. Происхождение, функции. Парниковый 18.Роль атмосферы в функционировании биосферы.
19.Гидросфера Земли. Происхождение, состав. Глобальный гидрологический 20.Роль гидросферы в функционировании биосферы.
21.Литосфера. Земная кора. Почва. Строение, происхождение.
22.Роль почвы в функционировании биосферы.
23.Глобальный круговорот вещества.
24.Живое вещество биосферы по Вернадскому. Отличие живого от неживого.
25.Важнейшие свойства и биогеохимические функции живого вещества.
26.Роль живых организмов в изменении литосферы и атмосферы.
Вопросы к итоговому контролю (экзамен, 4 семестр) 1. Основные уровни организации живой материи и их общая характеристика.
2. Биосферная роль бактерий, растений, животных и грибов.
3. Горизонтальная и вертикальная зональность Мирового океана.
Абиотические факторы, определяющие распределение живого вещества в океане.
4. Две основные экологические зоны Мирового океана, с которыми связана вертикальная зональность распределения гидробионтов.
5. Три основные экологические группы Мирового океана: планктон, нектон и бенталь.
6. Круговорот жизни в Мировом океане.
7. Биомасса и биопродуктивность Мирового океана.
8. Жизнь морской поверхности 9. Прибрежная зона Мирового океана 10.Открытый океан 11.Глубоководные районы 12.Экологические факторы, определяющие распределение живого вещества на материках.
13.Горизонтальная и вертикальная зональность распределения живого вещества на материках.
14.Классификация растений по отношению к влаге, свету, кислотности.
15.Основные жизненные формы растений 16.Биологическая продуктивность основных фитоценозов земного шара 17.Вертикальная зональность сообществ живых организмов.
18.Пресноводные экосистемы.
19.Биоразнообразие как определяющий фактор устойчивости биогеохимических 20.циклов вещества и энергии в биосфере.
21.Основные источники радиационного и теплового режима атмосферы Земли.
22.Естественная радиоактивность материала Земли. Чем она обусловлена и каково ее влияние на биосферу Земли?
23.Схема распределение солнечной энергии в пределах биосферы Земли.
24.Парниковый эффект, принцип действия и источники его возникновения.
25.Основные уравнения радиационного и энергетического баланса.
26.Глобальный круговорот вещества. Основные источники энергии движения и перераспределения вещества биосферы.
27.Большой и малый круговороты воды в биосфере. Источники прихода и расхода вод земного шара.
28.Биогеохимический круговорот вещества и его отличие от глобального круговорота вещества.
29.Роль продуцентов, консументов и редуцентов в биогеохимическом круговороте вещества.
30.Круговорот наиболее типичных биофильных (углерод, кислород, азот, сера, фосфор, кальций) элементов в биосфере.
31.Основные закономерности в биосфере. Законы целостности географической оболочки земли, ритмичности, зональности и азональности, Периодический закон географической зональности, полярной асимметрии 32.Последовательность событий химической эволюции жизни.
33.Последовательность событий биологической эволюции и главные переломные моменты в эволюции органического мира.
34.Важнейшие закономерности эволюции органического мира.
35.Три главных этапа эволюции биосферы Земли.
36.Глобальные экологические проблемы 37.Ноосфера – сфера разума. Техносфера. Переход биосферы в ноосферу.
38.Глобальные прогнозы будущего биосферы.
V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература 1. Войткевич Г.В., Вронский В.А. Учение о биосфере. – Учебное пособие. Ростов-на-Дону, 2. Вернадский В.И. Биосфера. - М., 1975.3. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. - М., 1989.
4. Вернадский В.И. Живое вещество. - М., 1978.
5. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее 6. Биосфера /Пер.с англ. М., 7. Копылова Л.И. Введение в экологическую химию. - Иркутск: ИГПУ, Дополнительная литература 8. Агаджанян Н.А. Человек и биосфера (медико-биологические аспекты).- М., 9. Алексеев В.П. Очерки экологии человека: Уч. Пособие.- М., 1998.
10.Андерсон Дж.М. Экология и наука об окружающей среде: биосфера, экосистема, человек.- Л., 1985.
11.Бабаев А.Г., Дроздов Н.Н. и др. Пустыни. - М.,1986.
12.Биологические ресурсы Тихого океана. - М., 1986.
13.Биологические ритмы. /Пер.с англ. - М., 1984.
14.Богоров В.Г. Биологическая продуктивность океана и особенности ее географического распределения //Мировой океан. - М., 1970.
15.Букштынова А.Д., Горшев Б.И., Крылов Г.В. Леса. - М., 1982.
16.Вальтер Г. Растительность земного шара. Т.2 и 3. М., 1974-1975.
17.Виноградов М.Е. Эль-Ниньо разрушает экосистему прибрежных вод.- //Природа. 1975. №1. С.32- 18.Войткевич Г.В. Геологическая хронология Земли. - М., 19.Войткевич Г.В. Происхождение и развитие жизни на Земле. - М., 20.Войткевич Г.В. Основы теории происхождения Земли. - М., 1988.
21.Горшков В.П. Энергетика биосферы и устойчивое состояние окружающей среды. - М., 1990.
22.Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека. / Пер. с франц. М., 1973.
«