Раздел 1. Экология

При изучении данного раздела осваиваются следующие темы:

1. Введение в экологию. Современный экологический кризис.

2. Среды жизни, экологические факторы и адаптация организмов.

3. Популяция – уровень организации. Внутрипопуляционные отношения.

4. Биоценотические взаимоотношения, биоценозы и экосистемы.

5. Биосфера.

6. Природные ресурсы и их классификация.

7. Генофонд планеты и его охрана.

8. Сельскохозяйственное производство и природа. Мониторинг окружающей среды.

При изучении раздела студент должен знать:

· современные проблемы и направления развития экологии;

· экологическую ситуацию в регионе;

· основные закономерности взаимодействия организмов с окружающей средой;

· механизмы поддержания стабильности популяций, экосистем и биосферы;

· определения основных понятий раздела.

При изучении раздела студент должен уметь:

· анализировать структуру природных популяций и сообществ;

· владеть доступными методами мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды;

· проводить практические мероприятия по охране местных природных объектов;

· использовать полученные знания в своей профессиональной деятельности.

Тема 1. Биология – наука о живой материи. Главные события биологической эволюции

Что изучает наука биология. Основные биологические дисциплины. События до биологической эволюции. Главные события биологической эволюции. Современное состояние биосферы. Будущее биосферы на Земле.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Предметом изучения биологии являются все проявления жизни. Классификация биологических наук основана на нескольких принципах, например, в зависимости от объектов исследования в биологии выделяется ряд наук: зоология, ботаника, микробиология, микология, вирусология и т.д. В пределах каждой науки сформировались более узкие дисциплины, например в зоологии: энтомология, орнитология, ихтиология, териология и т.д. В ряд биологических наук входят систематика, анатомия, морфология, физиология, общая биология, гистология, эмбриология, биология развития, молекулярная биология, биофизика, генетика, этология, эволюционное учение, биогеография, биотехнология и т.д.

История жизни на Земле связана с эволюцией Земли. Концепции развития Земли и возникновения жизни. Начало жизни на Земле, эволюция форм жизни. Ход, главные направления и доказательства эволюции.

Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Эволюция биосферы. Роль катастроф в истории биосферы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.Что означает понятие «биология»?

2.Чем живое отличается от неживого?

3.Назовите главные направления в эволюции.

4.Каковы концепции происхождения жизни?

5.Что такое общая теория эволюции? Каков ход эволюции на Земле?

6.Что такое биосфера в современном представлении?

Тема 2.Введение в экологию. Современный экологический

кризис.

Экология и рациональное природопользование – теоретическая основа охраны природы. История и структура экологии. Понятие «окружающая природная среда» и «природные ресурсы». Качество природной среды. Взаимодействие человека и природы. Глобальные и региональные экологические проблемы. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды. Современный экологический кризис. Концепция перехода России к устойчивому развитию.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Целостное видение мира и понимание взаимозависимости жизни является основой экологического мировоззрения. История человеческой цивилизации - это пример бездумного природопокорительского отношения к природе. Научно-технический прогресс, обусловивший резкое потребление природных ресурсов, интенсификация промышленного и сельскохозяйственного производства, катастрофическое нарастание техногенных и других видов загрязнения окружающей среды при одновременном неконтролируемом росте населения – основные причины обострения экологических проблем. Поэтому необходима новая парадигма взаимоотношений человека и природы: через экологизацию сознания к новому экологическому мышлению альтернативному природопокорительской идеологии. Следуют обратить внимание на то, что преобразование в природе, выражающееся в хозяйственной деятельности человека – это объективная необходимость, а причины экологических бед, приносящие ущерб природе и человечеству, есть следствие несогласованного, неразумного и непрофессионального использования технических достижений и научных рекомендаций. При этом решение экологических проблем в разных странах осложняется различным уровнем жизни, научно-технического развития, культуры, экологического образования, преобладание эгоистических интересов, несовершенством законодательной базы т.п.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.Почему экология является теоретической основой рационального природопользования и охраны природы?

2.Как вы понимаете термины «природа», «окружающая среда», «качество природной среды»?

3.Почему многие экологические проблемы имеют глобальный, трансконтинентальный характер и для их решения необходимо международное сотрудничество?

4.В чем причина экологического кризиса: в научно-техническом прогрессе или мировоззрении человека?

5.Почему отказ от природопокорительской идеологии является объективной необходимостью во взаимоотношении человека и природы?

Тема 3. Среды жизни, экологические факторы

и адаптация организмов

Основные среды жизни (водная, почвенная, наземно-воздушная, организменная и искусственная среда, созданная человеком). Характеристика и значение экологических факторов (абиотических, биотических, антропогенных). Понятия о лимитирующих факторах, экологической валентности, эври- и стенобионтных видах, зонах оптимума и пессимума. Жизненные формы растений и животных и принципы экологической классификации. Пути адаптации живых организмов к условиям существования. Акклиматизация.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Необходимо уяснить понятие среда обитания – это часть природы, окружающая живой организм и оказывающая на него прямое или косвенное воздействие. При качественной дифференциации сред обитания указать их свойства и особенности, вызывающие определённые приспособительные реакции (адаптации) живых организмов. Обратить внимание на комплексный и лимитирующий характер воздействия экологических факторов. На конкретных примерах проиллюстрировать действие основных законов экологии животных. Разграничить понятия – жизненные формы организмов – как приспособленность животных и растений ко всему комплексу экологических факторов и экологические группы, и приспособленность к отдельным факторам среды. Разнообразные критерии (способы питания, передвижения, отношение к температуре, свету, влажности, и т.п.) экологической классификации помогают выявить пути приспособления организмов. Примером простейшей экологической классификации является деление растений и животных на эврибионты и стенобионты.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.Почему среды жизни определяют основные жизненные формы растений и животных?

2.Какой из экологических факторов оказывает доминирующее воздействие на сокращение биоразнообразия и численности животных?

3.Проиллюстрируйте конкретными примерами на различных группах позвоночных животных понятия «экологической валентности», «эври- и стенобионтности»?

4.В чём различие и сходство экологической классификации и естественной систематики растений и животных?

5.Почему непродуманная и непреднамеренная акклиматизация животных и растений может вызвать неблагоприятные последствия?

Тема 4. Популяция – уровень организации жизни.

Внутрипопуляционные отношения

Популяция как форма существования вида и хозяйственно-эксплутационная единица. Типы популяций и их свойства. Основные параметры популяций: соотношение полов, возрастов, экологическая структура, рождаемость, смертность, прирост. Динамика численности и механизмы популяционного гомеостаза.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Популяцию надо рассматривать как надорганизменную внутривидовую систему, обладающую большими приспособительными возможностями, чем организм. Главным свойством популяции является степень панмиксии, или возможность свободного скрещивания. Необходимо отметить, что основные параметры популяции (соотношение полов, возрастов, рождаемость, смертность, прирост) предопределяют динамику ее численности, «отражают» условия существования и используются в хозяйственно-промысловой практике, прогнозирования массового размножения вредителей и переносчиков инфекционных заболеваний. В популяциях как саморегулирующих системах в естественных условиях проявляются разнообразные механизмы (эндогенные и экзогенные) ограничения их численности.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Почему популяция является элементарной эволюционно-генетической группировкой вида и объектом хозяйственного использования промысловых животных?

2. Почему изъятие части животных путем рационального промысла способствует мобилизации экологического резерва и оздоровляет популяцию?

3. Каким образом продуктивность популяции взаимосвязана с ее количественным и качественным составом?

4. Почему в природоохранной генетике важен нижний предел численности популяции, обеспечивающий сохранение вида?

5. Объясните на конкретных видах или систематических группах животных механизмы их популяционной устойчивости.

Тема 5. Биоценотические взаимоотношения,

биогеоценозы и экосистемы

Межвидовые связи (топические, трофические, форические, фабрические) и типы пищевых взаимоотношений (хищничество, паразитизм, комменсализм и др.). Экологическая ниша и конкуренция. Понятие биоценоза, биогеоценоза и экосистемы. Структура и свойства экосистем. Поток энергии и трофические цепи, правила «пирамид». Продуктивность, биомасса и сукцессии экосистем.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При характеристике биогеоценозов и экосистем надо чётко представлять их структурно-функциональное значение. Наличие трёх компонентов (продуцентов, консументов, редуцентов) или трофических уровней, среди которых осуществляется круговорот веществ и трансформация энергии, является необходимым условием существования любого биогеоценоза. Целесообразно проиллюстрировать типы пищевых взаимоотношений примерами из курса зоологии. Необходимо уяснить, что конкуренция и экологическая ниша – взаимосвязанные понятия, т.к. определяются функциональным местом вида (организма) в экосистеме, а перенос энергии и биомассы по пищевым цепям ограничивается правилом пирамиды чисел («Пирамидой Элтона»), которая предполагает их убывание в каждом последующем трофическом звене. Биомасса и продуктивность – количественные показатели (популяций, сообществ) соотношение к единице площади или времени, а сукцессии – последовательные смены биоценозов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. В чем сходство и различие понятий «биоценоз», «биогеоценоз», и «экосистема»?

2. Поясните на конкретных биоценотических связях явление «пирамиды чисел».

3. От чего зависит устойчивость экосистем и смена их состояний?

4. Почему при эксплуатации естественных экосистем важно оперировать понятиями их «биомассы» и «продуктивности»?

5. Чем определяются конкурентные взаимоотношения организмов в биоценозах?

Тема 6. Биосфера

Учение В.И. Вернадского о биосфере. Границы жизни и структура биосферы (косное, живое, биогенное, биокосное вещество). Геохимические циклы и биотический круговорот веществ. Эволюция и стабильность биосферы. Ноосфера – следующая ступень развития биосферы.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Биосфера, как «плёнка жизни», сосредоточена на границах трёх сред: литосферы, гидросферы и атмосферы. Связывание солнечной энергии в виде органических соединений является основной функцией живого вещества. На примере кислорода, воды, углерода и азота как главнейших составляющих живой материи показать суть биогеохимического круговорота, т.е. обмен химическими элементами между живыми организмами и неорганической средой. С развитием современной промышленной цивилизации возникла проблема глобального промышленного загрязнения биосферы, т.к. происходит накапливание огромных масс отходов, минеральных и органических веществ, неподдающихся биологическому разложению и не участвующих в круговороте веществ. Эволюция биосферы через стабильность к ноосфере – эпохе господства разумной человеческой деятельности во взаимоотношениях с природой.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Назовите основные условия для жизни в биосфере.

2. Какова планетарная функция живого вещества?

3. Почему сбалансированный биогеохимический круговорот основных элементов биосферы важен для жизни человека?

4. Приведите примеры глобального негативного антропогенного воздействия на биосферу.

5. Почему ноосфера является объективно необходимым этапом эволюции биосферы?

Тема 7. Природные ресурсы и их классификация

Исчерпаемые и неичерпаемые природные ресурсы. Возобновимые и невозобновимые ресурсы. Водные ресурсы. Значение воды в природе и жизни человека. Загрязнение водоёмов и очистка сточных вод. Состав атмосферного воздуха, источники его загрязнения, предупреждение и способы снижения загрязнения. Почва – основное средство производства в сельском хозяйстве. Предупреждение эрозий, засоления и загрязнения почв. Рациональное использование минеральных и энергетических ресурсов.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При характеристике природных ресурсов необходимо обратить внимание на принципы их классификации:

1) по источникам и местоположению, по скорости исчерпания;

2) по возможности самовосстановления и культивирования (возобновимые и невозобновимые); по темпам экономического воспаления;

3) по возможности замены одних ресурсов другими (заменимые, например: металл - пластмассой и незаменимые: кислород для дыхания). Следует особо подчеркнуть незаменимые ресурсы, необходимые для жизни человека (чистая вода, состав атмосфер, почва), динамичность атмосферы и водной среды, способствующие глобальному характеру загрязнений, уникальность и уязвимость почвы как особого органо-минерального образования, обладающего плодородием.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Почему надо переходить на ресурсосберегающие технологии и альтернативные источники энергии?

2. Объясните сущность понятий ПДК и ПДВ?

3. Почему проблемы качества атмосферы и сохранения водных ресурсов имеют глобальный характер и должны решаться на межгосударственном уровне?

4. Назовите основные пути сохранения чистоты атмосферы и пресных вод.

5. Перечислите формы эрозии почв и основные приемы их предотвращения.

Тема 8. Генофонд планеты и его охрана

Генофонд, как совокупность генетической информации, сосредоточенной в видовом разнообразии организмов. Значение растений и животных в биосфере и жизни человека. Защита лесов от пожаров вредителей и болезней. Искусственное лесовозобновление, рациональное использование сенокосов и пастбищ. Причины сохранения численности видового разнообразия животных. Охрана растений и животных. Красная книга. Охрана ландшафтов и экосистем. Типы охраняемых территорий и их роль в сохранении генофонда планеты.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Сохранение всего биологического разнообразия дикой природы обусловлено необходимостью поддержания экологического равновесия биосферы и невосполнимостью утраты генофонда, т.к. каждый вид по-своему уникален. Надо ясно представлять многогранную функцию растительного и животного мира и формировать чувство ответственности за судьбу живого. На примере лесов, как наиболее разработанной формы охраны фитоценозов, показать их средообразующее и водоохранное значение, роль по оптимизации состава атмосферы, восстановления духовных и физических сил человека. Особым разделом деятельности по охране природы является составление списков редких и исчезающих видов растений и животных и создание областных, республиканских и международных Красных Книг. Следует отметить, что охрана отдельных видов растений и животных от исчезновения неразрывно связана с сохранением среды их обитания. При характеристике особо охраняемых природных территорий (заповедники, национальные парки, заказники, памятники природы, зеленые зоны и др.) надо обратить внимание на их функциональные отличия и неоднозначную роль в сохранении естественности экосистем.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. В чем причины катастрофического сокращения видового разнообразия растений и животных?

2. Почему сохранение естественных экосистем является жизненно важным для человека?

3. В чем сущность рационального использования лесных ресурсов, сенокосов и пастбищ?

4. Назовите содержание и значение Красной Книги, известные Вам животные и растения, занесенные в эту книгу.

5. Чем отличаются статусы заповедника, национального парка и заказника; назовите несколько типов охраняемых территорий, функционирующие в Вашей области и регионе.

Тема 9. Сельскохозяйственное производство и природа.

Мониторинг окружающей среды

Сельское хозяйство как фактор воздействия человека на окружающую среду. Особенности агробиоценозов как неустойчивых экосистем. Экологизация сельскохозяйственного производства и предотвращение загрязнения среды обитания. Связь экологии и экономики в промышленно развитых и развивающихся странах. Мониторинг как система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей природной среды. Антропогенные изменения биогеоценозов и патология животных и человека

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

В эволюции сельского хозяйства различают интенсивный, экстенсивный и адаптивный характер производства. Интенсивный и адаптивный этапы находятся в гармоничных отношениях с природой, несмотря на различный уровень технического развития. Наиболее пагубно на природе отражается экстенсивный вид хозяйствования. Он чреват уничтожением естественных экосистем, бездумной мелиорацией, засолением и эрозией почв, минерализацией гумуса, химическими загрязнениями продуктов потребления и пр. Следует обратить внимание на методы предупреждения негативного воздействия на окружающую среду животноводческих комплексов, агротехнических, химических и других сельскохозяйственных мероприятий, предопределяющих экологизацию производства. Масштабность антропогенных загрязнений обусловливает необходимость постоянного контроля и прогноза за состоянием окружающей среды (мониторинга) на локальном, региональном и фоновом уровнях. При этом надо различать биоэкологический, геоэкологический, или природно-хозяйственный, и биосферный, или глобальный, мониторинги.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.Почему адаптивный характер сельскохозяйственного производства становится жизненно необходимым?

2.Назовите основные экологические требования в сельском хозяйстве, изложенные в законе «Об охране окружающей среды».

3.Каковы отрицательные последствия использования химических удобрений и пестицидов?

4.Почему почва является наиболее уязвимой при экстенсивном сельскохозяйственном производстве?

5.В чем суть мониторинга окружающей среды?