М Экология : учеб. пособие / Л. П. Майорова, А. А. Черенцова. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2016. – 91 с.

ISBN

Издание предназначено для обучающихся по направлению подготовки 18.03.02 (241000.62) «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» заочной формы обучения. В работе изложены цель, задачи и содержание изучаемого курса, приведены методические указания к выполнению контрольной работы, представлены практические задания с общими сведениями.

УДК

ББК

ISBN

ВВЕДЕНИЕ

В современном сложном, динамичном и полном противоречивых тенденций мире острейшей проблемой стала проблема взаимоотношений человечества и природы. Именно человек как социальный и довольно мощный фактор биотической среды способен влиять на изменение экосистем различных уровней, выводя их из состояний устойчивости и самовозобновления. Порой вмешательство человека в природу и несоблюдение правил корректной игры несет катастрофический характер. Пример тому – катастрофа на Чернобыльской АЭС. Подобные катастрофы могут привести к гибели цивилизации и исчезновению человека как биологического вида. Поэтому экология, являющаяся одной из фундаментальных наук о природе, приобретает огромный вес в современном естествознании.

Развитие экологии в настоящее время идет как по пути интеграции отдельных наук (социальная экология, правовая экология, экономическая экология, экологическая психология, медицинская экология), так и по пути появления частных прикладных экологических наук (экология человека, промышленная экология, экология городов-мегаполисов и др.). Многие экологические проблемы нельзя решить только с помощью запретных мер, что может при необдуманных актах привести к экономическому спаду. Несомненно, что наряду с развитием основных концепций современной экологии, необходимо повышать общий уровень экологического образования и прививать у человечества экологический образ мышления. Вместе с тем, читая специализированные курсы (например, социальная экология, рациональное природопользование, проблема глобальных экологических кризисов, популяционная экология, экология человека) преподаватель сталкивается с чрезвычайно сложной задачей: он не может перейти к конкретному курсу лекций, не дав студентам знаний именно по теоретической экологии, не объяснив основных ее концепций и законов.

Дисциплина «Экология» является обязательной для студентов, поскольку призвана помочь будущим специалистам разобраться и свободно ориентироваться в многочисленных проблемах взаимодействия органического и неорганического мира Земли, в том числе и проблеме взаимоотношения человечества и природы.

Дисциплина «Экология» является частью цикла базовых дисциплин подготовки студентов по направлению 18.03.02 (241000.62) «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» (бакалавр).

Для углубления и расширения знаний по дисциплине «Экология» студент заочной формы обучения выполняет контрольную работу по одному из предложенных вариантов. Выполняя работу, студент должен показать знание основных определений, умение логически мыслить и проводить необходимые расчеты.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Развитие человеческого общества немыслимо без взаимодействия с природой. В свою очередь это связано с усиливающимися негативными изменениями в природной среде. В связи с этим задача экологического всеобуча является весьма актуальной. Специалист, не представляющий и не умеющий оценить влияние своей профессиональной деятельности на природную среду, становится социально-опасным.

Цель преподавания дисциплины «Экология» – формирование у студентов экологического мировоззрения, бережного отношения к окружающей природной среде, представлений о человеке как о части природы, о единстве и самоценности всего живого и невозможности выживания человечества без сохранения биосферы; повышение экологической грамотности; обучение грамотному восприятию явлений, связанных с жизнью человека в природной среде, в том числе и с его профессиональной деятельностью; формирование комплекса природоохранных знаний, умений и навыков.

Для достижения цели ставятся следующие задачи:

1. Изучить теоретические основы экологии.

2. Приобрести практические навыки экологических исследований и оценок.

3. Сформировать экоцентрическое мировоззрение.

4. Повысить экологическую грамотность студентов.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

1) знать

- основные экологические понятия и законы;

- принципы взаимоотношений организма и среды;

- классификацию и особенности влияния на живые организмы экологических факторов;

- понятие, структуру, показатели популяции;

- понятия, особенности структуры и функционирования экологических систем и биосферы;

- глобальные проблемы экологии;

- причины, признаки и последствия экологического кризиса;

- экологические факторы и здоровье человека;

- базовые потребности и качество жизни;

- схему взаимодействия природы и общества;

- виды воздействия на природную среду;

- подходы к проблеме взаимоотношений человека и природы;

- значение экологического образования и воспитания;

- необходимость формирования правовых и этических норм отношения человека к природе.

2) уметь:

- анализировать структуру и функционирование популяций, экосистем, биосферы;

- научно обосновывать наблюдаемые явления, опираясь на основные теоретические положения;

- использовать знания по общей экологии в дальнейшем обучении и практической деятельности;

- оценивать неблагоприятные экологические факторы;

- выявить причины и последствия неблагоприятного влияния экологических факторов;

- определять характер взаимодействий человека и природы;

- прогнозировать последствия воздействий человека на окружающую среду;

- применять на практике способы формирования навыков экологической культуры в своей профессиональной деятельности;

- использовать современные методы экологических исследований, а также применять данные методы к решению конкретных естественнонаучных и экологических проблем.

3) владеть:

- терминологией в области экологии;

- способностью использовать в практической деятельности специализированные знания по экологии в соответствии с профилем подготовки;

- основамипрогнозирования последствия своей профессиональной деятельности с точки зрения биосферных процессов.

Для изучения всего курса студенты выполняют контрольную работу, которую высылают в Тихоокеанский государственный университет на кафедру «Экология, ресурсопользование и безопасность жизнедеятельности» на рецензирование. Контрольная работа состоит из восьми теоретических вопросов и пяти практических заданий.

Замечания преподавателя должны быть проработаны, ошибки исправлены до защиты контрольной работы. В период экзаменационной сессии читаются обзорные лекции, выполняются лабораторные работы, проводится защита контрольных работ и экзамен по программе курса.

ПРОГРАММА КУРСА «ЭКОЛОГИЯ»

Раздел 1. Введение

Взаимодействие природы и общества. Виды воздействия на природную среду. Проблемы, связанные с антропогенным воздействием на биосферу. Экологический кризис и глобальные проблемы. Экологические проблемы России

Связь состояния природной среды с социальными процессами. Значение экологического образования и воспитания. Необходимость формирования правовых и этических норм отношения человека к природе. Особо охраняемые природные территории

Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия. Причины экологического кризиса. Охрана биосферы: определение, охрана как ресурса и среды обитания. Два подхода к проблеме взаимоотношений человека и природы (антропо- и экоцентрический). Экологическое мировоззрение

Раздел 2. Экология как наука: классификация, задачи, методы исследований

Современное понимание экологии как науки об экосистемах и биосфере. Классификация и объекты экологии. Понятие о промышленной экологии и экологии человека. Задачи экологии: стратегическая задача, главные, общетеоретические и прикладные задачи. Методы экологических исследований. Полевые лабораторные и экспериментальные исследования. Подходы, используемые при полевых и экспериментальных исследованиях. Методы моделирования в экологии: подходы, стадии, классификация моделей

Место экологии в системе естественных наук, взаимосвязь ее с другими науками

Понятие и некоторые свойства систем. Системные законы макроэкологии (постулаты Б. Коммонера и следствия из этих постулатов)

Раздел 3. Взаимодействие организма и среды

Фундаментальные свойства живых систем. Уровни биологической организации. Организм как дискретная самовоспроизводящаяся открытая система, связанная со средой обменом вещества, энергии и информации. Принципы экологической классификации организмов. Источники энергии для организмов. Автотрофы и гетеротрофы. Фотосинтез и дыхание: кислород атмосферы как продукт фотосинтеза. Основные группы гетеротрофов (бактерии, грибы, животные). Трофические отношения между организмами: продуценты, консументы и редуценты. Понятие о конвергенции и жизненной форме

Принципы воспроизведения и развития различных организмов. Особенности зависимости организма от среды на разных стадиях жизненного цикла. Критические периоды развития. Энергетика и рост организма

Гомеостаз (сохранение постоянства внутренней среды организма); принципы регуляции жизненных функций. Возможности адаптации организмов к изменениям условий среды. Толерантность и резистентность. Экологическая валентность. Типы и уровни адаптации, ее генетические пределы. Эврибионты и стенобионты. Гомойо- и пойкилотермность

Представление о физико-химической среде обитания организмов. Экологические факторы и их классификация. Классификация абиотических экологических факторов. Сигнальное значение абиотических факторов. Биологические ритмы, суточная и сезонная цикличность

Некоторые специфические приспособления гидробионтов: способы ориентации животных в водной среде, фильтрация как тип питания, специфика приспособления к жизни в пересыхающих водоемах

Лимитирующие факторы. Правило Либиха, закон Шелфорда. Закон лимитирующего фактора. Правила равнозначности условий жизни и соответствия условий жизни генетической предопределенности организма. Взаимодействие экологических факторов Представление об экологической нише; потенциальная и реализованная ниша. Особенности водной, почвенной и наземно-воздушной сред /

Основные факторы наземно-воздушной среды: свет, температура, влажность. Воздух как экологический фактор. Огонь как абиотический экологический фактор. Орографические факторы. Основные факторы водной среды обитания: плотность, газовый режим, кислотность, солевой температурный и солевой режимы. Основные факторы почвенной среды: минеральный скелет, механическая структура, плотность, содержание органических веществ, газовый состав, температура, влажность, химические свойства, кислотность. Почвенные организмы. Живые организмы как среда обитания

Раздел 5. Популяции

Определение понятий «биологический вид» и «популяция». Популяционная структура вида. Степень обособленности популяций, межпопуляционные связи. Иерархическая структура популяций. Популяция как элемент экосистемы. Структура популяции. Показатели (характеристики) популяции: статические – численность, плотность. Биомасса и способы ее выражения: сырой и сухой вес, энергетический эквивалент. Методы оценки численности и плотности популяции. Регуляция численности популяций в природе

Динамические характеристики популяции: рождаемость, смертность, скорость популяционного роста. Факторы, определяющие рождаемость и смертность. Таблицы и кривые выживания. Характер распределения смертности по возрастам в разных группах животных и растений. Экспоненциальная и логистическая модели роста популяции. Специфическая скорость роста популяции, «плотность насыщения» как показатель емкости среды, чистая скорость размножения. Динамика популяций. Экологические стратегии (r и К стратегии) популяций

Раздел 6. Сообщества

Биоценозы (сообщества), их особенности (по Тишлеру). Видовая структура биоценоза. Видовое разнообразие как специфическая характеристика сообщества. Доминанты, эдификаторы, «второстепенные виды», консорции. Пространственная структура биоценоза, расчлененность в вертикальном и горизонтальном направлении. Отношения организмов в биоценозе. Типы взаимоотношений между организмами (биотические экологические факторы). Межвидовая конкуренция

Эксплуатация и интерференция. Принцип конкурентного исключения. Условия сосуществования конкурирующих видов. Конкуренция и распространение видов в природе. Отношения «хищник - жертва». Сопряженные колебания численности хищника и жертвы. Сопряженная эволюция. Динамика сообществ во времени. Циклические и необратимые процессы. Сериальные и климаксовые сообщества

Раздел 7. Экосистемы

Определение понятия «экосистема». Экосистемы как хорологические единицы биосферы. Составные компоненты экосистем, основные факторы, обеспечивающие их существование. Энергия в экосистемах. Основные этапы использования вещества и энергии в экосистемах. Первичная продукция - продукция автотрофных организмов. Значение фото- и хемосинтеза. Деструкция органического вещества в экосистеме. Трофические цепи и уровни. Пищевые цепи «выедания» (пастбищные) и пищевые цепи «разложения» (детритные). Энергетический баланс консументов. Траты на дыхание. Потери энергии при переходе с одного трофического уровня на другой. Закон 10% и выводы из него. Схема прохождения энергии в экосистеме. Экологические пирамиды

Климатическая зональность и основные типы наземных экосистем. Тундры, тайга, смешанные и широколиственные леса умеренной зоны, степи, тропические влажные леса, пустыни. Первичная продукция разных наземных экосистем. Взаимосвязи разных компонентов наземных экосистем. Водные экосистемы и их основные особенности. Основные группы продуцентов в водной среде: фитопланктон, макрофиты, перифитон. Роль зоопланктона и бактерий в минерализации органического вещества. Детрит. Вертикальная структура водных экосистем. Морские экосистемы. Пресноводные экосистемы. Олиготрофные и евтрофные водоемы. Антропогенное евтрофирование водоемов

Продуктивность экосистем. Чистая и валовая продукция. Основные методы оценки первичной продукции. Закон 1%. Развитие экосистем: сукцессия. Типы сукцессионных смен. Первичная и вторичная сукцессия. Изменения экосистем в процессе сукцессии. Выводы по функционированию экосистем

Раздел 8. Биосфера

Роль В.И. Вернадского в формировании современного понятия о биосфере. Структура, границы, состав вещества биосферы. Живое и биокосное вещество, их взаимопроникновение и перерождение в круговоротах вещества и энергии. Специфические особенности и функции живого вещества. Биогеохимические принципы Вернадского. Закон константности живого вещества в биосфере. Функциональная целостность биосферы

Структура биосферы по Н. Ф. Реймерсу

Энергетический баланс биосферы. Круговорот веществ в биосфере. Большой (геологический) и малый (биотический) круговороты. Круговорот воды. Биогеохимические циклы углерода, азота, фосфора. Причины нарушения круговорота углерода, определяющего энергетику биосферы. Представления о ноосфере (В.И. Вернадский)

Основные этапы эволюции биосферы

Раздел 9. Человек в биосфере

Человек как биологический вид. Его экологическая ниша. Экотипы. Гомеостаз и адаптация. Онтогенез человека и его критические периоды

Среда обитания человека, разнообразие условий. Преднамеренное и непреднамеренное, прямое и косвенное воздействие человека на природу

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

Варианты вопросов выбираются из табл. 1 согласно последней цифре шифра студента.

Таблица 1

Варианты теоретических вопросов

Последняя цифра шифра	Номер вопроса

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒