ТЕМА 2. Особенности миграции элементов и функции живого вещества

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

Учреждения образования

«Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»

____________________ Е.Д. Осипов

«_____» ________________ 2014 г.

 

Регистрационный № УД-________/р.

 

БИОТИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ

(название дисциплины)

Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине для специальности:

1-33 01 01

Биоэкология

(код специальности)

(наименование специальности)

Факультет

биологический

(название факультета)

Кафедра

ботаники и экологии

(название кафедры)

Курс (курсы)

5, 6

Семестр (семестры)

10, 11

Лекции

12

Экзамен

(количество часов)

(семестр)

Практические (семинарские)

Зачет

10, 11

занятия

–

(количество часов)

(семестр)

Лабораторные

Курсовая работа (проект)

–

занятия

10

(количество часов)

(семестр)

Всего аудиторных часов по дисциплине

22

(количество часов)

Всего часов по дисциплине

120

Форма получения высшего образования

заочная

(количество часов)

2014г.

 

 

 

Составил:	А.П. Колбас, старший преподаватель кафедрыботаники и экологии Учреждения образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина».
Учебная программа составлена на основе				типовой программы
«Биотический круговорот», для специальности 1-33 01 01 Биоэкология. Рег. № ТД-H.032/тип.от 06.09.2011 г.
Рассмотрена и рекомендована к утверждению кафедрой ботаники и экологии
Учреждения образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»
(дата, номер протокола)
		Заведующий кафедрой
							Н.М. Матусевич
(подпись)                               (И.О.Фамилия)
Одобрена и рекомендована к утверждению Советом биологического факультета Учреждения образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»
(дата, номер протокола)
Председатель
								В.И. Бойко
Одобрена и рекомендована к утверждению Научно-методическим советом
Учреждения образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»
(дата, номер протокола)
Председатель
(подпись)                                   (И.О.Фамилия)

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Дисциплина «Биотический круговорот» рассматривает вопросы обмена веществ и энергии между различными элементами биосферы, обусловленного жизнедеятельностью живых организмов и носящего циклический характер.Она позволяет студентам овладеть основами фундаментальных и практических знаний в области миграции элементов и веществ в различных экосистемах.

Цель курса – сформировать у студентов целостное знание о потоках энергии и круговороте веществ в биосфере.

Задачи дисциплины:

1. овладение основными понятиями биогеохимии;

2. усвоение законов миграции и круговорота веществ и элементов;

3. формирование знаний о современном состоянии биосферы и ее переходе в ноосферу, понимание причин их возникновения;

4. осознание студентами роли человека в природоохранной деятельности.

После изучения дисциплины студент должен

знать:

- основные понятия биогеохимии, законы биогенной миграции элементов;

- особенности круговорота в биоценозах и агроценозов различных природных зон;

- биогенные и абиотические глобальные циклы элементов;

- взаимодействия между биогеохимическими циклами важнейших элементов в экосистемах;

- понятияоноосфере, техногенезеитехногенныхциклахэлементов;

- методологические основы современного исследования биогеохимических циклов важнейших элементов;

уметь:

- провести сравнительный анализ первичной продуктивности и трансформации массы и энергии в различных экосистемах, основываясь на энергетическом подходе к изучению продуктивности биосферы;

- проводить камерные измерения;

- моделировать и прогнозировать поведение элементов в экосистемах;

- дать научное обоснование эксплуатации растительных и животных ресурсов;

- разработать схему биоманипулирования для регулирования структурно-функциональных параметров экосистемы;

- применять некоторые методы химического анализа состава загрязняющих веществ.

 

Курс носит ярко выраженный междисциплинарный характер, поэтому программа составлена с учетом знаний студентов, полученных в рамках общепрофессиональных и специальных дисциплин: «Геология», «Аналитическая химия», «Физическая и коллоидная химия», «Физиология растений», «Физиология человека и животных», «Микробиология», «Альгология и микология», «Общая экология», «Гидроэкология», «Почвоведение» и др. Интеграция этих знаний для создания целостной картины структурно-функциональной организации биосферы составляет главную задачу курса.

Для реализации цели и задач дисциплины «Биотический круговорот» программа предусматривает использование словесных (рассказ, беседа, дискуссия, интерактивный диалог и др.) и наглядных методов обучения (методы иллюстрации и демонстрации), а при закреплении изучаемого материала следующие формы самостоятельной работы студентов: индивидуальное изучение литературных источников, подготовка рефератов и докладов.

Общее количество часов по дисциплине: 50 ч., количество аудиторных часов: 10, из них лекций – 6 часов, лабораторных – 4 часа.

Итоговый контроль знаний осуществляется в виде зачета (11 семестр).

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

 

ТЕМА 1. Введение

Биогеохимия как наука. Понятия о компонентах биосферы. Исторические и методологические предпосылки возникновения биогеохимии как науки.Роль отечественных и зарубежных ученых в создании науки о биокруговороте веществ. РольВ.И. Вернадского в развитии учения о биогеохимических циклах элементов. Связь биогеохимии с другими науками. Практическое значение биогеохимии.

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Номер раздела, темы	Название раздела, темы	Количество аудиторных часов					Формы контроля знаний
		Лекции	Практические занятия	Семинарские занятия	Лабораторные занятия	Управляемая самостоятельная работа студента
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Введение 1. Биогеохимия как наука. 2.  Понятия о компонентах биосферы. 3. Роль В.И. Вернадского в развитии учения о биогеохимических циклах элементов. 4. Связь биогеохимии с другими науками. Практическое значение биогеохимии.	2			2
2	Особенности миграции элементов и функции живого вещества 1. Типы миграции 2. Геохимические барьеры. 3. Основные группы биогеохимических функций живого вещества	2			2
3	Геохимическая среда как фактор, влияющий на развитие и химический состав растений. 1. Факторы, влияющие на химический состав растений. 2.  Безбарьерные и барьерные организмы. 3.  Распределение химических элементов по органам растений. 4. Биогеохимические провинции	2			2
4	Элементы и главные параметры биологического круговорота веществ. 1. Учение о биологическом круговороте. 2. Общие закономерности биогеохимического круговорота веществ. 3. Биологический круговорот и почвообразование.	2
5	Биогенные и абиотические глобальные циклы элементов 1. Понятие о биогенных и абиотических глобальных циклах элементов. 2. Биогеохимический цикл углерода. 3.  Биогеохимический цикл кислорода. 4. Биогеохимический цикл водорода. 5.  Биогеохимический цикл азота. 6. Биогеохимический цикл серы и фосфора	2			2		Устный опрос
6	Ноосфера, техногенез и техногенные циклы элементов 1. Понятия о ноосфере, техногенезе и техногенных циклах элементов. 2. Техногенные аномалии и техногенные барьеры. 3.  Агроландшафты. Ксенобиотики и их роль в современном биокруговороте элементов. 4. Циклы массообмена тяжелых металлов.	2
7	Современное состояние живого вещества в биосфере и методы его исследования. 1. Глобальные изменения. 2. Камерные измерения. Закрытые и открытые динамические камеры. 3. Биометрические методы. 4. Прогнозирование изменений в циклах важнейших элементов..				2
	Итого	12			10		зачет

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Литература Основная: 1. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации / Л.Н. Александрова. – М.: Наука, 1985. 2. Алимов А.Ф. Введение в продукционную гидробиологию / А.Ф. Алимов. – Л: Гидрометеоиздат, 1989. 3. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем / А.Ф. Алимов. – СПб.: Наука, 2000. 4. Андерсон Дж.М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек / Дж.М. Андерсон. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 5. Бигон М. Экология. Особи, популяции и сообщества. В 2-х томах / М. Бигон, Дж. Харпер, К. Таунсенд. – М.: Мир, 1989. 6. Бульон В.В. Закономерности первичной продукции в лимнических экосистемах / В.В. Бульон. СПб.: Наука, 1994. 7. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоёмов / Г.Г. Винберг. – Минск: Издательство АН БССР, 1960. 8. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии / Г.А. Заварзин. – М.: Наука, 2004. 9. Методы определения продукции водных животных / под ред. Г.Г Винберга. – Минск: Вышэйшая школа, 1968. 10. Одум Ю. Экология: В 2-х томах / Ю. Одум. – М.: Мир, 1986. 11. Современная микробиология: прокариоты Т. 2 / под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. – М.: Мир, 2005. 12. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы / Р. Уиттекер. – М.: Прогресс, 1980.

Дополнительная: 1. Бреховских В.Ф. Биота в процессах массопереноса в водных объектах / В.Ф. Бреховских, В.Д. Казмирук, Г.Н. Вишневская. – М.: Наука, 2008. 2. Вавилин В.А. Моделирование деструкции органического вещества сообществом микроорганизмов / В.В. Вавилин, В.Б. Васильев, С.В. Рытов. – М.: Наука, 1993. 3. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера /В.И. Вернадский. М.: Наука, 1994. 4. Гидробиологический практикум. Часть 2. Методы определения биологической продуктивности/ Под ред. В.Д. Федорова и В.И. Капкова – М.: МГУ, 1999. 5. Гиляров А.М. Популяционная экология / А.М. Гиляров. – М.: Изд-во МГУ, 1990. 6. Голубев А.П. Основы количественной экологии: курс лекций / А.П. Голубев. – Минск: МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2007. 7. Крылов П.И. Питание хищного зоопланктона / П.И. Крылов. – М.: ВИНИТИ, 1989. 8. Кузнецов С.И. Методы изучения водных микроорганизмов / С.И. Кузнецов, Г.А. Дубинина. – М.: Наука, 1989. 9. Кузнецов С.И. Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах / С.И. Кузнецов, А.И. Саралов, С.А. Назина. – М.: Наука,1985. 10. Минеева Н.М. Первичная продукция планктона в водохранилищах Волги / Н.М. Минеева. – Ярославль: Принтхаус, 2009. 11. Михеева Т.М. Пико- и нанофитопланктон пресноводных экосистем / Т. М. Михеева, Ф.П. Остапеня, Р.З. Ковалевская, Е.В. Лукьянова и др. Мн.: Белгосуниверситет, 1998. 12. Монаков А.В. Питание водных беспозвоночных / А.В. Монаков. – М.: Мир, 1998. – 319 с. 13. Пианка Э. Популяционная экология / Э. Пианка. – М.: Мир, 1981. 14. Ризниченко Г.Ю. Биофизическая динамика продукционных процессов / Г.Ю. Ризниченко, А.Б. Рубин. – Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. 15. Риклефс Р. Основы общей экологии / Р. Риклефс. – М.: Мир, 1979. 16. Романенко В.И. Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах / В.И. Романенко. – М.: Наука, 1985. 17. Телитченко М.М. Введение в проблемы биохимической экологии./ М. М. Телитченко, С. А. Остроумов. – М.: Наука, 1990. 18. Экологическая биотехнология.– Л.: Химия, 1990.

Рекомендуемые формы контроля знаний:

1. Реферативные работы

2. Тестирование

 

Рекомендуемые темы реферативных работ:

1. Биогеохимический цикл углерода.

2. Биогеохимический цикл кислорода.

3. Биогеохимический цикл водорода.

4. Биогеохимический цикл азота.

5. Биогеохимический цикл серы.

6.  Биогеохимический цикл фосфора.

7. Биогеохимический цикл меди.

8. Биогеохимический цикл сидерофорных элементов.

9. Биография В.И. Вернадского.

10. Роль человека в становлении ноосферы.

11. Зональность биологических круговоротов.

12. Особенности биологического круговорота в арктических ландшафтах.

13. Особенности биологического круговорота в тундровых ценозах.

14. Биологический круговорот в лесной зоне.

15. Особенности биологического круговорота в лесостепной и степной зонах.

16. Биологический круговорот болот.

17. Особенности биологического круговорота в биоценозах аридных территорий.

18. Биологические круговороты в тропическом поясе.

19. Лимитирующие факторы для биокруговоротов различных природных зон

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

Учреждения образования

«Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»

____________________ Е.Д. Осипов

«_____» ________________ 2014 г.

 

Регистрационный № УД-________/р.

 

БИОТИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ

(название дисциплины)

Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине для специальности:

1-33 01 01

Биоэкология

(код специальности)

(наименование специальности)

Факультет

биологический

(название факультета)

Кафедра

ботаники и экологии

(название кафедры)

Курс (курсы)

5, 6

Семестр (семестры)

10, 11

Лекции

12

Экзамен

(количество часов)

(семестр)

Практические (семинарские)

Зачет

10, 11

занятия

–

(количество часов)

(семестр)

Лабораторные

Курсовая работа (проект)

–

занятия

10

(количество часов)

(семестр)

Всего аудиторных часов по дисциплине

22

(количество часов)

Всего часов по дисциплине

120

Форма получения высшего образования

заочная

(количество часов)

2014г.

 

 

 

Составил:	А.П. Колбас, старший преподаватель кафедрыботаники и экологии Учреждения образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина».
Учебная программа составлена на основе				типовой программы
«Биотический круговорот», для специальности 1-33 01 01 Биоэкология. Рег. № ТД-H.032/тип.от 06.09.2011 г.
Рассмотрена и рекомендована к утверждению кафедрой ботаники и экологии
Учреждения образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»
(дата, номер протокола)
		Заведующий кафедрой
							Н.М. Матусевич
(подпись)                               (И.О.Фамилия)
Одобрена и рекомендована к утверждению Советом биологического факультета Учреждения образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»
(дата, номер протокола)
Председатель
								В.И. Бойко
Одобрена и рекомендована к утверждению Научно-методическим советом
Учреждения образования «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»
(дата, номер протокола)
Председатель
(подпись)                                   (И.О.Фамилия)

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Дисциплина «Биотический круговорот» рассматривает вопросы обмена веществ и энергии между различными элементами биосферы, обусловленного жизнедеятельностью живых организмов и носящего циклический характер.Она позволяет студентам овладеть основами фундаментальных и практических знаний в области миграции элементов и веществ в различных экосистемах.

Цель курса – сформировать у студентов целостное знание о потоках энергии и круговороте веществ в биосфере.

Задачи дисциплины:

1. овладение основными понятиями биогеохимии;

2. усвоение законов миграции и круговорота веществ и элементов;

3. формирование знаний о современном состоянии биосферы и ее переходе в ноосферу, понимание причин их возникновения;

4. осознание студентами роли человека в природоохранной деятельности.

После изучения дисциплины студент должен

знать:

- основные понятия биогеохимии, законы биогенной миграции элементов;

- особенности круговорота в биоценозах и агроценозов различных природных зон;

- биогенные и абиотические глобальные циклы элементов;

- взаимодействия между биогеохимическими циклами важнейших элементов в экосистемах;

- понятияоноосфере, техногенезеитехногенныхциклахэлементов;

- методологические основы современного исследования биогеохимических циклов важнейших элементов;

уметь:

- провести сравнительный анализ первичной продуктивности и трансформации массы и энергии в различных экосистемах, основываясь на энергетическом подходе к изучению продуктивности биосферы;

- проводить камерные измерения;

- моделировать и прогнозировать поведение элементов в экосистемах;

- дать научное обоснование эксплуатации растительных и животных ресурсов;

- разработать схему биоманипулирования для регулирования структурно-функциональных параметров экосистемы;

- применять некоторые методы химического анализа состава загрязняющих веществ.

 

Курс носит ярко выраженный междисциплинарный характер, поэтому программа составлена с учетом знаний студентов, полученных в рамках общепрофессиональных и специальных дисциплин: «Геология», «Аналитическая химия», «Физическая и коллоидная химия», «Физиология растений», «Физиология человека и животных», «Микробиология», «Альгология и микология», «Общая экология», «Гидроэкология», «Почвоведение» и др. Интеграция этих знаний для создания целостной картины структурно-функциональной организации биосферы составляет главную задачу курса.

Для реализации цели и задач дисциплины «Биотический круговорот» программа предусматривает использование словесных (рассказ, беседа, дискуссия, интерактивный диалог и др.) и наглядных методов обучения (методы иллюстрации и демонстрации), а при закреплении изучаемого материала следующие формы самостоятельной работы студентов: индивидуальное изучение литературных источников, подготовка рефератов и докладов.

Общее количество часов по дисциплине: 50 ч., количество аудиторных часов: 10, из них лекций – 6 часов, лабораторных – 4 часа.

Итоговый контроль знаний осуществляется в виде зачета (11 семестр).

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

 

ТЕМА 1. Введение

Биогеохимия как наука. Понятия о компонентах биосферы. Исторические и методологические предпосылки возникновения биогеохимии как науки.Роль отечественных и зарубежных ученых в создании науки о биокруговороте веществ. РольВ.И. Вернадского в развитии учения о биогеохимических циклах элементов. Связь биогеохимии с другими науками. Практическое значение биогеохимии.

 

ТЕМА 2. Особенности миграции элементов и функции живого вещества

Типы миграции. Механическая миграция. Физико-химическая миграция. Миграция газов. Водная миграция. Биогенная миграция. Техногенная миграция.Внутренние факторы миграции. Внешние факторы миграции. Интенсивность миграции. Интенсивность биологического поглощения. Геохимические барьеры.Понятие о биогеохимических функциях и биогеохимических принципахживого вещества. Основные группы биогеохимических функцийживого вещества. Энергетические функции. Деструктивные функции.Концентрационные функции. Средообразующие функции. Газовые функции. Биохимические функции.Организмы-концентраторы и эксклюдеры.