Рабочая программа дисциплины «Системная экология» (название дисциплины)
| Вид материала | Рабочая программа |
СодержаниеБашмаков Д.И., доцент |
- Рабочая программа дисциплины «Экология растений» (название дисциплины), 234.12kb.
- Рабочая программа дисциплины «Прикладная экология» (название дисциплины), 193.93kb.
- Рабочая учебная программа (Syllabus) дисциплины Наименование дисциплины: социальная, 372.74kb.
- Рабочая программа дисциплины «Экология организмов (экология растений)» Код дисциплины, 139.35kb.
- Рабочая программа дисциплины (модуля) общая экология, 237.03kb.
- Рабочая программа дисциплины «экология микроорганизмов» Код дисциплины по учебному, 219.98kb.
- Рабочая учебная программа (Syllabus) дисциплины Наименование дисциплины: дифференциальная, 274.16kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины религиоведение и конфессиональный фактор в политике, 509.14kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины статистика (название дисциплины), 182.5kb.
- Рабочая программа дисциплины «общая экология» Код дисциплины по учебному плану опд., 171.77kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева»
Факультет биологический
Институт (наименование)
Кафедра ботаники и физиологии растений
(наименование)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_______________С.В. Полутин
«___»________________200__г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Системная экология»
(название дисциплины)
Направление ________Биология, 020200.68________________________
Специализированная магистерская программа: Экология, 020200.13.68
Индекс цикла по ГОС_____ СДМ.07___________________________________
(ГСЭ. ЕН,ОПД, ДС, ФТД)
Форма Всего часов по ГОС_150_______________
обучения__очная_______ Из них:
Семестр___11_________ Аудиторных___32_____________________
Практических, (семинары)___8__________
Вид Лабораторных
отчетности___экзамен___ Самостоятельная работа____110___________
Рабочая программа составлена на основании авторской разработки
Составитель рабочей программы____ Башмаков Д.И., доцент_____________
(Ф.И.О., занимаемая должность)
Рабочая программа утверждена
на заседании кафедры
1. Цели и задачи дисциплины, место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины.
- Цель изучения дисциплины
Курс «Системной экологии» имеет целью обобщить полученные студентами за годы обучения в вузе знания по экологии на основе системного подхода к теоретическим вопросам общей экологии и применения системного анализа к решению экологических проблем, дать с единых позиций характеристику всех основных компонентов экосистем, описать их взаимосвязи друг с другом и с внешней средой.
- Задачи дисциплины
Основная задача изучения системной экологии заключается в системном накоплении теоретических знаний об окружающей среде, в осмыслении полученных знаний для последующего применения в своей работе. Необходимо научить студентов с помощью системного подхода анализировать природную среду как сложную, дифференцированную систему, различные компоненты которой находятся в динамическом равновесии; рассматривать биосферу Земли как экологическую нишу человечества, связывая окружающую среду и деятельность человека в единую систему «природа — общество», раскрывать воздействие человека на равновесие природных экосистем. Задача системной экологии состоит в описании принципов, упрощений и абстрак ций, к которым необходимо научиться сводить многообразие ре ального мира природы, прежде чем приступить к построению его математических моделей.
- Требования к уровню подготовки студентов, завершившего изучение данной дисциплины:
Студенты после изучения данной дисциплины должны:
иметь представление:
о системной организации мира, круговоротах вещества, потоках энергии и информации в экосистемах, о биологической регуляции окружающей среды
знать:
экологические модели популяций, экосистем, глобальные имитационные модели
уметь:
системно излагать свои мысли, уметь применять полученные знания на практике, работать самостоятельно
- Связь с дисциплинами (междисциплинарные связи)
Теоретической основой дисциплины является комплекс «точных» наук – физика, химия, математика. Являясь экологической дисциплиной, системная экология тесно связана с общей экологией, геоэкологией, почвоведением, природопользованием, социологией, географическими дисциплинами, законы и выводы которых она использует в своих исследованиях. Системная экология также связана с биогеохимией, биологией и дp. дисциплинами.
- Технологическая карта дисциплины (см. приложение)
Технологическая карта дисциплины
Дисциплина «Системная экология»
| | Тематика | Текущий контроль | Методическое обеспечение | |||||||
| | Раздел | Лекции | Час | Практические* | Час | СРС | Час | | | |
| 1. | Введение | Становление и развитие системных идей в экологии | 2 | Основы теории систем и системного анализа. Системы и законо мерности их формирования и развития | 2 | Становление и развитие системных идей в экологии | 7 | Контрольная работа | Розенберг Г. С. и др. Экология. | |
| 2. | Основы теории систем и системного анализа. Системы и закономерности их формирования и развития | Система. Простые и сложные системы. Иерархия уровней организации | 2 | Система. Простые и сложные системы. Классификация систем. | 7 | Контрольная работа | Розенберг Г. С. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа | |||
| Основные принципы системологии | 2 | Иерархический, сетевой и реляционный подходы к анализу систем. | 7 | Контрольная работа | Михайловский Г. Е. Жизнь и ее организация в пелагиали Мирового океана. | |||||
| 3. | Элементы системного анализа в экологии и охране окружающей природной среды | Структура экосистемы | 2 | Структура экосистемы. Гипотеза однонаправленности потока энергии | 7 | Контрольная работа | Розенберг Г. С. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии | |||
| 4. | Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах) | Вещественные процессы в экосистемах | 2 | Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах) | 2 | Главные биогеохимические циклы биосферы | 7 | Контрольная работа | Вернадский В. И. Биосфера. Статьи по биогеохимии | |
| Энергетические процессы в экосистемах | 2 | Первичная и вторичная продуктивность экосистем Применение второго закона термодинамики в экосистемах: закон энтропии. | 7 | Контрольная работа | Рубин А. Б. Термодинамика биологических процессов Реймерс Н. Ф. Экология (теории, законы, правила принципы и гипотезы) | |||||
| Информационные процессы в экосистемах | 3 | Информация в растительных сообществах. Информационные поля животных. | 7 | Контрольная работа | Серавин Л. Н. Теория информации с точки зрения биолога. Корогодин В. И. Теория информации и биология Мозговой Д. П. Информационные поля и поведение млекопитающих | |||||
| 5. | Модели и моделирование в экологии | Анатомия математических моделей | 2 | Модели и моделирование в экологии Кибернетическая природа и стабильность экосистем Надежность биосферы и техносфера | 2 | Анатомия математических моделей. Классификация моделей | 7 | Контрольная работа | Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружа ющей среды. Федоров В. Д. и др. Экология | |
| Пространство экологических факторов | 2 | Стандартная биологическая кривая. Логистическая кривая роста популяции | 7 | Контрольная работа | ||||||
| Моделирование динамики сообществ | 4 | |||||||||
| 6. | Кибернетическая природа и стабильность экосистем | Кибернетическая природа экосистем Биологическая регуляция геохимической среды | 2 | Прикладное значение модели островной биогеографии Мак-Артура и Уилсона | 7 | Контрольная работа | Петросян Л. А. Введение в математическую эколо гию | |||
| Теория биологической регуляции среды Горшкова | 8 | Контрольная работа | Горшков В. Г. и др. Устойчивость биосферы и сохранение цивилизации | |||||||
| 7. | Надежность биосферы и техносфера | Стабильность экосистем Надежность экосистем, биоценозов и биосферы | 2 | Надежность биосферы и техносфера | 8 | Контрольная работа | Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. | |||
| 8. | Объяснение и прогнозирование в экологии | Логическая структура научного объяснения и предсказания | 3 | Объяснение и прогнозирование в экологии | 2 | Логическая структура научного объяснения и предсказания | 8 | Контрольная работа | Петросян Л. А. Введение в математическую эколо гию | |
| Имитационные модели глобальных процессов в биосфере | 2 | Имитационные модели ядерной зимы Модели Форестера и Печчеи. | 8 | Контрольная работа | Пархоменко В. П. Ядерная зима Печчеи А. Человеческие качества. | |||||
| Принципы устойчивого развития | 2 | Устойчивое развитие биосферы Подготовка и защита рефератов | 8 | Контрольная работа | Горшков В. Г. Устойчивость биосферы и сохранение цивилизации | |||||
- Содержание дисциплины
- Разделы дисциплины и виды занятий:
| № п/п | Название раздела дисциплины | Количество часов | |||
| лекции | практические занятия | лабораторные занятия | самостоятельная работа (СРС) | ||
| 1. | Введение | 2 | 0,5 | – | 7 |
| 2. | Основы теории систем и системного анализа. Системы и законо мерности их формирования и развития | 4 | 1 | – | 14 |
| 3 | Элементы системного анализа в экологии и охране окружающей природной среды | 2 | 0,5 | – | 7 |
| 4 | Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах) | 7 | 2 | – | 21 |
| 5 | Модели и моделирование в экологии | 8 | 2 | – | 14 |
| 6 | Кибернетическая природа и стабильность экосистем | 2 | 1 | – | 15 |
| 7 | Надежность биосферы и техносфера | 2 | 1 | – | 8 |
| 8 | Объяснение и прогнозирование в экологии | 3 | 2 | – | 24 |
- Тематическое планирование:
Лекционный курс: (основные вопросы)
Введение. Становление и развитие системных идей в экологии
Тема 1. Основы теории систем и системного анализа. Системы и законо мерности их формирования и развития
1. Система. Простые и сложные системы. Классификация систем
2. Иерархия уровней организации
3. Иерархический, сетевой и реляционный подходы к анализу систем
4. Основные принципы системологии
Тема 2. Элементы системного анализа в экологии и охране окружающей природной среды
1. Структура экосистемы
2. Гипотеза однонаправленности потока энергии
Тема 3. Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах)
1. Типы земного вещества
2. Основные экологические законы, связанные с веществом биосферы
3. Главные биогеохимические циклы биосферы
4. Термодинамика экосистем: закон энтропии
5. Экологические законы, связанные с энергетическими потоками биосферы
6. Элементы биоэнергетики экосистем
7. Концепция продуктивности
8. Концепция информации
9. Информация в растительных сообществах
10. Информационные поля животных
11. Информация и феномен жизни
Тема 4. Модели и моделирование в экологии
1. Модели
2. Анатомия математических моделей
3. Классификация моделей
4. Общая схема системного подхода к изучению экосистем
5. Факторы, действующие в экосистемах. Помехи в экосистемах
6. Пространство экологических факторов
7. Основные представления о скоростях роста популяции
8. Кривые роста популяции
9. Моделирование динамики сообществ
10. Модель многомерной (фундаментальной) ниши Хатчинсона
11. Модель островной биогеографии Мак-Артура и Уилсона
Тема 5. Кибернетическая природа и стабильность экосистем
1. Кибернетическая природа экосистем
2. Биологическая регуляция геохимической среды
3. Стабильность экосистем
Тема 6. Надежность биосферы и техносфера
1. Надежность экосистем, биоценозов и биосферы
Тема 7. Объяснение и прогнозирование в экологии
1. Логическая структура научного объяснения и предсказания
2. Имитационные модели глобальных процессов в биосфере
3. Модели Римского клуба
4 Принципы устойчивого развития
Практические занятия
| № п/п | Номер темы | Тема практического занятия | Количество часов |
| | 1. | Становление и развитие системных идей в экологии | 2 |
| | 2. | Основы теории систем и системного анализа. Системы и законо мерности их формирования и развития | 4 |
| | 3. | Элементы системного анализа в экологии и охране окружающей природной среды | 2 |
| | 4. | Экология биосферы (Вещественные, энергетические и информационные процессы в экосистемах) | 7 |
| | 5. | Модели и моделирование в экологии | 8 |
| | 6. | Кибернетическая природа и стабильность экосистем | 2 |
| | 7. | Надежность биосферы и техносфера | 2 |
| | 8. | Объяснение и прогнозирование в экологии | 3 |
Лабораторный практикум
- Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.
- Самостоятельная работа (темы, выносимые на СРС и методическая поддержка СРС)
| № п/п | Номер темы | Тема СРС | Количество часов | Методическая поддержка |
| | 1. | Становление и развитие системных идей в экологии | 5 | Розенберг Г. С. Краткий курс современной экологии |
| | 2. | Система. Простые и сложные системы. Классификация систем. | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология Розенберг Г. С. Краткий курс современной экологии |
| | Иерархический, сетевой и реляционный подходы к анализу систем. | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология Михайловский Г.Е. Жизнь и ее организация в пелагеали Мирового океана | |
| | 3. | Структура экосистемы. Гипотеза однонаправленности потока энергии | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология Розенберг Г. С. Краткий курс современной экологии |
| | 4. | Главные биогеохимические циклы биосферы | 6 | Башмаков Д.И. Системная экология Вернадский В. И. Труды по биогеохимии и геохимии почв Розенберг Г. С. Краткий курс современной экологии |
| | Применение второго закона термодинамики в экосистемах: закон энтропии. Первичная и вторичная продуктивность экосистем | 6 | Башмаков Д.И. Системная экология Розенберг Г. С. Краткий курс современной экологии | |
| | Информация в растительных сообществах. Информационные поля животных. | 6 | Башмаков Д.И. Системная экология Корогодин В.И. Информация как основа жизни | |
| | 5. | Анатомия математических моделей. Классификация моделей | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология Федоров В. Д. Экология |
| | Стандартная биологическая кривая. Логистическая кривая роста популяции | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология Розенберг Г. С. Краткий курс современной экологии | |
| | Прикладное значение модели островной биогеографии Мак-Артура и Уилсона | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология Федоров В. Д. Экология | |
| | 6. | Теория биологической регуляции среды Горшкова | 5 | Розенберг Г. С. Краткий курс современной экологии |
| | 7. | Надежность биосферы и техносфера | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология Аптер М. Кибернетика и развитие. |
| | 8. | Логическая структура научного объяснения и предсказания | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология. Бриллюэн Л. Наука и теория информации |
| | Имитационные модели ядерной зимы Модели Форестера и Печчеи. | 5 | Башмаков Д.И. Системная экология Розенберг Г. С. Краткий курс современной экологии | |
| | Устойчивое развитие биосферы | 5 | Моисеев Н. Н. Судьба цивилизации. Путь разума Реймерс Н. Ф. Надежды на выживание человечества.Концептуальная экология | |
| | | Подготовка и защита рефератов | 5 | См. список рекомендуемых источников |
| | | Подготовка и защита рефератов | 5 | См. список рекомендуемых источников |
5. Организация текущего и промежуточного контроля знаний
1) Контрольные работы и тестирование
| Контрольные работы | ||
| № п/п | Тематика | Сроки проведения |
| Становление и развитие системных идей в экологии | 2-я неделя |
| | Основы теории систем и системного анализа. | 3-я неделя |
| | Системы и законо мерности их формирования и развития | 4-я неделя |
| | Элементы системного анализа в экологии | 5-я неделя |
| | Вещественные процессы в экосистемах | 6-я неделя |
| | Энергетические процессы в экосистемах | 7-я неделя |
| | Информационные процессы в экосистемах | 8-я неделя |
| | Моделирование в экологии | 9-я неделя |
| | Экологические модели популяций | 10-я неделя |
| | Экологические модели сообществ | 11-я неделя |
| | Кибернетическая природа экосистем стабильность экосистем | 12-я неделя |
| | Стабильность экосистем | 13-я неделя |
| | Надежность биосферы и техносфера | 14-я неделя |
| | Объяснение и прогнозирование в экологии | 15-я неделя |
| | Имитационные модели | 16-я неделя |
| | Устойчивое развитие | 17-я неделя |
- Проведение коллоквиумов (тематика)
Проведение коллоквиумов учебным планом не предусмотрено
- Подготовка рефератов (тематика)
- Становление и развитие системных идей в экологии
- Система. Простые и сложные системы. Классификация систем.
- Структура экосистемы.
- Главные биогеохимические циклы биосферы
- Применение второго закона термодинамики в экосистемах: закон энтропии.
- Информация в растительных сообществах.
- Информационные поля животных.
- Анатомия математических моделей. Классификация моделей
- Пространство экологических факторов. Стандартная биологическая кривая.
- Кривые роста популяции
- Прикладное значение модели островной биогеографии Мак-Артура и Уилсона
- Биологическая регуляция геохимической среды
- Надежность биосферы и техносфера
- Логическая структура научного объяснения и предсказания
- Имитационные модели ядерной зимы
- Модели Форестера и Печчеи.
- Модели Римского клуба.
- "Мировая динамика" Дж. Форрестера,
- "Пределы роста" Д. Медоуза
- "Человечество у поворотного пункта" М. Месаровича и Э. Пестеля
- "Латиноамериканская модель Баричоле" А. О. Эрреры (ЛАММ)
- "Будущее мировой экономики" В. Леонтьева
- "Мир в 2000 го ду. Доклад президенту"
- Британская SARUM-модель
- японская модель FUGI
- Мировая модель ООН (UNWM).
- Устойчивое развитие биосферы
- Курсовая работа (проект) (тематика)
Курсовые работы учебным планом не предусмотрены
6. Применение активных методов обучения: (деловые игры, научные проекты)
- Проблемная лекция «Кибернетическая природа и стабильность экосистем», поиск информации в Интернете при подготовке рефератов
7. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ
- Для промежуточной и итоговой аттестации применяется программа-тренажер «Ассистент II»
- Работа с ресурсами Internet
7.Материальное обеспечение дисциплины
- Схемы, плакаты
- Компьютерный класс
8. Методическое обеспечение дисциплины
Основная литература (с грифами)
- Учебники (перечислить)
Петросян Л. А. Введение в математическую эколо гию / Л. А. Петросян, В. В. Захаров. – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986.
Рубин А. Б. Термодинамика биологических процессов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.
Реймерс Н. Ф. Экология (теории, законы, правила принципы и гипотезы). М.: Россия Молодая, 1994.
Федоров В. Д. Экология / В. Д. Федоров, Т. Г. Гильманов. М.: Изд-во МГУ, 1980.
Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.
Свирежев Ю. М. Нелинейные волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии. – М.: Наука, 1987.
Смит Дж. Модели в экологии. – М.: Мир, 1987.
- Учебные пособия (перечислить)
Волкова В. П. Основы теории систем и системного анализа / В. П. Волкова, А. А. Денисов. СПб.: СПб. ГТУ, 1997.
Корогодин В. И. Информация и феномен жизни. – Пущино, 1991.
Маргалеф Р. Облик биосферы. М.: Наука, 1992.
Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружа ющей среды. М.: Наука, 1982.
Математические модели в экологии и генетике. М., 1981.
Михайловский Г. Е. Жизнь и ее организация в пелагиали Мирового океана. М.: Наука, 1992.
Мозговой Д. П. Информационные поля и поведение млекопитающих / Д. П. Мозговой, Г. С. Розенберг, Э. Д. Владимирова. – Самара: Изд-во Самар. ун-та, 1998.
Моисеев Н. Н. Человек и ноосфера. М.: Молодая гвардия, 1990.
Одум Ю. Экология: В 2 т. Т. 1: Пер. с англ. М.: Мир, 1986.
Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.
Розенберг Г. С. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии: Учеб. пособие / Г. С. Розенберг, Д. П. Мозговой, Д. Б. Гелашвили. – Самара: Самарский научный центр РАН, 1999.
Чистохвалов В. Н. Охрана окружающей среды: прогнозирование и методы принятия решений. М.: Изд-во РУДН, 1992.
Дополнительная литература:
- Учебные пособия
Бриллюэн Л. Наука и теория информации. М.: Гос.-изд. физ.-мат. лит., 1960.
Миркин Б. М. Современная наука о растительности: Учеб. / Б. М. Миркин, Л. Г.
Поплавский Р. П. Термодинамика информационных процессов. М.: Наука, 1981.
Хотунцев Ю. Л. Человек, технологии, окружающая среда. М.: Устойчивый мир, 2001.
- Монографии
Аптер М. Кибернетика и развитие. М.: Мир, 1970.
Блюменфельд Л. А. Проблемы биологической физики. М.: Наука, 1977.
Будыко М. И. История атмосферы / М. И. Будыко, А. Б. Ронов, А. Л. Яншин. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.
Вернадский В. И. Автотрофность человечества // Проблемы биогеохимии: Тр. биогеохим. лаборатории. М.: Наука, 1980. Вып. 16.
Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. М.: Наука, 1989.
Вернадский В. И. Биосфера. Статьи по биогеохимии // Избр. соч. М.: Изд-во АН СССР. 1960. Т. 5.
Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. М.: Сов. радио, 1968.
Корогодин В. И. Теория информации и биология. – Препринт ОИЯИ, PI9-83-590, Дубна, 1983.
Печчеи А. Человеческие качества. М.: Прогресс, 1980.
Розенберг Г. С. Модели в фитоценологии. М.: Наука, 1984.
Свирежев Ю. М. Устойчивость биологических со обществ / Ю. М. Свирежев, Д. О. Логофет. М.: Наука, 1978.
Седов Е. А. Эволюция и информация. М.: Наука, 1976.
Серавин Л. Н. Теория информации с точки зрения биолога. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1973.
Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М.: Прогресс, 1965.
Чернавский Д. С. Синергетика и информация. М.: Знание, 1990.
- Спец. реферативные журналы
Реферативный журнал «Биология»
- Статьи
Горшков В. Г. Устойчивость биосферы и сохранение цивилизации / В. Г. Горшков, К. Я. Кондратьев, С. Г. Шерман // Природа. 1990. № 6.
Пархоменко В. П. Ядерная зима / В. П. Пархоменко, A. M. Тарко // Экология и жизнь. 2000. № 3 .
• Словари.
Миркин Б. М. Популярный экологический словарь / Б. М. Миркин, Л. Г. Наумова. М., 1999.
Учебно-методические материалы:
• Башмаков Д.И. Системная экология (Применение систем ного анализа в экологии. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. - 32 с.
Дополнения и изменения в рабочей программе.
За 2009/10 учебный год
В рабочую программу «Системная экология» вносятся следующие дополнения и изменения:
• Введено промежуточное тестирование с использованием программы «Ассистент II»;
• Дополнен перечень изучаемых вопросов по теме 5 «Модели и моделирование в экологии»;
• Вынесено на самостоятельную работу рассмотрение вопросов, касающихся основных биохимических циклов в биосфере.