Рабочая программа дисциплины (модуля) Учение о биосфере (Учение о сферах Земли)
| Вид материала | Рабочая программа |
- Урок № Тема: Учение о биосфере, 105.04kb.
- Рабочей программы дисциплины Учение о биосфере (наименование) по направлению подготовки, 17.42kb.
- Программа по экологии, 42.48kb.
- Учение о биосфере и ноосфере сложилось в результате проведенного, 309.04kb.
- «Основы учения о биосфере» (6 часов), 252.41kb.
- Федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего, 427.38kb.
- Концепция ноосферы Круговорот веществ в природе (большой, малый, биохимический цикл), 158.49kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 02. 00. 04 «Физическая химия», 126.85kb.
- Книга восьмая, 1274.27kb.
- Рабочая программа по дисциплине Учение о биосфере для специальности 013100 Экология, 161.28kb.
1. Дать информацию об основных особенностях и системных свойствах живого вещества, особо отметив его активную роль в преобразовании потоков энергии и формировании круговоротов химических элементов в биосфере.
2. Разъяснить смысл и особенности глобальных физико-химико-биологических процессов, происходящих в различных компонентах биосферы, продемонстрировав их единство и взаимосвязи.
3. Раскрыть сущность основных терминов, понятий, правил, законов и гипотез, связанных с изучением структуры, динамики и устойчивости биосферы.
4. Дать представление об основных закономерностях и этапах эволюции биосферы Земли, отметив ее космическое происхождение и место в развитии Вселенной.
5. Рассказать о возможных причинах и последствиях появления вида Homo sapiens в биосфере, указав на его социальную сущность и масштабы деятельности, раскрыв при этом возможности преобразования биосферы в ноосферу.
6. Дать представление об основных методах изучения глобальных процессов биосферы, показав практическое значение международного сотрудничества в области экологических исследований для решения прикладных задач по рациональному природопользованию и сохранению природы на Земле.
4. Структура дисциплины по видам учебной работы, соотношение тем и формируемых компетенций
| Разделы и темы дисциплины (общая трудоемкость – 3 зачетные единицы или 108 часов, в т.ч. 54 аудиторных часа, 27 часов на самостоятельную работу и 27 часов на экзамен) | Неделя 8-го семестра | Виды учебной работы | Формируемая компетенция | ||
| Лекции | Практические занятия | Самостоятель-ная работа | |||
| Раздел 1. Состав и структура биосферы по В.И. Вернадскому | 1 | 4 | - | 2 | ПК-5 |
| Тема 1.1. Живое вещество, его место и роль в биосфере | 1 | 2 | - | 1 | ПК-5 |
Тема 1.2. Границы и подразделения биосферы | 1 | 2 | - | 1 | ПК-5 |
| Раздел 2. Биогеохимические процессы и потоки энергии в биосфере | 2-5 | 8 | 10 | 9 | ПК-5 |
| Тема 2.1. Живое вещество и глобальные биогеохимические циклы | 2-3 | 2 | 6 | 3 | ПК-5 |
Тема 2.2. Биогеохимические процессы в тропосфере и гидросфере | 3-4 | 2 | 2 | 3 | ПК-5 |
| Тема 2.3. Биогеохимические процессы в педосфере | 4 | 2 | 2 | 2 | ПК-5 |
| Тема 2.4. Глобальный энергетический баланс и потоки энергии в экосистемах | 5 | 2 | - | 1 | ПК-5 |
| Раздел 3. Происхождение и развитие Вселенной | 5-6 | 6 | - | 3 | ПК-5 |
| Тема 3.1. Ранние этапы развития Вселенной | 5 | 2 | - | 1 | ПК-5 |
| Тема 3.2. Происхождение галактик и эволюция звезд | 6 | 2 | - | 1 | ПК-5 |
| Тема 3.3. Строение и активность Солнца. Солнечная система | 6 | 2 | - | 1 | ПК-5 |
| Раздел 4. Происхождение жизни и эволюция биосферы | 6-7 | 6 | - | 6 | ПК-5 |
| Тема 4.1. Теории происхождения и развития жизни на Земле | 6 | 2 | - | 2 | ПК-5 |
| Тема 4.2. Развитие земной жизни в криптозое | 7 | 2 | - | 2 | ПК-5 |
| Тема 4.3. Развитие земной жизни в фанерозое | 7 | 2 | - | 2 | ПК-5 |
| Раздел 5. Взаимоотношения человека и биосферы | 8-9 | 3 | 8 | 7 | ПК-5 |
| Тема 5.1. Основные этапы антропогенеза | 8 | 2 | 4 | 4 | ПК-5 |
| Тема 5.2. Ноосфера как стадия эволюции биосферы | 9 | 1 | 4 | 3 | ПК-5 |
| ИТОГО (в часах) | | 27 | 18 | 27 | |
5. Содержание курса лекционных занятий
Раздел 1. Состав и структура биосферы по В.И. Вернадскому
Лекция 1 (2 часа)
Тема 1.1. Живое вещество, его место и роль в биосфере
Живое, биогенное, биокосное и косное вещество биосферы; состав живого вещества, биогеохимические принципы Вернадского; активность и преобразующая деятельность живого вещества, девять интегральных биогеохимических функций биосферы; принцип всюдности и давление жизни, космическая сущность биосферы, биосфера как глобальная экосистема; автотрофы и гетеротрофы, продуценты, консументы и редуценты, биоаккумуляция и биотрансформация земного вещества.
Лекция 2 (2 часа)
Тема 1.2. Границы и подразделения биосферы
Земные оболочки-геосферы по Вернадскому; озоновый слой стратосферы и верхний предел жизни, эоловая зона, нижний температурный предел жизни в литосфере, вода как универсальная среда жизни; фитосфера и педосфера, аэробиосфера, гидробиосфера и литобиосфера, фотосфера и афотосфера; гипобиосфера и парабиосфера, эубиосфера и панбиосфера, метабиосфера и «следы былых биосфер», мегабиосфера и артебиосфера; пленки и сгущения жизни, наземные и водные биомы, высокопродуктивные зоны фотосинтеза и хемосинтеза.
Раздел 2. Биогеохимические процессы и потоки энергии в биосфере
Лекция 3 (2 часа)
Тема 2.1. Живое вещество и глобальные биогеохимические циклы
Массообмен химических элементов, теория минерального питания Либиха, генетическое почвоведение Докучаева, геохимические исследования Кларка; химический состав земной коры, геохимический фон, биогеохимические провинции и аномалии; биогеохимические круговороты, осадочные циклы, резервные и обменные фонды химических элементов; питательные элементы, макроэлементы и микроэлементы, минеральное и органическое вещество, сырая биомасса, сухое вещество и зольные элементы; белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты, коферменты и металлоферменты, фитомасса и зоомасса; миграции химических элементов в биосфере, коэффициенты биологического поглощения, барьерный и безбарьерный типы поглощения рассеянных элементов.
Лекция 4 (2 часа)
Тема 2.2. Биогеохимические процессы в тропосфере и гидросфере
Слои атмосферы; химический состав тропосферы, газы, аэрозоли и взвеси, углеродно-кислородный цикл, испарение и конденсация; рассеянные элементы в тропосфере, коэффициент аэрозольного поглощения, летучие органические соединения, биометилирование; высушивание морских брызг, выветривание осадочного слоя литосферы; антропогенные химические загрязненители тропосферы; биокосная система гидросферы, химический состав вод Мирового океана и континентальных водоемов; донные отложения, биофильтрационная гипотеза, пелагические и терригенные илы, красные глины, коэффициент талассофильности; речной сток, молекулярные, ионные и коллоидные растворы, высокодисперсные взвеси, растворимые хелатные комплексы, теория биорексистазии, коэффициент водной миграции.
Лекция 5 (2 часа)
Тема 2.3. Биогеохимические процессы в педосфере
Почва как биокосное вещество, деструкция органического вещества, отмирание наземной фитомассы, детрит и гумус, лесная подстилка и степной войлок, торфообразование; почвенная мезофауна и микрофауна, почвенные грибы и микроорганизмы-редуценты, автоморфные и гидроморфные почвы; гуминовые кислоты и фульвокислоты, плодородие почвы, аккумуляция рассеянных элементов; почвообразующие породы, обломочные минералы и гипергенные силикаты, глинистые минералы, минеральные новообразования, железобактерии; разнообразие типов почв, антропогенные химические загрязнители почв.
Лекция 6 (2 часа)
Тема 2.4. Глобальный энергетический баланс и потоки энергии в экосистемах
Солнечная радиация, солнечная постоянная, радиационный баланс и альбедо земной поверхности, прямая, отраженная и рассеянная радиация в атмосфере и гидросфере, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение; энергетический баланс, тепловая энергия, радиационные и турбулентные потоки тепла в атмосфере, испарение и теплота парообразования; механическая энергия в атмосфере и гидросфере, взаимодействие воздушных и водных масс; фотосинтез и биоаккумуляция солнечной энергии, интенсивность фотосинтеза, валовая и чистая первичная продукция, чистая продукция сообщества, правило Линдемана; вторичная продукция, энергетические затраты на дыхание, трофические уровни и пирамиды энергии, водные и наземные цепи питания; энергия Земли и продуктивный хемосинтез; внутренняя энергия и энтропия живых систем, концепция Шредингера.
Раздел 3. Происхождение и развитие Вселенной
Лекция 7 (2 часа)
Тема 3.1. Ранние этапы развития Вселенной
Гравитационные, электромагнитные, ядерные и слабые взаимодействия; закон Хаббла и расширяющаяся Вселенная, гипотеза Большого взрыва, эра квантовой гравитации, инфляция материи; реликтовое радиоизлучение, фотоны, лептоны и барионы, кварки, аннигиляция элементарных частиц и античастиц, реликтовое нейтринное излучение; эра нуклеосинтеза, протоны и нейтроны, электроны и альфа-частицы, плазма и нейтральный газ, прозрачность и плотность вещества Вселенной, вакуум, первичный химический состав Вселенной.
Лекция 8 (2 часа)
Тема 3.2. Происхождение галактик и эволюция звезд
Гравитационная неустойчивость, Джинсовская масса, тепловой, вращательный и конденсационный пределы, протогалактическое облако; спиральные, эллиптические, линзообразные и неправильные галактики, гало и спиральные рукава, Млечный путь и туманность Андромеды; звезды и межзвездный газ, водородный цикл, Главная последовательность звезд, диаграмма Герцшпрунга-Рессела, температура и светимость звезд, голубые гиганты и красные карлики, белые карлики, сверхновые и нейтронные звезды, пульсары, черные дыры; химический состав и энерговыделение звезд.
Лекция 9 (2 часа)
Тема 3.3. Строение и активность Солнца. Солнечная система
Оболочки Солнца: ядро, промежуточная область, конвективная зона, фотосфера, хромосфера, солнечная корона; ячейки супергрануляции, спикулы, магнитное поле Солнца и солнечные пятна, солнечные циклы, корональные петли и корональные дыры, факельные площадки, флоккулы и протуберанцы, солнечный ветер; протосолнце и планетезимали, аккреция, планеты-гиганты и планеты земной группы, спутники, астероиды и кометы, пояс Койпера и облако Оорта, метеориты и метеоры; химический состав и физические параметры планет Солнечной системы.
Раздел 4. Происхождение жизни и эволюция биосферы
Лекция 10 (2 часа)
Тема 4.1. Теории происхождения и развития жизни на Земле
Планетарные предпосылки зарождения жизни, вода как субстрат жизни; гипотеза панспермии, биогенез и принцип Реди, теогенез и креационизм, абиогенез и теория Опарина, эксперименты Миллера; правило Пастера, кирально чистые и рацемические смеси, «первичный бульон» и коацерватные капли, матричный автокатализ, РНК-гипотеза появления протобионтов, рибозимы; дарвинизм и ламаркизм, номогенез и тихогенез, автогенез и эктогенез, градуализм и сальтационизм, актуализм и катастрофизм; синтетическая теория эволюции, роль мутаций и естественного отбора в эволюции, групповой отбор и коэволюция, микроэволюция и макроэволюция; закон необратимости эволюции Долло, биогенетический закон Геккеля, закон усложнения системной организации, правило ускорения эволюции, принцип увеличения степени идеальности Лейбница, закон неравномерности развития живых систем, законы согласования и оптимальности.
Лекция 11 (2 часа)
Тема 4.2. Развитие земной жизни в криптозое
Архейская эра, архебактерии как первые анаэробные хемогетеротрофы, хемоавтотрофы и фотоавтотрофы, первичная и вторичная гидросфера, первая точка Пастера, аэробные прокариоты, гликолиз и окислительное фосфорилирование; протерозойская эра, цианобактерии и строматолиты, вторая точка Пастера, изменение химического состава атмосферы, гипотезы появления эукариотов, компартментализация клетки, дифференциация царств живой природы; карелий и рифей, вулканизм и великие горообразования, вендская эпоха, колниальная и синцитиальная гипотезы появления многоклеточных организмов, дифференциация типов животных, освоение мелководий гидросферы.
Лекция 12 (2 часа)
Тема 4.3. Развитие земной жизни в фанерозое
Палеозойская эра, кембрий, появление скелетных организмов, трилобиты, аммониты и археоциаты, панцирные бесчелюстные; ордовик, расцвет морских беспозвоночных и водорослей; силур, выход растений на сушу, псилофиты; девон, расцвет морских рыб и появление амфибий, стегоцефалы; карбон, появление рептилий и насекомых, расцвет папоротникообразных; пермь, появление звероящеров, массовое вымирание морских видов, расцвет голосеменных растений; циклические изменения климата и дрейф литосферных плит, древние моря и материки, Пангея, Гондвана и Лавразия; мезозойская эра, триас, появление динозавров, млекопитающих и костистых рыб; юра, появление птиц и покрытосеменных растений; мел, массовое вымирание динозавров; кайнозойская эра, палеоген и неоген, формирование современных типов растительности.
Раздел 5. Взаимоотношения человека и биосферы
Лекция 13 (2 часа)
Тема 5.1. Основные этапы антропогенеза
Понгиды и гоминиды, аридный кризис, австралопитеки, прямохождение, «человек» умелый; архантропы и палеантропы, орудия охоты и орудия труда, цефализация; неандертальцы, вторая сигнальная система, «ген» альтруизма, этап сверхинтенсивной охоты и кризис консументов; неолитическая «революция», переход от потребления к производству, домашние животные и культурные растения, подсечно-огневое земледелие, оседлость и первые цивилизации; истощение земельных ресурсов и кризис продуцентов, эпоха Великих географических открытий, добыча полезных ископаемых, механизация труда; промышленное производство и кризис редуцентов, загрязнение окружающей среды, ксенобиотики; термодинамический кризис и альтернативные источники энергии.
Лекция 14 (1 час)
Тема 5.2. Ноосфера как стадия эволюции биосферы
Высшая нервная деятельность, интеллект и сознание, материальная и нематериальная природа Разума, познание и информация; концепция ноосферы по Тейяр де Шардену, научная мысль как планетное явление по Вернадскому, адаптивные возможности и роль современного человека в биосфере, человек как геологический фактор, глобализация антропогенных процессов; коэволюция человека и биосферы по Моисееву, биосфера, техносфера и социосфера как части единого ноосферного комплекса, антропоцентризм и экоцентризм; искусственный интеллект и космический разум.
6. Содержание практических / семинарских занятий
Краткое описание подходов к организации семинарских занятий
Семинарские занятия проходят в виде заслушивания и обсуждения индивидуальных докладов студентов по темам, предложенным преподавателем. Регламент выступления составляет 10-15 мин., обсуждение – 5-10 мин. Каждый доклад оценивается по 20-балльной шкале по четырем критериям:
- полнота информации (0-5 баллов);
- регламент (0-5 баллов);
- ораторское мастерство (0-5 баллов);
- ответы на вопросы (0-5 баллов).
Тема 1. Биогеохимические круговороты основных экологически значимых химических элементов (5 семинаров – 10 часов).
Примерный план доклада
1. Физико-химические свойства веществ, содержащих элемент.
2. Распространение, распределение и трансформация веществ, содержащих элемент, в атмосфере, гидросфере и литосфере.
3. Биологическое значение веществ, содержащих элемент, пути их проникновения в живые организмы, особенности биоаккумуляции, биотрансформации и экскреции.
4. Использование человеком и хозяйственное значение веществ, содержащих элемент, а также их наличие в отходах производства и потребления.
Примерный перечень химических элементов
| 1. Углерод 2. Азот 3. Калий 4. Натрий 5. Кальций | 6. Магний 7. Фосфор 8. Сера 9. Хлор 10. Бром | 11. Иод 12. Железо 13. Медь 14. Цинк 15. Кобальт | 16. Марганец 17. Кремний 18. Мышьяк 19. Свинец 20. Ртуть |
Рекомендуемая литература
1. Добровольский В.В. Основы биогеохимии: Учеб. пособие. М.: Academia, 2003. 398 с.
2. Биогеохимический круговорот веществ в биосфере (сб. статей) / Отв. ред. В.А. Ковда. М.: Наука, 1987. 141 с.
3. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.
4. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высш. шк., 1989. 528 с.
Тема 2. Прогнозы и перспективы развития человеческой цивилизации в биосфере: мнения различных авторов (4 семинара – 8 часов).
Примерный план доклада
1. Основные «вехи» научной биографии.
2. Суть научных идей (гипотез), выдвигаемых автором.
3. Развитие научных идей автора его сторонниками и последователями.
4. Альтернативные научные взгляды и гипотезы.
Примерный перечень авторов
| 1. Мальтус 2. Форестер 3. Медоузы 4. Ласло | 5. Циолковский 6. Вернадский 7. Ле Руа 8. Тейяр де Шарден | 9. Фролов 10. Бестужев-Лада 11. Будыко 12. Моисеев | 13. Горшков 14. Реймерс 15. Коммонер 16. Фоули |
Рекомендуемая литература
- Будыко М.И. Глобальная экология. М.: Мысль, 1977. 327 с.
- Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Айрис-Пресс, 2004. 576 с.
- Волков Ю.Г., Поликарпов В.С. Человек. Энциклопедический словарь. М.: Гардарики, 1999. 520 с.
- Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М., 1995. 471 с.
- Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека. М.: Прогресс, 1973. 268 с.
- Коммонер Б. Замыкающийся круг: Природа, человек, технологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 279 с.
- Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л., Рандерс И. За переделами роста. М.: Прогресс, Пангея, 1994. 304 с.
- Проблемы экологического устойчивого развития биосферы. М.: Гидрометеоиздат, 1988. 121 с.
- Реймерс Н.Ф. Экология: Теория, законы, правила, принципы и гипотезы. М.: Россия молодая, 1994. 364 с.
- Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М.: Наука, 1987. 239 с.
- Фоули Р. Еще один неповторимый вид (экологические аспекты эволюции человека). М.: Мир, 1990. 368 с.
- Фролов И.Т. Перспективы человека. М.: Политиздат, 1979. 336 с.
7. Образовательные технологии
Процесс организации познавательной деятельности студентов, обеспечивающий формирование заявленных компетенций, требует разнообразия образовательных технологий.
При проведении аудиторных занятий используются традиционные технологии сообщающего обучения, предполагающие передачу информации в готовом виде – в форме лекционного материала, излагаемого преподавателем в устной форме с дополнительным использованием демонстрационных (визуальных) методов обучения в виде текстовых записей и рисунков на аудиторной доске, а также стендовых наглядных материалов – плакатов с таблицами, схемами и графиками. При этом студенты запоминают полученную информацию и заносят (записывают) ее в сжатом виде в индивидуальные тетрадные конспекты. В процессе самостоятельной работы студенты перечитывают законспектированный лекционный материал и рекомендованные учебные и справочные литературные источники.
Использование подобных традиционных обучающих технологий обеспечивает передачу теоретической информации, необходимой для запоминания и усвоения (анализа), от преподавателя к студенту.
В процессе изучения теоретических разделов курса и при проведении семинарских занятий используются новые образовательные технологии обучения, а именно:
- предоставление полезной информации в визуальной форме посредством демонстрации на большом экране компьютерных слайдовых презентаций и обучающих видеофильмов с использованием проектора.
Данные информационные технологии обеспечивают более полное и адекватное усвоение необходимого теоретического материала, способствуют формированию навыков работы с компьютерными презентационными программами, повышают уровень сформированности компетенции ПК-5 с повышенного до продвинутого.
8. Программа самостоятельной работы студентов (СРС)
Структура СРС
| Код формируемой компетенции | Тема | Вид | Форма | Объем учебной работы (часов) |
| ПК-5 | Тема 1.1 | ПКР-1 | КСР | 1 |
| ПК-5 | Тема 1.2 | ПКР-1 | КСР | 1 |
| ПК-5 | Тема 2.1 | ПКР-1, ПД | КСР | 1 + 2 |
| ПК-5 | Тема 2.2 | ПКР-1, ПД | КСР | 1 + 2 |
| ПК-5 | Тема 2.3 | ПКР-1, ПД | КСР | 1 + 1 |
| ПК-5 | Тема 2.4 | ПКР-2 | КСР | 1 |
| ПК-5 | Тема 3.1 | ПКР-2 | КСР | 1 |
| ПК-5 | Тема 3.2 | ПКР-2 | КСР | 1 |
| ПК-5 | Тема 3.3 | ПКР-2 | КСР | 1 |
| ПК-5 | Тема 4.1 | ПКР-2 | КСР | 2 |
| ПК-5 | Тема 4.2 | ПКР-2 | КСР | 2 |
| ПК-5 | Тема 4.3 | ПКР-2 | КСР | 2 |
| ПК-5 | Тема 5.1 | ПКР-2, ПД | КСР | 2 + 2 |
| ПК-5 | Тема 5.2 | ПД | КСР | 3 |
Виды СРС:
- подготовка к контрольным работам № 1 и № 2 (ПКР-1 и ПКР-2);
- подготовка доклада, реферата (ПД);
- повышение индивидуального уровня сформированности компетенции (ПИУ).
По одной теме может быть несколько видов СРС.
Формы СРС:
- СРС без участия преподавателя (БУ);
- контроль СРС преподавателем (КСР).
Формы самостоятельной работы: работа с учебной и справочной литературой по темам и разделам курса, работа с конспектами лекционных занятий, поиск информации и подготовка докладов по индивидуальной тематике к семинарским занятиям, применение полученной на лекциях и семинарах информации на практике в процессе подготовки и выполнения индивидуальных курсовых (дипломных) работ.
Формы контроля самостоятельной работы: проверка контрольных работ, оценка устных докладов и письменных рефератов, консультации и собеседования.
Названия тем дисциплины приведены в разделе 4 данной рабочей программы.
Тематика докладов к семинарским занятиям приведена в разделе 6 данной рабочей программы.
Список рекомендуемой для самостоятельной работы учебной и справочной литературы приведен в разделе 10 данной рабочей программы.
График контроля СРС
-
Недели (8-й семестр)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
д
д
д
кр-1
-
д
д
кр-2
Условные обозначения: д – доклад, кр-1 и кр-2 – контрольные работы № 1 и № 2.
9. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию обучающихся и итоговую государственную аттестацию выпускников.