1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | ознакомиться с основами биоиндикации экосистем, с особенностями организации мониторинговых исследований наземных и водных объектов, современными методами исследования биоиндикации, дать представление о возможностях, которые они открывают в оценке состояния экосистем. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.03 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ОПК-2 | Способен творчески использовать в профессиональной деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов дисциплин (модулей), определяющих направленность программы магистратуры; |
| ОПК-2.1 | Знает основы фундаментальных и прикладных разделов биологических дисциплин, определяющих направленность магистратуры; ОПК-2.2. Умеет выявлять перспективные проблемы и формулировать |
| ОПК-2.2 | Умеет выявлять перспективные проблемы и формулировать принципы решения актуальных научно-исследовательских задач на основе использования комплексной информации, в том числе на стыке областей знания |
| ОПК-2.3 | Владеет опытом обобщения, анализа и творческого использования в профессиональной деятельности знаний фундаментальных и прикладных разделов дисциплин (модулей), определяющих направленность программы магистратуры |
| ПК-2 | Способен применять биологические методы при осуществлении экологического мониторинга |
| ПК-2.1 | Знает основные биологические методы, используемые в процедуре экологического мониторинга |
| ПК-2.2 | Умеет применять биологические методы в процедуре экологического мониторинга |
| ПК-2.3 | Владеет навыками применения методов биоиндикации |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Теоретические основы фундаментальных и прикладных разделов биологических дисциплин; основные идеи и достижения в области изучения лесных экосистем; основы камеральной обработки полевых материалов и работы с помощью определителей, видовой состав фито- и зоопланктона, зообентоса, макрофитов и других гидробионтов, особенности морфологии, физиологии и экологии основных групп и видов гидробионтов; основы биостатистики, структуру и методику работы с базой данных материалов камеральной обработки. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Творчески использовать в профессиональной деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов биологических дисциплин; определять организмы до рода/вида с помощью определителей и работать с различными видами микроскопической техники, проводить расчеты численности, биомассы, продукции; использовать результаты исследования и преобразовывать в практические рекомендации. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Основными методами анализа в сфере биохимии, биотехнологии и микробиологии; навыками участия в проведении мероприятий по организации экологической экспертизы технологических проектов и природоохранных территорий; методами статистической обработки материалов, составления отчетной документации, ведения базы данных материалов камеральной обработки. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Основы и принципы биоиндикации | ||||||
| 1.1. | Уровни биоиндикации | Лекции | 3 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3, ОПК-2.1, ОПК-2.2, ОПК-2.3 | Л1.1 |
| 1.2. | Преимущества и недостатки биоиндикации по сравнению с физико-химическими методами оценки состояния окружающей среды | Сам. работа | 3 | 4 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3, ОПК-2.1, ОПК-2.2, ОПК-2.3 | Л1.1 |
| 1.3. | Экологические основы биоиндикации. Диапазоны физиологической толерантности и экологические диапазоны присутствия (экологические потенции) | Сам. работа | 3 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3, ОПК-2.1, ОПК-2.2, ОПК-2.3 | Л1.1 |
| 1.4. | Критерии выбора биоиндикаторов. Абсолютные и относительные стандарты сравнения при оценке изменений в окружающей среде | Лабораторные | 3 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3, ОПК-2.1, ОПК-2.2, ОПК-2.3 | Л1.1, Л2.1 |
| 1.5. | Основные понятия биоиндикации. Классификация индикаторов. | Лекции | 3 | 2 | ОПК-2.1 | Л1.1 |
| 1.6. | Палеоиндикация | Лекции | 3 | 1 | ОПК-2.1 | Л1.1 |
| 1.7. | Биоиндикация на различных уровнях организации живого | Сам. работа | 3 | 10 | ОПК-2.1 | Л1.1 |
| 1.8. | Биохимические и физиологичнские реакции растений на стрессоры | Лабораторные | 3 | 4 | ОПК-2.1 | Л1.1, Л2.1 |
| Раздел 2. Особенности использования организмов и их свойств в оценке качества окружающей среды | ||||||
| 2.1. | Специфическая и неспецифическая, регистрирующая и аккумулятивная биоиндикация | Сам. работа | 3 | 10 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3, ОПК-2.1, ОПК-2.2, ОПК-2.3 | Л1.1 |
| 2.2. | Прямая и косвенная, первичная и вторичная, пассивная и активная биоиндикация | Сам. работа | 3 | 8 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3, ОПК-2.1, ОПК-2.2, ОПК-2.3 | Л1.1 |
| 2.3. | Фитоиндикация наземных экосистем | Лекции | 3 | 2 | ОПК-2.1 | Л1.1 |
| 2.4. | Особенности биоиндикации свойств почвы | Лекции | 3 | 1 | ОПК-2.1 | Л1.1 |
| 2.5. | Особенности биоиндикаци состояния водоемов | Лекции | 3 | 2 | ОПК-2.1 | Л1.1 |
| 2.6. | Биоиндикация состояния водных экосистем | Лабораторные | 3 | 4 | ОПК-2.1 | Л1.1, Л2.1 |
| 2.7. | Биоиндикация свойств почвы | Лабораторные | 3 | 2 | ОПК-2.1 | Л1.1, Л2.1 |
| Раздел 3. Биоиндикация антропогенного воздействия | ||||||
| 3.1. | Биотестирование качества почвы г. Барнаула и его окрестностей | Лабораторные | 3 | 4 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3, ОПК-2.1, ОПК-2.2, ОПК-2.3 | Л1.1, Л2.1 |
| 3.2. | Биотестирование | Сам. работа | 3 | 11 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3, ОПК-2.1, ОПК-2.2, ОПК-2.3 | Л1.1 |
| 3.3. | Биоиндикация загрязнений | Лекции | 3 | 2 | ОПК-2.1 | Л1.1 |
| 3.4. | Биоиндикация загрязнения г. Барнаула и его окрестностей | Лабораторные | 3 | 4 | ОПК-2.1 | Л1.1, Л2.1 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Вопросы и задания для оценки сформированности компетенции: ОПК-2: Способен творчески использовать в профессиональной деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов дисциплин (модулей), определяющих направленность программы магистратуры. 1. Какой ученый впервые высказал предположение о формировании черноземов под степными фитоценозами. а) А.П. Карпинский б) Э.И. Эйхвальд в) Ф.И. Рупрехт г) В.В Докучаев 2. Биоиндикаторы это организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых настолько тесно коррелируют с условиями окружающей среды, что могут использоваться для их оценки. Какие группы организмов больше подходят для этих целей а) эврибионты б) стенобионты в) организмы с широкой экологической амплитудой г) эвритермные 3. Что является объектом индикации на ценотическом уровне а) поведенческие отклонения животных б) изменение формы роста, экобиоморфных признаков в) продуктивность сообщества г) показатели фотосинтетической активности 4. Как называются индикаторы, которые сохраняют свое значение в пределах одной или нескольких областей со сходными физико-географическими условиями а) панареальные б) локальные в) региональные г) зональные 5. Из списка индикаторов выберите экосистемные. а) Индикаторы обширной деградации б) Объекты измерения асимметрии в) Объекты измерения успешности роста г) Индикаторы опытов 6. Что относится к биохимическим и физиологическим реакциям на антропогенные стрессоры? а) флуктуирующая асимметрия черепа, мышц насекомых, млекопитающих, пресмыкающихся, листовой пластинки растений б) нарушение избирательной проницаемости биомембран в) биоритмические изменения г) поведенческие отклонения животных 7. Выберите организмы полисапробных водоемов а) серные бактерии, бактериальные зооглеи, олигохеты Tubifex tubifex б) корненожки, солнечники, моллюски в) протококковые водоросли г) диатомовые водоросли 8. Выберите процент зарастания эвтрофных водоемов мактофитами. а) 5 % б) 20 % в) 50 % г) 70 % 9. Как называются растения с глубоко расположенной корневой системой, использующие в качестве источника влаги грунтовые воды? а) мезофиты б) псаммофиты в) гигрофиты г) фреатофиты 10. Как называются растения, произрастающие на почвах бедных влагой? а) ксерофиты б) гигрофиты в) гидрофиты г) мезофиты Задания открытого типа 1. Как называется комплекс физиолого-биохимических свойств организма, обусловливающий его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ, то есть с той или иной степенью загрязнения? 2. Какое количество видов макрофитов может встречаться в дистрофных водоемов? 3. Как называются виды, приуроченные исключительно к породам и почвам с определенной геохимической минерализацией и не встречающиеся в иных условиях? 4. К месторождениям каких ценных минералов приурочено произрастание ольховника кустарникового (Duschekia fruticosa) 5. Кратко опишите последнюю стадию пастбищной дигрессии — абсолютный сбой. 6. Как называется раздел геоботаники, рассматривающий растительные сообщества как показатель условий среды? 7. Как называются организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых настолько тесно коррелируют с условиями окружающей среды, что могут использоваться для их оценки? 8. Перечислите индикаторы здоровья. 9. Перечислите три ситуации в которых необходимо применение биоиндикации. 10. Как называется процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности? 11. Перечислите представителей мезофауны почвы 12. Как называется группа организмов-обрастателей в водоемах? 13. Как называется группа придонных организмов водоемов? 14. Как согласно классификации Б.В. Виноградова (1964) называются индикаторы, распространенные только на объекте индикации и не встречающиеся на других. 15. Как называется процесс разрушения верхних, наиболее плодородных слоев почвы и подстилающих пород талыми и дождевыми водами или ветром. Вопросы и задания для оценки сформированности компетенции: ПК-2: Способен применять биологические методы при осуществления экологического мониторинга 1. Какой фенотип окраски белого клевера преобладает на незагрязненных почвах а) полное пятно б) пятно отсутствует в) разорванное пятно г) центральная верхняя точка 2. Что лежит в основе подсчета Индекса Вудивисса: а) таксономическое разнообразие беспозвоночных в почвах б) соотношение олигохет к общей массе беспозвоночных в) соотношение общего числа экземпляров веснянок в водоеме к количеству всех бентосных организмов г) подсчет таксономического разнообразия зообентоса 3. Какое растение является индикатором отложений известняка? а. Ива б. Иссоп меловой в. Джузгун древовидный г. Венерин башмачок 4. Признаком каких свойств почвы является произрастание калужницы болотной. а) засоления почвы б) песчаных почв в) влажных почв г) повышенное содержание кальция в почве 5. Какой признак можно использовать для оценки изменения климата? а) многолетние данные о феноспектрах растений б) таксономическое разнообразие беспозвоночных в почвах в) продуктивность сообщества г) флуктуирующая асимметрия 6. Какие почвы наиболее предпочтительны для обитания кивсяков? а) Кислые почвы б) Почвы богатые железом в) Переувлажненные почвы г) Почвы богатые кальцием 7. Какое растение можно использовать как индикатор богатства почв кальцием. а) венерин башмачок б) солерос европейский в) джузгун г) калужница болотная 8. Индикаторы загрязнения диоксидом серы а) красновато-пурпурные точки на красных листьях у клена американского б) красноватая крапчатость игл сосны Веймутова в) побурение кончиков игл хвойных г) отсутствие пятна на листьях у клевера белого 9. Выберите метод изучения интенсивности фотосинтеза а) Круговой дихроизм б) Проточная цитометрия в) Флуориметрия г) Микроскопия 10. Выберите обитателей чистых водоемов для расчета индекса Майера а) личинки веснянок б) личинки стрекоз в) пиявки г) прудовики Задания открытого типа 1. На основе приведенных данных рассчитайте олигохетный индекс Таксон количество особей в пробе Oligochaeta 14 Mollusca 6 Plecoptera 17 Ephemeroptera 13 2. На основе данных флуктуирующий асимметрии листа березы расположите точки от наиболее чистой к наиболее загрязненной Т.1 0,092 Т.2 0,062 Т.3 0,067 Т.4 0,045 Т.5 0,059 3. Перечислите три основных метода определения количества микрообрганизмов в почве 4. Что является показателем функциональной активности почвенной биоты и ее способности к разнообразным биохимическим превращениям. 5. Сколько классов загрязнения водоемов выделяется согласно индексу Вудивисса? 6. Назовите индикаторами каких полезных ископаемых могут являться следующие морфологические и фенологические изменения растений: гигантизм у сведы, вторичное цветение ромашки, вторичная вегетация житняка ломкого, появление наростов, искривлений у маревых,в ытянутые (свечковидные) формы лебеды белой, шаровидные формы солероса европейского, угнетенность, карликовость сарсазана шишковатого. 7. Перечислите критерии выбора биоиндикатора. 8. Как называется метод определения качества окружающей среды по состоянию лишайников? 9. Как называются биоиндикаторы (растения и животные), которые используются для оценки качества воздуха, воды или почвы в лабораторных опытах? 10. К какой группе по отношению к кислотности почвы относят: сфагнум (белый мох), зелѐные мхи (гилокомиум, дикранум), плауны, кошачья лапка, щавелѐк малый, лишайник цетрария, брусника, черника? 11. Каких мелких ракообразных наиболее часто используют в качестве тест-объекта для оценки качества водной среды. 12. Как называется метод биоиндикации, позволяющий на основе анализа характеристик древесного яруса и полога подроста (радиального и линейного прироста, продолжительности жизни (возраста) хвои, наличия некроза и хлороза, жизненного состояния древостоя и т. д.) судить о состоянии природной среды? 13. Как называется система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений биотических компонентов, вызванных факторами антропогенного происхождения, и проявляемых на организменном, популяционном и видовом уровнях? 14. Как называются микроорганизмы, постоянно живущие в конкретном водоеме, приспособленные к его экологическим условиям (естественная микробофлора)? 15. Как называются микроорганизмы, поступающие в водоем извне и вызывающие биологическое загрязнение? |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Темы рефератов: 1. Фитоиндикация биохимеских и физиологических реакций организмов на стресс 2. Морфологические изменения растений в биоиндикации 3. Анатомо-морфологические изменения животных, как реакция на стресс 4. Биоритмы и поведение животных, как объект биоиндикации 5. Биоиндикация на популяционном уровне 6. Влияние антропогенных стрессоров на динамику биоценозов 7. Особенности биоиндикации на ландшафтном уровне 8. Биотестирование 9. Особенности биоиндикации устойчивости агроценозов 10. Источники загрязнения наземных экосистем 11. Источники загрязнения водных экосистем 12. Использование биоиндикации для экологического зонирования территорий |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| 1. История становления и развития биоиндикации 2. Классификации и показатели индикаторов 3. Биоиндикация на биохимическом и физиологическом уровне. Примеры методов. 4. Анатомо-морфологические отклонения растений в биоиндикации 5. Биоритмические отклонения растений в биоиндикации 6. Биоритмы и поведение животных в в биоиндикации 7. Биоиндикация на основе фаунистических, флористических и хорологических изменеинй 8. Популяционные и цетотические изменения как объекты биоиндикации 9. Биоиндикация региональных и глобальных изменений окружающей среды 10. Фитоиндикация геологических условий. Примеры фитоиндикаторов. 11. Фитоиндикация свойств почв: Типы почв. Механический состав. Богатство. Примеры фитоиндикаторов. 12. Фитоиндикация свойств почв. Содержание влаги. Кислотность. Минеральный состав. Засоление. Примеры фитоиндикаторов. 13. Биоиндикация устойчивости агроценозов 14. Беспозвоночные животные — индикаторы свойств почв. Примеры. 15. Биоиндикация водоемов на основе изучения состава микробоценозов и их функциональных характеристик. 16. Биоиндикация почв на основе изучения состава микробоценозов и их функциональных характеристик. 17. Фитоиндикация сапробности и трофности водоемов. 18. Зооиндикация сапробности водоемов. Индексы качества воды. 19. Зообентос, как индикатор загрязнения водоемов. Индексы загрязнения водоемов 20. Фитоиндикация загрязнения водоемов. 21. Фитоиндикация загрязнения воздуха. 22. Биоиндикация климатических и гидрологических изменений. 23. Индикаторы физического (шумового, вибрационного, светового) загрязнения среды. 24. Биоиндикация загрязнения почвы тяжелыми металлами. 25. Биотестирование. Примеры. 26. Биоиндикация в системе экологического мониторинга. 27. Лихеноиндикация. |
| Приложения |
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Мелехова О.П., Егорова Е.И., Евсеева Т.И. | Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для вузов | М.: Академия, 2007 | 7 |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Соколова Г.Г., Шарлаева Е.А. | Практикум по биоиндикации экологического состояния окружающей среды: Учебное пособие | Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2006 | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Курс Moodle | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| MS Office; Word, Excel, PowerPoint u др.Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| www.greenpeace.org/russia.ru - Гринпис России. Общественная международная неправительственная организация (информация о проектах, мероприятиях, достижениях общественной организации в области охраны окружающей среды); http://ecoportal.ru/dict.php - Справочники по охране окружающей среды, природопользованию и экологической безопасности; www.rosdnh.narod.ru/ekolslov.htm - Экологический словарь-справочник. В словаре дано толкование более 5 000 терминов, которые используются при описании проблем экологии, природопользования и охраны природы. Особое внимание уделяется объектам охраны природы. Приведены термины промышленной экологии, экологии человека; http://www.cntd.ru/noframe/com-spec-ecology - Экологический словарь. Термины и понятия, помещенные в словарь,охватывают разделы общей и прикладной экологии, а также экологии человека, социальной экологии, географии и т. д.; http://www.ecology.ru; http://www.webdirectory.com -Web-каталог по окружающей среде; http://www.ecoline.ru Эколайн: справочно-информационная служба; | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 326Л | лаборатория биогеографии и экологии сообществ - учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа; занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 20 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; стационарный экран: марка Digis Optima-C - 1 единица; проектор Epson EB-X04 - 1 шт.; микроскоп Альтами ПС0745 - 3 шт.; микроскоп Биомед 6 - 1 шт.; микроскоп Микмед - 2 шт.; рабочее место преподавателя, моноблок Powercool P21 Intel - 1 шт.; принтер LaserJet 1320 - 1 шт.; микроскоп Биолам Р-11 - 8 шт. |
| 301Л | лаборатория агробиологии и агроэкологии - учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа; занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 8 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска магнитная маркерная – 1 шт.; компьютерные столы – 3 шт., компьютер Aquarius Pro P30 S46 - 1 шт.; моноблок RAMEC Gale Custom G1610 - 3 шт.; микроскоп Биомед 6 - 1 шт.; микроскоп медицинский БИОМЕД-6 - 3 шт.; мини-лаборатория "Экотест-120-ИП(16)" в кейсе - 1 шт.; портативная система для измерения газообмена в образцах растений GFS-3000 Walz - 1 шт., рН-метр полевой с длинным щупом - 1 шт.; спектрофотометр ПЭ-5 400 УФ - 1 шт.; центрифуга ЦЛМН-Р 10-01 - 1 шт.; электронный регистрирующий почвенный пенетрометр Eijelkamp P1.52 в комплекте -1 шт.; ноутбук полностью защищенный трансформируемый Panassonic Toughobook CF-19 - 1 шт.; флуориметр универсальный переносной Walz Junior-PAM - 1шт.; аквадистиллятор Адэа- С3СМО - 1 шт.; весы аналитические CY-224C - 1 шт.; весы электронные Acom JW-1-300 - 1 шт.; влагомер зерна PM-650 - 1 шт.; комплект приборов PNT3000 Combi и pH3000 (10700) - 1 шт.; шкаф для хранения лабораторной посуды и оборудования – 3 шт., стол лабораторный 3 шт. |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Приступая к изучению дисциплины, студенту необходимо внимательно ознакомиться с тематическим планом занятий, списком рекомендованной литературы. Следует уяснить последовательность выполнения индивидуальных учебных заданий. Самостоятельная работа студента предполагает работу с научной и учебной литературой,умение создавать тексты. Уровень и глубина усвоения дисциплины зависят от активной и систематической работы на лекциях, изучения рекомендованной литературы, выполнения контрольных письменных заданий. |