Методические указания к практическим занятиям
Кафедра общественного здравоохранения с курсом профилактической медицины
Қоғамдық денсаулық сақтау кафедрасымен профилактикалық медицина курсы
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
ТЕМА №1. Введение в экологию. Предмет, задачи и структура общей экологии. Среда обитания и экологические факторы.
Факультет: «Общая медицина»
«Стоматология»
Дисциплина: «Экология и устойчивое развитие»
Курс: І
Алматы 201 4
Тема п рактическо го заняти я №1. Введение в экологию. Предмет, задачи и структура общей экологии. Среда обитания и экологические факторы.
Цель: формирорвание знаний у студентов о предмете, задачах и методах экологии, краткой истории развития, основных разделах, взаимосвязи ее с другими дисцплинами, об экологических факторах, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду и здоровье населения, основах законодательства об охране окружающей среды.
Задачи обучения: ознакомить студентов с основами фундаментальной экологии - наиболее общими закономерностями взаимоотношений организмов и их сообществ со средой в естественных условиях; дать представление о взаимоотношениях в системе «общество-природа», о среде обитания живых организмах и об экологических факторах, оказывающих прямое или косвенное влияние на них.
Основные вопросы темы:
- Предмет, задачи и объекты изучения экологии.
- Краткая история развития экологии. Роль А. Гумбольдта, Ж.Ламарка, К.Линнея, Э.Геккеля, А.Тэнсли, В.В.Докучаева, В.И. Вернадского и т.д.
- Видные ученые-экологи ХХ столетия: В.Н. Сукачев, Г. Одум и Ю. Одум, Н.Ф. Реймерс, Б.Небел, Б. Коммонер и др. Развитие экологии в Казахстане.
- Основные понятия (термины) экологии: биосфера, экосистемы, биогеоценозы, популяции, сообщества, экологические факторы.
- Основные законы и принципы в экологии, законы Б. Коммонера, Либиха, Шелфордта и т.д. и их значение.
- Структура современной экологии. Связь экологии с медицинскими, биологическими и другими науками. Основные направления развития экологии в современный период. Методы исследования экологии.
- Понятие экологического фактора. Среда обитания и экологические факторы.
- Классификаций экологических факторов: традиционная, классификация Мончадского и т.д.
- Абиотические и биотические факторы и их виды. Внутривидовые и взаимоотношения живых организмов.
- Понятие «экологическая ниша», ее значение во взаимоотношениях живых организмов.
- Антропогенные факторы, их прямое и косвенное воздействие на окружающую среду.
- Общие закономерности действия факторов среды на организм. Зоны действия экологического фактора.
- Экологическая валентность. Стенобионтные и эврибионтные организмы.
14. Лимитирующие факторы и их значение. Закон минимума Ю.Либиха. Закон толерантности В.Шелфордта.
М етоды обучения и преподавания (малые группы, дискуссия, ситуационные задачи, работа в парах, презентации, кейс-стади и т.д.): ролевые игры, работа в малых группах, дискуссия или дебаты.
Литература:
Обязательная:
1. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. Учебное пособие для вузов, средних школ и колледжей. - М.: ФАИР - Пресс, 2000. - 320 с.
2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек - экономика - Биота - среда: Учебник для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М: ЮНИТИ - ДАНА, 2000. - 566 с.
3. Шандала М.Г., Звиняцковский Я.И. Окружающая среда и здоровье населения. Киев: Здоровье, 1988, С.152.
4. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. Учебное пособие для небиологических вузов: 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа,1986, С.415.
5. Кенесариев У.И., Жакашов Н.Ж. Экология и здоровье населения. Учебник для ВУЗов и колледжей. - Алматы, 2002 -260 с.
Дополнительная:
1. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2001. – 576 с.
2. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учебное пособие. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000.-320с.
3. Пивоваров Ю.П. Королик В.В, Зиневич Л.С. Гигиена и основы экологии человека. Серия «Учебники и учебные пособия» Ростов на Дону: «Феникс», 2002. – 512 с.
- Денисов В.В., Денисова И.А. Экология: 100 экзаменационных ответов. – М.: ИКЦ «МарТ», Ростов н/д: Изд.центр «МарТ»,2003.- С.8-23.
5. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и ее окружения. М.: Наука, 1987, С.339
6. Израэль Ю.А. Экология и контроль природной среды. М.: Гидрометиздат, 1989, C.248.
7. Казначеев В.П. Очерки теории и практики экологии человека. М.: Наука. 1983, С.260.
8. Марчук Г.И., Кондратьев К.Я. Приоритеты глобальной экологии. М.: Наука. 1992. С.263.
9. Новиков Ю.В., Шицкова А.П. Гармония или трагедия. М.: Наука. 1989, С.271.
10. Экзарьян В.Н. Геоэкология и охрана окружающей среды. М.: Экология, 1997, С.786.
11. Экология и защита биосферы: В 3-х кн. - М: Изд. объедин. «Международный дом сотрудничества», 1996.
12. Агаджанян Н.А., Торшин В.В. Экология человека. -М.: Крук, 1994.
Контроль (вопросы, тесты, задачи и пр.):
1. Экология, основные понятия. Современная экология.
2. Экологическое образование
3. Этапы исторического развития экологии как науки. Какова роль отечественных ученых в ее становлении и развитии?
4. В чем особенности современных представлений об экологии?
5. Какой вклад в развитие экологии внесли ученые древнего мира?
6. Чем отличается биоцентрическое и антропоцентрическое мировозрение в экологии?
7. Каковы основные причины конфликта между обществом и природой в современных условиях?
8. Перечислите основные законы и принципы в экологии, как они гласят?
9. Каковы основные методы изучения экологии?
10. История развития экологии
11. Каковы основные разделы экологии?
12. Что такое экологические факторы?
13. Каие существуют классификации экологическиъх факторов?
14. Что такое лимитирующие факторы?
15. Что такое эврибионтные и стенобионтные организмы?
Информационно – дидактический блок
Экология, ее предмет, задачи, структура, методы исследования, история развития. Организм и факторы среды. Экологические факторы, их классификация, закономерности воздействия их на живые организмы.
Растущая техническая и энерговооружённость человеческого общества позволяет осуществлять все более масштабные проекты по извлечению минеральных, биологических и других ресурсов.
В процессе производственной деятельности человеческое общество создало совершенно новые для природы предметы: машины, здания, дороги, фабрики, шахты, сельскохозяйственные поля и многое другое. Эти новые продукты деятельности человеческого общества, переработанные трудом природные материалы, по выражению К. Маркса, «соединения вещества природы с человеческим трудом» и оказывают решающее воздействие на природную среду.
Стремление господствовать над природой вопреки её законам и таким образом одержать над ней лёгкую победу для человека оканчивается всегда печально. В подтверждение этому можно привести множество примеров. Человек не всегда причиняет вред природе умышленно, поскольку чаще всего действует из благих намерений. Печальные примеры отрицательного воздействия человека на природу имеются и в нашей республике и странах СНГ. Недостаточно обоснованная распашка более 22 млн. гектаров целинных земель привели к ветровой эрозии до 12 млн. га пашни, 5 млн. водной и 500 тыс. га ирригационной эрозии. Из-за несбалансированного использования пастбищ более 60% их подвержены процессам опустынивания.
Человек нарушает законы природы и получает печальный результат так же в связи с чрезмерной вырубкой лесов, истреблением диких животных и т.д. Нарушение законов природы, биологического равновесия её естественного состояния является и загрязнение почв, водных ресурсов и атмосферного воздуха, в результате которого природные экосистемы теряют свою способность к самоочищению и самовосстановлению – гомеостаз.
В соответствии с принятой классификацией любое изменение в среде обитания входит в компетенцию экологии. Причинами таких изменений могут быть антропогенные воздействия и космические процессы.
Экология, постоянно увеличивая набор рассматриваемых факторов внешней среды, изучает их влияние на особи, популяции, экосистемы и человека в обществе в целом. Отсюда следует прямая связь экологии с хозяйственной деятельностью человека, особенно с такими масштабными производствами, как энергетика, топливно – ресурсодобывающие комплексы, химическая, нефтехимическая промышленность, транспорт, сельское хозяйство и многое другое.
Одной из важнейших задач экологии является оптимизация взаимоотношений между человеком, с одной стороны, отдельными видами и популяциями, экосистемами, с другой. Оптимизация взаимоотношений человека с природной средой рассматривается как необходимое условие существования человека с обоюдными балансированными взаимоотношениями, которые должны проявляться в минимальных потерях урожая, минимальном ущербе живым организмам и неживой природе, сооружениям и памятникам культуры, недопущении исчезновения отдельных видов, предотвращении дискомфорта урбанизированной среды и увеличения заболеваемости населения. Это может быть достигнуто экологической регламентацией хозяйственной деятельности человека, для осуществления которой необходимы экологические знания, твёрдая убеждённость в необходимости проведения решительных действий по охране природы и экологическое воспитание как подрастающих поколений, так и всего населения нашей планеты.
Деградация окружающей природной среды, прежде всего сказывается на здоровье человека и состоянии его генетического фонда, которая проявляется во-первых, в недостаточно эффективной работе специальных органов по охране окружающей среды, во-вторых, неспособности правоохранительных органов обеспечить надлежащий контроль за выполнением законов об охране окружающей среды, и наконец в-третьих, в массовом эколого-правовом нигилизме, т.е. в неуважении эколого-правовых требований, нарушении или невыполнении их.
В связи с этим большое значение имеет экологическое воспитание и образование людей, начиная с дошкольных учреждений.
На конференции ООН в 1992 г. в Рио-де- Жанейро сделан вывод о том, что нынешняя рыночно-потребительская модель, действующая в ряде стран мира, стремительно ведёт к гибели всего человечества. Это модель неустойчивого развития, характеризующая бездумной разработкой и потреблением природно-энергетических и сырьевых ресурсов биосферы.
Таким образом, экологическая безграмотность, незнание закономерностей, происходящих в природе, их игнорирование, беззаботное отношение к природным ресурсам – вот главные причины ухудшения состояния окружающей среды. Уже сейчас человечество потребляет ресурсов больше того, что можно изъять из биосферы без ущерба нарушения её биохимических циклов и способности к гомеостазу. Весь прошлый ХХ век человечество жило за счёт своих потомков.
В Концепции экологической безопасности РК, принятой 07 декабря 2003 г. Советом безопасности РК и одобренной Президентом РК Н.А. Назарбаевым дана трактовка статуса страны, окружающая среда которой наиболее уязвима и отмечено, что в стране сложилась неблагоприятная, а в ряде регионов – кризисная экологическая обстановка.
В нынешней экологической ситуации в фокусе разнообразных неблагоприятных последствий вмешательства в природу оказался непосредственно человек, его здоровье и благосостояние.
Поэтому охрана благоприятной жизни и здоровья граждан нашей республики окружающей природной среды стала основой экологической безопасности, является одним из стратегических фундаментальных компонентов национальной безопасности, важнейшим аспектом защиты интересов и приоритетов страны в международных и интеграционных процессах, что закреплено в Концепции экологической безопасности РК.
В ст. 31 Конституции РК указано: «Государство ставит целью охрану окружающей среды, благоприятной для жизни и здоровья человека».
Структура и задачи современной экологии.
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии -экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т.е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).
Любой организм в природной среде подвергается воздействию огромного числа факторов. Систематизация экологических факторов поможет выбрать важнейшие и оценить характер их влияния на изучаемые виды.
Классическим и наиболее традиционным делением экологических факторов считается их подразделение на две основные группы: абиотические и биотические. Первая включает факторы климатические (температура, свет, влажность, давление, и др.), физические свойства почвы и воды. Ко второй относятся факторы питания и различные формы взаимодействия особей и видов между собой (хищничество, конкуренция, паразитизм, и др.). Однако подобное подразделение не представляется исчерпывающим. Иногда бывает трудно отнести данный фактор к той или иной группе.
В связи с нечеткостью этой классификации была разработана другая, в соответствии с которой все экологические факторы подразделяются на две категории: не зависящие от плотности популяции и зависящие от плотности популяции факторы. Однако эта классификация оказалось еще менее удовлетворительной.
Согласно третьей классификации все экологические факторы делятся на две основные группы: витальные (энергетические) и сигнальные. Витальные оказывают непосредственное воздействие на жизнедеятельность организмов, меняют их энергетическое состояние. К таким факторам можно отнести температуру, пищу, конкуренцию, хищничество, паразитизм и др. Факторы второй группы, выполняющие сигнальную роль, несут об информацию об изменении энергетических характеристик: продолжительность светового дня, и др. Некоторые факторы, рассматриваемые в качестве абиотических, могут обладать как энергетическим, так и сигнальным действием.
Кроме указанных выше существует классификация экологических факторов, основанная на оценке степени адаптивности реакций организмов на воздействие факторов среды. Эта классификация предложена советским учёным А.С. Мончадским. По мнению Мончадского, рациональная классификация экологических факторов должна прежде всего учитывать особенности реакций живых организмов, подвергшихся воздействию этих факторов, в том числе степень совершенства адаптаций организмов, которая тем выше, чем древнее данная адаптация. Эта классификация подразделяет все экологические факторы на три группы: первичные периодические, вторичные периодические и непериодические факторы.
Заключая рассмотрение классификаций, следует обобщить все многообразие действующих в природе экологических факторов в виде “синтетической” системы:
Факторы климатические: 1) первичные периодические факторы (свет, температура); 2) вторичные периодические факторы (влажность); 3) непериодические факторы (шквальный ветер, значительная ионизация атмосферы, пожары).
Факторы физические не климатические: 1) факторы водной среды (содержание кислорода, соленость, рН, давление, плотность, течение); 2) эдафические факторы (рН, вода, механический состав, соленость и др.).
Факторы питания : 1) количество пищи; 2) качество пищи.
Факторы биотические: 1) внутривидовые взаимодействия; 2) межвидовые взаимодействия.
Популяция (от латинского: «populus» – «народ») – это совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует и занимает определенную часть ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Популяция является элементарной структурой вида, в форме которой вид существует в природе.
Ситуационные задачи:
Задача №1. В водной среде амплитуда значений температуры невелика – не превышает 50 оС, тогда как в наземно-воздушной среде – до 100 оС. Среде присуща высокая плотность, содержание кислорода 1% от объема. Свет в чистых водах проникает до глубины 50-60 м, в сильно загрязненных – на несколько см.
Вопросы:
1. Назовите лимитирующие факторы водной среды.
2. Какие обитатели типичны для водной среды – гомойотермные или пойкилотермные, и почему?
3. Какова экологическая валентность водных обитателей к температурному фактору?
4. Назовите основные пути адаптации водных организмов к высокой плотности воды и недостатку света.
5. Приведите примеры непериодических факторов, которые могут действовать на водных обитателей.
Задача №2. Для наземно-воздушной среды характерны низкая плотность воздуха, большие колебания температуры (годовые, амплитуда до 100 оС), высокая подвижность атмосферы, хорошая обеспеченность кислородом.
Вопросы:
1. Назовите лимитирующие факторы наземно-воздушной среды.
2. Какие обитатели типичны для наземно-воздушной среды – гомойотермные или пойкилотермные, и почему?
3. Какова экологическая толерантность обитателей наземно-воздушной среды к температурному фактору?
4. Назовите основные пути адаптации организмов наземно-воздушной среды к температурному фактору и содержанию воды.
5. Приведите примеры непериодических факторов, которые могут действовать на обитателей наземно-воздушной среды.
6. Какие адаптации организмов вызывает свет?
7. Как может измениться предел толерантности к одному фактору, если значения другого фактора являются экстремальными (стрессовыми)?
Задача №3. Для почвенной среды характерны небольшие колебания температуры, плотное сложение, наличие в порах свободной воды и воздуха, малое содержание кислорода, большее, чем в атмосферном воздухе.
Вопросы:
1. Какие эдафические факторы вы знаете?
2. Назовите факторы почвенной среды, наиболее часто являющиеся лимитирующими.
3. Каковы пути адаптации растений к влажности, температуре, химическому составу почвы?
4. Какие обитатели типичны для почвенной среды – гомойотермные или пойкилотермные, и почему?
5. Приведите примеры непериодических факторов, которые могут действовать на растения и почвенную биоту.
6. Что такое растения-индикаторы, какую роль они играют в оценке состояния почвы?
Тесты:
1. Какова суть закона внутреннего динамического равновесия в экологической сети “все связано со всем” (по Коммонеру):
А) небольшой сдвиг в биосфере в одном месте может вызвать отдаленные последствия в другом
В) изменения в одном из компонентов биосферы (зоонозе, фитоценозу, микробиоценозе)
С) изменения в атмосфере, почве, гидросфере
Д) изменения климатических условий
Е) изменения механического состава почвы
АСД
АВС
ВСД
СДЕ
АДЕ
2. Одной из существенных особенностей наземно-воздушной среды обитания является:
а) низкая плотность воздушной среды;
б) действие геомагнитных полей;
в) присутствие солей в почвенных растворах;
г) рассеяние солнечной радиации.
3. Жизнедеятельность организмов ограничивается недостатком тепла в:
а) сухих субтропиках;
б) тундре и лесотундре;
в) широколиственных лесах;
г) зоне приливов и отливов.
4. Фактор, уровень которого приближается к пределам выносливости организма или превышает ее,:
а) оптимальным;
б) экологическим;
в) минимальным;
г) ограничивающим.
5. Почвой называют:
а) находящиеся на поверхности суши, полуразложившиеся остатки организмов, включающие структуры, сохранившие тканевое строение;
б) особый, рыхлый, тонкий поверхностный слой суши, залегающий преимущественно в пределах зоны выветривания земной коры и контактирующий с воздушной средой;
в) органо-минеральное природное образование, возникшее при воздействии живых организмов и сил неживой природы на минеральный субстрат и остатки мертвых организмов;
г) темноокрашенный полуразложившийся слой, являющийся продуктом биохимического разложения растительных и животных остатков.
6. Условия, близкие к анаэробным, могут создаваться в:
а) прибрежной зоне водоема;
б) серединной части водоема;
в) зоне прилива;
г) придонной области.
7. Переход из состояния анабиоза к нормальной активности возможен в том случае, если не:
а) нарушена структура макромолекул;
б) сдвинуты жизненные ритмы организма;
в) увеличена концентрация Сахаров;
г) уменьшено содержание воды.
8. Способ питания, основанный на отцеживании и/или осаждении взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов, называют:
а) гумификацией;
б) фильтрацией;
в) деструкцией;
г) транспирацией.
9. Главным ограничителем роста численности животных является:
а) недостаток пищи и воды;
б) конкуренция между поколениями;
в) неблагоприятная температура;
г) ограниченная территория.
10. Силы и явления природы, которые обязаны своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов, называют:
а) биотическими факторами;
б) природными условиями;
в) абиотическими факторами;
г) окружающей средой.
11. Любое условие среды, на которое организм реагирует приспособительными реакциями, называют:
а) экстремальным условием;
б) экологическим фактором;
в) местом обитания;
г) экологическим ресурсом.
12. Одной из особенностей наземно-воздушной среды является:
а) высокое содержание молекулярного азота;
б) возможность свободного перемещения по суше;
в) существенные колебания температуры;
г) наличие капельно-жидкой влаги.
13. Парциальное давление углекислого газа ограничивает распространение жизни в:
а) глубоководной части океана;
б) зоне альпийских лугов;
в) арктических пустынях;
г) пресноводных водоемах.
14. Диапазон благоприятного воздействия фактора на организмы называют зоной:
а) экологической;
б) пессимума;
в) буферной;
г) оптимума.
15. Почва представляет собой трехфазную систему, состоящую из:
а) свободной влаги с твердыми частицами и воздухом;
б) твердых частиц, которые окружены воздухом и водой;
в) воздуха со взвешенными твердыми частицами и влагой;
г) воздушной, водной и твердой фаз в равной пропорции.
16. Водная среда пополняется кислородом за счет:
а) диффузии из воздуха;
б) океанических течений;
в) атмосферных осадков;
г) силы тяжести.
17. По смене периодов сна и бодрствования животных делят на:
а) холоднокровных и теплокровных;
б) хищников и жертв;
в) дневных и ночных;
г) гетеротрофов и автотрофов.
18. Процесс влияния факторов среды на морфологию организмов называют:
а) коэволюцией;
б) формообразованием;
в) онтогенезом;
г) видообразованием.
19. Основным источником поступления кислорода в атмосферу Земли является:
а) жизнедеятельность бактерий;
б) вулканический процесс;
в) таяние ледников;
г) процесс фотосинтеза.
20. Главным свойством живой материи, позволяющим различным видам организмов поддерживать свое существование неограниченно долго, считают способность к:
а) обмену веществ;
б) самовоспроизведению;
в) передвижению;
г) освоению новых местообитаний.
21. Силы и явления природы, которые обязаны своим происхождением деятельности человека, называют:
а) абиотическими факторами;
б) антропогенными условиями;
в) природными условиями;
г) окружающей средой.
22. Из перечисленных факторов выберите те, которые выпадают из рассматриваемой классификации:
а) антропогенные;
б) почвенные;
в) биотические;
г) абиотические.
23. Одной из существенных особенностей наземно-воздушной среды является:
а) возможность перемещения в трех измерениях;
б) быстрая циркуляция воздуха;
в) наличие капельно-жидкой влаги;
г) действие геомагнитных полей.
24. Сущность закона оптимума заключается в том, что:
а) при ухудшении условий существования по одному фактору изменяется диапазон восприимчивости других факторов;
б) наиболее значим тот экологический фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма величин;
в) любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на жизнедеятельность организмов;
г) все экологические факторы среды играют равнозначную роль.
25. Рыхлый, тонкий органо-минеральный слой суши, который контактирует с воздушной средой и возник в результате взаимодействия живых организмов и сил неживой природы, называется:
а) субстратом;
б) грунтом;
в) перегноем;
г) почвой.
26. Водная среда пополняется кислородом за счет:
а) химических реакций;
б) дыхания зоопланктона;
в) разложения органики;
г) фотосинтеза водорослей.
27. Физиологическое состояние организма, при котором приостанавливаются все жизненные процессы, называют:
а) симбиозом;
б) паразитизмом;
в) анабиозом;
г) аменсализмом.
28. Цикличность факторов внешней среды обусловлена в первую очередь:
а) вращением Земли вокруг Солнца;
б) передвижением воздушных масс;
в) направлением океанических течений;
г) количеством атмосферной влаги.
29. Процесс выработки внешнего сходства у не родственных форм организмов, ведущих одинаковый образ жизни в близких условиях, получил название:
а) филогенеза;
б) конвергенции;
в)анабиоза;
г) адаптации.
30. Локальные модификации климата, которые складываются в приземном слое воздуха благодаря наличию растительного покрова, называют:
а)средой;
б) фактором;
в) погодой;
г) микроклиматом.