Научно-просветительский центр “Байкал“
 Проекты |
Учебные курсы |
Библиотека |
Конференции, семинары |
Конкурсы |
Учебные курсы
ПРОГРАММА дисциплины «Введение в лимноэкологию»
для студентов старших курсов, магистров и аспирантов естественнонаучных специальностей, обучающихся в рамках проекта «НОЦ БАЙКАЛ»
I. ОРГАНИЗАЦИОННО–МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Цель курса.
Освоение теоретических и методологических основ лимноэкологии.
Задачи курса:
– освоить понятийный аппарат и основополагающие принципы лимноэкологии, предметно–содержательную основу курса;
– систематизировать знания о структуре, физических и биологических процессах в водоемах;
– рассмотреть современное состояние антропогенного воздействия на озеро Байкал.
Место курса в профессиональной подготовке выпускника.
Курс является одним из основных предметов в системе подготовки студентов природопользователей, гидрологов и экологов географического и гидрометеорологического профиля, экологов и биологов биологического профиля. Лимноэкология как формализованный целостный подход стала самостоятельным разделом лимноэкологии, гидробиологии и водной экологии в результате развития гидробиологии, системологии, современных формальных математических методов, информатики, обработки данных на ПЭВМ и т.д., а также формального упрощения и моделирования водных экосистем. Для освоения курса студенты должны предварительно знать общие курсы физики, химии, биологии, экологии.
Требования к уровню освоения содержания курса.
Студенты должны знать основные принципы экологии, применительно к водной среде, современные воззрения на организацию и функционирование водных экологических систем, теоретические основы лимноэкологии, главные направления практического применения лимноэкологических знаний.
II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Введение.
Гидробиология, лимнология, водная экология, лимноэкология. Их взаимосвязи и место в системе естественных наук. Связи с другими науками. Предмет, цель, методы исследований. Основные направления. Смежные науки. Практическая значимость. Основные научные центры.
Терминология.
Водотоки и водоемы. Горизонтальное деление озер: литоральная (эпилитораль, супралитораль, эулитораль; верхняя, средняя, нижняя инфралитораль) и пелагическая (литопрофундаль и профундаль) зоны. Вертикальное деление озер: фотическая и афотическая зоны. Пруд и озеро. Ручей и река. Морфометрия озер: наибольшие длина, ширина, глубина; площадь водного зеркала, объем, средняя глубина; длина береговой линии, развитие береговой линии; сток, водообменность. Характеристики рек: сток, водность, скорость течения. Бассейн.
Разнообразие, происхождение и жизнь озер.
Морфометрическое разнообразие озер. Наибольшие озера по площади водного зеркала, объему, максимальной глубине. Известнейшие озера мира.
Происхождение озер. Классификация Мюррэя: каменные, барьерные и органические бассейны. Каменные бассейны: тектонические (свалы, грабены, рифты, подъемы), вулканические (кратерные или кальдеровые, лавовые плотины, на лавовом основании), метеорные, карстовые, ледниковые. Барьерные озера: результат действия рек (дельтовые, старичные, водопадные озера), ветра, волн (прибрежные озера, лагуны, фьорды). Органические: фитогенные, зоогенные, антропогенные.
Классификация озер по Швёрбелю: тектонические (включая кратерные), барьерные, вырытые. Унификация классификаций.
Жизнь в озере. Главные биотопы в водоеме: водная масса и границы. Сообщество толщи вод с биологической точки зрения. Сообщество толщи вод с лимнологической точки зрения: планктон и нектон. Нейстон (гипонейстон, эпинейстон, плейстон). Бентос. Псаммон. Перифитон, ауфвухс.
Классификация озер.
Классификационный признак. Классификация по происхождению.
Классификация Уиппла (полярные, умеренной зоны, тропические озера; придонная температура: постоянная, переменная, близкая поверхностной). Классификация Фореля (полярные, умеренной зоны, тропические озера; мелкие, глубокие озера).
Терминология: эпилимнион, металимнион (термоклин), гиполимнион, стратификация.
Сезонное «нормальное» поведение озера.
Классификация Хатчинсона: амиктические, холодные мономиктические, димиктические, теплые мономиктические, олигомиктические. Добавление Швёрбеля: холодные и теплые полимиктические.
Голомиктические и меромиктические озера. Миксолимнион и монимолимнион.
Биологическая классификация. Тинеманн: олиготрофные и эвтрофные озера. Трофность: дистрофные, ультраолиготрофные, олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные, гиперэвтрофные озера. Морфометрия, оптические свойства, гидрохимия, растения, животные. Продуктивность.
Физические факторы в водных экосистемах.
Вода – среда жизни гидробионтов. Аномальное поведение воды в естественных условиях. Молекулярная структура воды. Водородные связи. «Кристаллическая» структура воды. Зависимость плотности воды от температуры. Теплоемкость воды. Вязкость и поверхностное натяжение воды.
Свет, его проникновение и распространение в воде. Абсорбция. Рассеяние.
Тепловой баланс водоемов.
Движения водных масс. Волны и течения. Спирали Экмана и Лонгмюра, сейши, внутренние волны.
Химические факторы в водных экосистемах
Гидрохимия. Вещества, содержащиеся в природных водах. «Нормальный состав» вод: морской, пресной (озерной, речной).
Факторы, влияющие на химический состав вод. Геология водосборного бассейна. Климат. Топография. Биота и время. Обмен. Эрозия.
Газы в воде. Закон Генри. Кислород в воде. Дефицит кислорода. Углекислота в воде. Углекислотно/кальциевая буферная система. Жесткость воды. Азот в воде.
Фосфор в воде. Сера. Кремний. Железо. Органическое вещество.
Типы пресных вод. Бикарбонатные. Сульфатные. Хлоридные. Силикатные.
Биология вод.
Уровни организации живых систем. Популяции, биоценозы, экосистемы.
Популяции. Структура, плотность, динамика популяций. Поток энергии через популяцию. Взаимодействия популяций. Плодовитость популяций. Стратегии развития популяций (R, K, L–стратегии).
Биоценозы. Структура биоценозов: видовая, трофическая, хорологическая, размерная. Экосистемы: что они представляют и как работают. Экосистемы: типы и составляющие. Потоки энергии в экосистемах. Круговорот вещества в экосистемах. Водные экосистемы. Водные экосистемы циклического, транзитного и каскадного типов. Структурные и функциональные особенности водных экосистем. Водные экосистемы и водные геосистемы. Иерархия водных экосистем.
Биогенные элементы.
Источники поступления и образования в водоемах. Распределение, динамика и роль в водоемах. Эвтрофирование. Антропогенное эвтрофирование: причины и контроль. Индексы трофии. Идея трофосапробности.
Перечень примерных вопросов и заданий для самостоятельной работы
1. Предмет, цель, методы исследований лимноэкологии.
2. Основные направления лимноэкологии.
3. Водотоки и водоемы.
4. Горизонтальное деление озер: литоральная и пелагическая зоны.
5. Вертикальное деление озер: фотическая и афотическая зоны.
6. Пруд и озеро. Ручей и река.
7. Морфометрия озер: наибольшие длина, ширина, глубина; площадь водного зеркала, объем, средняя глубина; длина береговой линии, развитие береговой линии; сток, водообменность.
8. Характеристики рек: сток, водность, скорость течения. Бассейн.
9. Морфометрическое разнообразие озер.
10. Происхождение озер.
11. Главные биотопы в водоеме: водная масса и границы.
12. Сообщество толщи вод с биологической точки зрения.
13. Сообщество толщи вод с лимнологической точки зрения: планктон и нектон.
14. Терминология: эпилимнион, металимнион (термоклин), гиполимнион, стратификация.
15. Сезонное «нормальное» поведение озера.
16. Биологическая классификация озер.
17. Вода – среда жизни гидробионтов.
18. Аномальное поведение воды в естественных условиях.
19. Молекулярная структура воды. Водородные связи.
20. Свет, его проникновение и распространение в воде.
21. Тепловой баланс водоемов.
22. Движения водных масс.
23. Волны и течения.
24. Спирали Экмана и Лонгмюра, сейши, внутренние волны.
25. Вещества, содержащиеся в природных водах.
26. «Нормальный состав» вод: морской, пресной (озерной, речной).
27. Факторы, влияющие на химический состав вод.
28. Газы в воде. Закон Генри.
29. Кислород в воде. Дефицит кислорода.
30. Углекислота в воде. Углекислотно/кальциевая буферная система.
31. Жесткость воды.
32. Азот в воде.
33. Фосфор в воде.
34. Сера, кремний, железо, органическое вещество в воде.
35. Типы пресных вод.
36. Уровни организации живых систем.
37. Популяции. Структура, плотность, динамика популяций.
38. Поток энергии через популяцию.
39. Взаимодействия популяций.
40. Биоценозы. Структура биоценозов.
41. Экосистемы: что они собой представляют и как работают.
42. Потоки энергии в экосистемах.
43. Круговорот вещества в экосистемах.
44. Водные экосистемы циклического, транзитного и каскадного типов.
45. Структурные и функциональные особенности водных экосистем.
46. Возвратное и безвозвратное потребление воды.
47. Эвтрофирование.
48. Загрязнение вод: источники, предотвращение, борьба с ним.
49. Источники поступления и образования в водоемах биогенных элементов. Распределение, динамика и роль в водоемах биогенных элементов.
50. Антропогенное эвтрофирование: причины и контроль.
Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу
1. Гидробиология, лимнология, водная экология, лимноэкология. Их взаимосвязи и место в системе естественных наук. Связи с другими науками.
2. Гидробиология, лимнология, водная экология, лимноэкология. Предмет, цель, методы исследований. Основные направления.
3. Водотоки и водоемы.
4. Горизонтальное деление озер: литоральная (эпилитораль, супралитораль, эулитораль; верхняя, средняя, нижняя инфралитораль) и пелагическая (литопрофундаль и профундаль) зоны.
5. Вертикальное деление озер: фотическая и афотическая зоны. Пруд и озеро. Ручей и река.
6. Морфометрия озер: наибольшие длина, ширина, глубина; площадь водного зеркала, объем, средняя глубина; длина береговой линии, развитие береговой линии; сток, водообменность.
7. Характеристики рек: сток, водность, скорость течения. Бассейн.
8. Морфометрическое разнообразие озер. Наибольшие озера по площади водного зеркала, объему, максимальной глубине. Известнейшие озера мира.
9. Классификация озер Мюррэя: каменные, барьерные и органические бассейны.
10. Каменные бассейны: тектонические (свалы, грабены, рифты, подъемы). Вулканические бассейны (кратерные или кальдеровые, лавовые плотины, на лавовом основании).
11. Метеорные, карстовые, ледниковые бассейны.
12. Барьерные озера: результат действия рек (дельтовые, старичные, водопадные озера), ветра, волн (прибрежные озера, лагуны, фьорды). Органические: фитогенные, зоогенные, антропогенные.
13. Классификация озер по Швёрбелю: тектонические (включая кратерные), барьерные, вырытые.
14. Классификация озер по происхождению.
15. Жизнь в озере. Главные биотопы в водоеме: водная масса и границы.
16. Сообщество толщи вод с биологической точки зрения.
17. Сообщество толщи вод с лимнологической точки зрения: планктон и нектон.
18. Нейстон (гипонейстон, эпинейстон, плейстон). Бентос. Псаммон. Перифитон, ауфвухс.
19. Классификация озер Уиппла (полярные, умеренной зоны, тропические озера; придонная температура: постоянная, переменная, близкая поверхностной).
20. Классификация Фореля (полярные, умеренной зоны, тропические озера; мелкие, глубокие озера).
21. Эпилимнион, металимнион (термоклин), гиполимнион, стратификация.
22. Сезонное «нормальное» поведение озера.
23. Классификация Хатчинсона: амиктические, холодные мономиктические, димиктические, теплые мономиктические, олигомиктические. Холодные и теплые полимиктические.
24. Голомиктические и меромиктические озера. Миксолимнион и монимолимнион.
25. Биологическая классификация озер. Тинеманн: олиготрофные и эвтрофные озера.
26. Трофность: дистрофные, ультраолиготрофные, олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные, гиперэвтрофные озера.
27. Морфометрия, оптические свойства, гидрохимия, растения, животные, продуктивность озер разной трофности.
28. Аномальное поведение воды в естественных условиях.
29. Молекулярная структура воды.
30. Водородные связи. «Кристаллическая» структура воды.
31. Зависимость плотности воды от температуры.
32. Теплоемкость воды.
33. Вязкость и поверхностное натяжение воды.
34. Свет, его проникновение и распространение в воде. Абсорбция. Рассеяние.
35. Тепловой баланс водоемов.
36. Движения водных масс.
37. Волны и течения.
38. Вещества, содержащиеся в природных водах.
39. «Нормальный состав» вод: морской, пресной (озерной, речной).
40. Факторы, влияющие на химический состав вод. Геология водосборного бассейна. Климат. Топография. Биота и время. Обмен. Эрозия.
41. Газы в воде. Закон Генри.
42. Кислород в воде. Дефицит кислорода.
43. Углекислота в воде. Углекислотно/кальциевая буферная система.
44. Жесткость воды.
45. Типы пресных вод. Бикарбонатные. Сульфатные. Хлоридные. Силикатные.
46. Уровни организации живых систем. Популяции, биоценозы, экосистемы.
47. Популяции. Структура, плотность, динамика популяций.
48. Поток энергии через популяцию.
49. Взаимодействия популяций.
50. Плодовитость популяций. Стратегии развития популяций (R, K, L–стратегии).
51. Биоценозы. Структура биоценозов.
52. Экосистемы: что они собой представляют и как работают.
53. Экосистемы: типы и составляющие.
54. Потоки энергии в экосистемах.
55. Круговорот вещества в экосистемах.
56. Водные экосистемы.
57. Водные экосистемы циклического, транзитного и каскадного типов.
58. Структурные и функциональные особенности водных экосистем.
59. Водные экосистемы и водные геосистемы.
60. Иерархия водных экосистем.
61. Эвтрофирование.
62. Биогенные элементы. Источники поступления и образования в водоемах.
63. Биогенные элементы. Распределение, динамика и роль в водоемах.
64. Антропогенное эвтрофирование: причины и контроль.
III. ФОРМА ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ
Экзамен
IV. УЧЕБНО–МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
ЛИТЕРАТУРА
Основная
Авакян А. Б., Салтанкин В.П., Шарапов В. А. Водохранилища. – М.: Мысль, 1987. – 325 с.
Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 152 с.
Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования экосистем. – СПб.: ЗИН РАН, 2000. – 147 с.
Киселев И. А. Планктон морей и континентальных водоемов. – Л.: Наука, 1969. – 658 с.
Кожова О. М. Введение в гидробиологию. – Красноярск, 1987. – 244 с.
Константинов А. С. Общая гидробиология. – 4–е изд. – М.: Высш. шк., 1986. – 472 с.
Страшкраба М., Гнаук А. Пресноводные экосистемы. Математическое моделирование. – М.:Мир, 1989. – 376 с.
Хендерсон–Селлерс Б., Маркленд Х. Р. Умирающие озера. Причины и контроль антропогенного эвтрофирования. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 1987 с.
Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с.
Эрхард Ж. П., Сежен Ж. Планктон. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 256 с.
Дополнительная
Аксенов С. И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. – М.: Наука, 1990. – 117 с.
Виноградова М. Е., Шушкина Э. А. Функционирование планктонных сообществ эпипелагиали океана. – М.: Наука, 1987. – 240 с.
Дмитриевский Ю. Д., Олейников И. Н. Озера Африки. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 184 с.
Израэль Ю. А., Цыбань А. В. Антропогенная экология океана. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 528 с.
Крючкова Н. М. Трофические взаимоотношения зоо– и фитопланктона. – М.: Наука, 1989. – 124 с.
Лосев К. С. Вода. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 272 с.
Методические аспекты лимнологического мониторинга. – Л.: Наука, 1988. – 177 с.
Никаноров А. М. Гидрохимия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 352 с.
Новиков Ю. В., Сайфутдинов М. М. Вода и жизнь на Земле. – М.: Наука, 1981. – 184 с.
Посохов Е. В. Химическая эволюция гидросферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 285 с.
Синюков В. В. Вода известная и неизвестная. – М.: Знание, 1987. – 176 с.
Для углубленного изучения курса
Golterman H. L. Physiological Limnology.– Amsterdam: Elsevier, 1975. – 490 p.
Hashimoto M. (Ed.) Socio–Economic Aspects of Lake Reservoir Management. – Shiga: ILEC, 1991. – 229 p.
Henderson–Sellers B. Engineering Limnology. – Boston, London, Melbourne: Pitman Advanced Publishing Program, 1984. – 336 p.
Hill I. R. et al. (Ed.) Freshwater Field Tests for Hazard Assessment of Chemicals. – Boca Raton: Lewis Publishers, 1994 – 562 p.
Horne A. J., Goldman C. R. Limnology. McGraw–Hill, Inc., 1994.
Jørgensen S. E. (Ed.) Management of Lake Acidification. – Shiga: ILEC, 1993. – 195 p.
Jørgensen S. E., Löffler H. (Ed.) Lake Shore Management. – Shiga: ILEC, 1990. – 174 p.
Jørgensen S. E., Vollenweider R. A. (Ed.) Principles of Lake Management. – Shiga: ILEC, 1988. – 200 p.
Kalbe L. Limnische Oekologie. – Stuttgart, Leipzig: B.G.Teubner–Verlagsgesellschaft, 1997. – 296 S.
Kalff J. Limnology: Inland Water Ecosystems. Prentice Hall, 2002.
Kausch H. & W. Lampert (Hrsg.) Ergebnisse der Limnologie. – Stuttgart: E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, 1994. – 508 S.
Lalli C. M. (Ed.) Enclosed Experimental Marine Ecosystems: A Review and Recommendations. – New York: Springer Verlag, 1990. – 218 p.
Lampert W., Sommer U. Limnoecology: The Ecology of Lakes and Streams. – Oxford: University Press, 1997. – 382 p
Margalef R. Limnologia. – Barcelona: Omega, 1983. – 1010 p.
Matsui S. (Ed.) Toxic Substances Management in Lakes and Reservoirs. – Shiga: ILEC, 1991. – 170 p.
Schwoerbel J. Handbook of Limnology. – New York: J. Wiley & Sons, 1987. – 228p.
Schwoerbel J., Brendelberger H. Einfuerung in die Limnologie. – Muenchen: Elsevier, 2005. – 340 p.
Shi Y. (Ed.) ANSWER’97. – Nanjing, 1997. – 602 p.
Straskraba M., Tundisi J. G. Reservoir Water Quality Management. – Shiga: ILEC, 1999. – 230 p.
Sustainable Lake Management. – Copenhagen, 1999. – 900 p.
Wetzel R. G. Limnology: Lake and River Ecosystems. – New York: Academic Press, 2001. – 1006 p.Программу составил:
Е. А. Зилов, проф.
(Иркутский государственный университет)
Рецензенты:
Манфред Бёльтер, профессор
(Университет Кристиана-Альбрехта)
Хайнц Брендельбергер,
профессор
(Университет Кристиана-Альбрехта)
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
