Школы

Школы
НПЦ «Байкал»

Подробнее >

Конкурсы

Конкурсы НПЦ "Байкал"

Все конкурсы >

Результаты >

Работы

Трёхмерная модель
озера Байкал

Видеоролики трехмерной модели >

О Байкале

Вопросы и ответы, музыка названий, фотогалерея...

Подробнее >

Научно-просветительский центр “Байкал“

Проекты Учебные курсы Библиотека Конференции, семинары Конкурсы

Учебные курсы

Программа курса «Микробная экология»

1. Цели и задачи дисциплины

Курс охватывает все разделы экологии микроорганизмов. В программе отображены современные аспекты микробной экологии - от теоретических вопросов до тем, связанных с экологией микроорганизмов Байкальского региона.
Цель курса — дать студентам знания об основах микробной экологии, а также возможностях их использования для оценки экологической ситуации и планирования природоохранной деятельности.

2. Содержание разделов дисциплины

1. Введение
Экология микроорганизмов – одно из направлений современной микробиологии и экологии. Определение микробной экологии. Современные взгляды на определение предмета и задач экологии микроорганизмов. Методы современной микробной экологии. Молекулярные методы экологии микроорганизмов.
Место микробной экологии в системе других естественных наук. Значение знаний по микробной экологии для разработки мероприятий по рациональному использованию и охране природных ресурсов.
2. Краткая история экологии микроорганизмов
Корни экологии микроорганизмов: общая экология, микробиология. Общая экология во второй половине ХIХ века. Введение понятий «биоценоз» /К. Мебиус/ и «сообщество». Успехи общей экологии в ХХ в. Введение понятия «экосистема» /А.Тенсли/ и «биогеоценоз» /В.Н.Сукачев/. Учение о биосфере В.И.Вернадского. Формирование современной экологии и экологии микроорганизмов.
3. Абиотические факторы (аутэкология)
3.1. Понятие об экологических факторах. Классификация экологических факторов по разным признакам. Биотические и абиотические факторы. Естественные и антропогенные факторы. Условия обитания и ресурсы. Классификация факторов в зависимости от подсистем, которые она характеризует: космические, атмосферные, микроклиматические, почвенные, растительного происхождения, антропогенные. Классификация факторов по характеру их временной динамики: постоянные, периодические и апериодические.
3.2. Понятие об абиотических факторах и экологической физиологии. Зоны оптимума, лимитирования, ингибирования. Пределы толерантности. Определения эври- и стенобионтов. Классификация стенобионтов. Ксенобиотики.
3.3. Понятие экологической ниши. Современная концепция экологической ниши как комплексной аутэкологической характеристики влияния на организм экологических факторов. Экологическая ниша как область в пространстве экологических факторов.
4. Микробные популяции (демэкология)
4.1. Определение популяции в экологии, микробной экологии и генетике. Понятие особи как элемента микробной популяции. Границы микробной популяции и объективные трудности их установления. Статистические и динамические характеристики микробной популяции. Численность и плотность: основные способы оценки. Пространственная структура популяций. Закономерности пространственного размещения особей и их выявление с помощью методов статистики.
4.2. Рост микробной популяции. Экспоненциальная модель роста микроорганизмов. Основные составляющие скорости роста микробной популяции: рождаемость, смертность.
4.3. Проблема динамики численности микробной популяции и различные подходы к ее решению. Факторы, регулирующие динамику популяций. Влияние климатических и других абиотических факторов. Роль нехватки пищи, пресса хищников и паразитов. Концепция саморегуляции популяции. Поведенческие, физиологические и генетические механизмы регуляции численности. Управление динамикой численности популяции.
4.4. Взаимодействие микробных популяций. Основные типы межпопуляционных взаимодействий и их разновидности.
5. Сообщества (синэкология) и их структура
5.1. Понятие термина «сообщество». Характеристики, отличающие сообщество от популяции и организма: видовой состав, видовое разнообразие. Сообщество как совокупность взаимодействия и их характеристики. Межвидовая конкуренция: ее определение, типы и различные подходы к изучению. Ресурсы как лимитирующие факторы. Пороговая концентрация ресурса и конкурентное преимущество популяции. Заменимые и незаменимые ресурсы.
5.2. Различные аспекты структуры сообществ. Трофическая структура сообществ. Пирамида численностей, биомасс и продукций. Видовая структура сообществ и способы ее описания. Механизмы, определяющие поддержание структуры сообщества. Роль биотических взаимодействий и абиотического пресса.
5.3. Микробное сообщество. Трофическая структура микробного сообщества. Функциональное разнообразие микробного сообщества.
6. Экосистемы
6.1. Понятие об экосистемах (биогеоценозах). Экосистема как элементарная биохорологическая единица биосферы, предназначенная для выделения и обозначения структурно-функциональных, динамических и эволюционных типов в целом непрерывной биосферы планеты. Состав и структура экосистем. Биоценоз и битоп наземных и водных экосистем. Пространственное строение экосистем.
6.2. Продуктивность и продукция популяций. Принципы и методы оценки продуктивности популяций. Продуктивность и энергетика экосистем. Материально-энергетические факторы продуктивности экосистем: радиация, увлажнение, углекислый газ, элементы минерального питания. Первичная продуктивность экосистем: валовая, чистая. Количественные показатели первичной продуктивности основных типов экосистем. Продуктивность гетеротрофных организмов (вторичная продуктивность). Диаграммы энергетического потока в экосистемах. Проточность и циклы энергии. Метаболизм экосистемы. Чистая продукция экосистем.
Органическое вещество в экосистемах: запасы, состав, динамика. Особенности пространственного распределения, количественного и качественного состава органического вещества в экосистемах разного типов. Емкость и интенсивность круговорота органического вещества в экосистемах.
6.3. Круговорот воды, азота и минеральных элементов в экосистемах. Анализ обменных процессов в экосистемах методами теории матриц и графов. Интегральные характеристики круговорота элементов в экосистемах. Минеральные удобрения и проблема эвтрофикации. Проблемы радиоэкологии.
6.4. Динамика экосистем: суточная, сезонная, годичная, вековая. Изменчивость и устойчивость экосистем.
6.5. Учение об экологических сукцессиях. Смены экосистем во времени: внезапные (катастрофические) и последовательные (сукцессионные). Сукцессии первичные и вторичные, эндогенные и экзогенные. Экосистемы инициальные, социальные, климаксные.
6.6. Эволюция на уровне экосистем. Дискуссии об экосистеме (сообществе) как единице отбора. Эволюция экосистем или эволюция видов в экосистемах? Историческая экология (палеоэкология).
7. Микроорганизмы и биосфера
7.1. Понятие о биосфере. Представления В.И.Вернадского о живом веществе и его биогеохимической роли. Биогеохимические функции разных групп микроорганизмов. Биосферный цикл углерода. Первичная продукция и пути ее трансформации по трофическим цепям в наземных и водных экосистемах. Биосферные циклы азота и фосфора. Роль микроорганизмов и беспозвоночных животных в трансформации этих элементов в биосфере. Биосферные циклы кислорода и воды. Соотношение биотических и абиотических источников свободного кислорода в атмосфере Земли. Энергетический баланс биосферы. Тепло- и массообмен в океане и атмосфере. Изменения в энергетическом балансе биосферы, связанные с хозяйственной деятельностью человека. Биологическая продуктивность биосферы и пищевые ресурсы человечества. Сельскохозяйственное производство как биосферный процесс. Производство и применение удобрений и пестицидов – основные источники загрязнения биосферы. Связанные с этим нарушения в биосферных циклах. Проблема контроля состояния биосферы. Мониторинг окружающей среды, принципы его организации. Разработка основ рационального природопользования и охраны природы как необходимое условие преобразования биосферы в ноосферу.
7.2. Экофизиология микроорганизмов. Роль микроорганизмов в глобальных циклах элементов. Экология водных и почвенных микроорганизмов. Экстремофильные микроорганизмы.
8. Экологическая стратегия микроорганизмов
8.1. Определение экологической стратегии. Теория основных типов экологических стратегий. Особенности экологической стратегии во взаимоотношениях с микроорганизмами, животными и растениями. Биотические связи с участием микроорганизмов. Эволюционная роль симбиотических отношений между микроорганизмами. Роль симбиозов прокариот с протистами и микроорганизмами в эволюции биосистем.
9. Микробные процессы в биотехнологии окружающей среды
9.1. Биоразрушения (биодеградация): определение, стадии деградации и пути преобразования. Биоремедиация: определение и основные подходы к очистке загрязненных почв и грунтов.
10. Экология микроорганизмов Байкальского региона
10.1. Основные абиотические факторы водных и наземных систем Забайкалья, Прибайкалья, Восточных Саян и Монголии. Микробные сообщества холодных и горячих минеральных источников, содовых и соленых озер, речных и болотных систем. Микробное сообщество водной толщи и донных отложений озера Байкал.
Примерный перечень контрольных вопросов
  1. Понятие и определение аутэкологии.
  2. Экологические факторы. Их классификация.
  3. Абиотические факторы и экологическая физиология.
  4. Экологические ниши. Экологическая ниша как область в пространстве экологических факторов.
  5. Понятие демэкологии.
  6. Определение популяции в экологии, микробной экологии и генетике. Понятие особи как элемента микробной популяции. Статистические и динамические характеристики микробной популяции.
  7. Экспоненциальная модель роста микроорганизмов.
  8. Проблема динамики численности микробной популяции. Факторы, регулирующие динамику популяций.
  9. Взаимодействие микробных популяций. Основные типы межпопуляционных взаимодействий и их разновидности.
  10. Сообщества (синэкология) и их структура.
  11. Понятие термина «сообщество». Характеристики, отличающие сообщество от популяции и организма.
  12. Микробное сообщество. Трофическая структура микробного сообщества. Функциональное разнообразие микробного сообщества.
  13. Понятие об экосистемах (биогеоценозах).
  14. Продуктивность и продукция популяций.
  15. Круговорот воды, азота и минеральных элементов в экосистемах.
  16. Динамика экосистем: суточная, сезонная, годичная, вековая. Изменчивость и устойчивость экосистем.
  17. Учение об экологических сукцессиях. Их классификация.
  18. Понятие о биосфере. Представления В.И.Вернадского о живом веществе и его биогеохимической роли. Биогеохимические функции разных групп микроорганизмов.
  19. Биосферный цикл углерода.
  20. Биосферные циклы азота и фосфора. Роль микроорганизмов и беспозвоночных животных в трансформации этих элементов в биосфере.
  21. Биосферные циклы кислорода и воды. Соотношение биотических и абиотических источников свободного кислорода в атмосфере Земли.
  22. Энергетический баланс биосферы. Тепло- и массообмен в океане и атмосфере. Изменения в энергетическом балансе биосферы, связанные с хозяйственной деятельностью человека.
  23. Экофизиология микроорганизмов. Роль микроорганизмов в глобальных циклах элементов.
  24. Экология водных и почвенных микроорганизмов. Экстремофильные микроорганизмы.
  25. Понятие экологической стратегии. Теория основных типов экологических стратегий.
  26. Микробные процессы в биотехнологии окружающей среды. Биоразрушения (биодеградация) и биоремедиация.
  27. Основные абиотические факторы водных и наземных систем Забайкалья, Прибайкалья, Восточных Саян и Монголии.
  28. Микробные сообщества водных экосистем Байкальского региона.
  29. Микробное сообщество водной толщи и донных отложений озера Байкал.

Рекомендуемая литература

Основная литература

  1. Агаджанян Н.А., Гичев Ю.П., Торгин В.И. Экология человека. М.Новосибирск, Изд-во. 1997.355 с.
  2. Дажо Р. Основы экологии. М. Прогресс. 1975.
  3. Небел Б. Наука об окружающей среде. Во 2 т. М.: Мир.1993.
  4. Нетрусов А.И. Экология микроорганизмов. М. Академия.2004. 270 с.
  5. Одум Е.П. Основы экологии. М. Мир, 1986. В 2-х томах.
  6. Розанов Б.Г. Основы учения об окружающей среде. Учебное пособие. М. Изд. МГУ.1984.376 с.
  7. Окружающая среда: энциклопедический словарь–справочник. М. Прогресс. 1993.640 с.

Дополнительная литература

  1. Агесс П. Ключи к экологии. Л. Гидрометеоиздат. 1982. 96 с.
  2. Астанин Л.П., Благосклонов К.Н. Охрана природы. М. Колос. 1984.255 с.
  3. Намсараев Б.Б., Земская Т.И. Микробиологические процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал. 2000. Новосибирск. Изд. СО РАН филиал «ГЕО». 157 с.

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.