ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА
Наименование дисциплины - ПОЧВЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
Рекомендуется для направления подготовки
110100 «Агрохимия и агропочвоведение»
Квалификация (степень) выпускника - бакалавр
1.Цели дисциплины: формирование знаний, умений и навыков по общей, почвенной и сельскохозяйственной микробиологии, понимание роли почвенных микроорганизмов в агроэкологических процессах.
Задачи дисциплины: изучение основ общей микробиологии; в области почвенной микробиологии - изучение почвенных микробных комплексов как факторов почвенного плодородия, овладение методами определения почвенных микроорганизмов, в области сельскохозяйственной микробиологии - изучение эпифитных микроорганизмов поверхности растений, микробиологических продуктов и биопрепаратов сельскохозяйственного назначения.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Курс входит в базовую часть профессионального цикла дисциплин, включенных в учебный план согласно ФГОС ВПО и учебному плану направления 110100 «Агрохимия и агропочвоведение».
Для изучения дисциплины необходимы знания в области: общей биологии, органической химии, почвоведения, физиологии растений, биохимии.
Дисциплина «Почвенная микробиология» является предшествующей для следующих профессиональных дисциплин: агрохимия, земледелие и дисциплин профиля - агроэкология, растениеводство, защита растений.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины «Почвенная микробиология» выпускник по направлению подготовки 110100 «Агрохимия и агропочвоведение» с квалификацией (степенью) «бакалавр» должен обладать следующими компетенциями:
способности к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применению методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
готовности проводить физический, физико-химический, химический и микробиологический анализ почв, химический анализ растений, удобрений и мелиорантов в соответствии с современными методиками;
готовности участвовать в проведении почвенных, агрохимических и агроэкологических обследований земель сельскохозяйственного назначения;
способности к проведению растительной и почвенной диагностики, принятию мер по агроэкологической оптимизации минерального питания растений и микробиологической активности почв;
способности к проведению экологической экспертизы, проектов сельскохозяйственного землепользования;
готовности изучать современную информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований;
способности к проведению почвенных, агрохимических и агроэкологических научных исследований согласно утвержденным методикам;
способности к лабораторному анализу почв, удобрений и растений;
способности к обобщению и статистической обработке результатов опытов, формулированию выводов.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать: морфологию, систематику, физиологию и экологию микроорганизмов, роль микроорганизмов в превращениях различных соединений и химических элементов в почве;
уметь: определять биологическую активность почвы и предлагать способы ее регулирования, использовать биоиндикацию, биотесты.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы:
Вид учебной работы
|
Всего
часов
|
Семестр
|
4
|
Аудиторные занятия (всего)
|
72
|
72
|
В том числе:
|
|
|
Лекции
|
28
|
28
|
Лабораторные работы
|
44
|
44
|
Самостоятельная работа (всего)
|
72
|
72
|
В том числе:
|
|
|
Курсовая работа
|
35
|
35
|
Самостоятельное изучение разделов дисциплины, самоподготовка к коллоквиумам, контрольным работам, лабораторным занятиям с помощью лекционного материала, учебников, практикума
|
37
|
37
|
Вид промежуточной аттестации
|
экзамен
|
экзамен
|
Общая трудоемкость: часы
зачетные единицы
|
144
4
|
144
4
|
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1. Общая микробиология
|
1.1.
|
Объекты, история, задачи, направления и перспективы развития микробиологии.
|
Объекты и история микробиологии. Значение микроорганизмов в природе и жизнедеятельности человека. Задачи и основные направления в микробиологии.
|
1.2.
|
Морфология и систематика микроорганизмов
|
Основные группы микроорганизмов. Строение бактериальной клетки. Рост и размножение бактерий. Особенности строения клеток эукариот. Морфология и структура акариот, способы их репродукции. Методы микроскопии и приготовления препаратов.
Общие сведения по систематике и номенклатуре прокариот. Принципы фенотипической и филогенетической систематики. Основные таксономические группы бактерий.
|
1.3.
|
Отношение микроорганизмов к факторам внешней среды
|
Зависимость микроорганизмов от водного режима и кислотности среды, температуры, давления, химических веществ, радиации. Отношение микроорганизмов к кислороду. Различие реакции на внешние воздействия вегетативных клеток и эндоспор бактерий. Предотвращение развития микроорганизмов с помощью физических, химических и биологических факторов в быту, промышленности, сельском хозяйстве.
|
1.4.
|
Способы и типы питания микроорганизмов
|
Способы питания, поступление питательных веществ в клетку. Ферменты в жизнедеятельности микробной клетки. Пищевые потребности микроорганизмов и типы питания. Приготовление питательных сред для микроорганизмов и методы стерилизации.
|
1.5.
|
Распространение мик-
роорганизмов в различных субстратах: почве, навозе, зерне и др.
|
Методы количественного учета микроорганизмов. Определение качественного состава микрофлоры. Выделение чистых культур микроорганизмов.
|
1.6.
|
Метаболизм микроорганизмов. Превращение микроорганизмами соединений углерода.
|
Метаболические процессы: энергетический и конструктивный обмен (катаболизм и анаболизм). Получение и запасание энергии в клетке. Сходство и различие брожения, дыхания, анаэробного дыхания. Химизм и энергетика брожения, дыхания. Анаэробное дыхание с использованием кислорода нитратов и сульфатов.
|
1.7.
|
Виды брожений, осуществляемых микроорганизмами.
Окисление органических соединений микроорганизмами
|
Спиртовое брожение, химизм, возбудители. Эффект Пастера. Значение спиртового брожения в промышленности и сельском хозяйстве. Микробиологические основы виноделия. Типы молочнокислого брожения, возбудители. Роль молочнокислых и пропионовокислых бактерий в жизнедеятельности человека, здравоохранении, приготовлении кисломолочных продуктов, кормопроизводстве. Свойства возбудителей
|
|
|
этих процессов, распространение и значение их в природе и сельском хозяйстве.
Окисление клетчатки, жира и других органических соединений. Возбудители и ход процессов окисления, их значение в природе и сельском хозяйстве.
|
2. Почвенная микробиология
|
2.1
|
Микробиологические почвенные процессы превращения веществ и энергии
|
Маслянокислое, ацетонобутиловое брожения, брожение пектиновых веществ, брожение клетчатки, разложение гемицеллюлозы, лигнина, пектиновых веществ, окисление углеводородов в почве.
|
2.2.
|
Участие микроорганизмов в круговороте азота в природе
|
Процессы минерализации, иммобилизации, нитрификации и денитрификации. Регуляция денитрификации и иммобилизации агротехническими приемами. Меры борьбы с диссимиляторной денитрификацией в почве.
|
2.3.
|
Биологическая фиксация молекулярного азота атмосферы
|
Масштабы и значение биологической азотфиксации в природе. Энергоэффективность и «экологическая чистота» биологического азота. Свободноживущие, ассоциативные и симбиотические азотфиксаторы. Симбиотическая азотфиксация у бобовых и небобовых растений. Листовые клубеньки. Сочетание биологического и минерального азота в сельском хозяйстве.
|
2.4.
|
Превращения микроорганизмами соединений серы, фосфора, железа и др.
|
Круговорот серы в природе. Ассимиляторная сульфатредукция. Серобактерии и тионовые бактерии. Роль микроорганизмов в высвобождении кислоты из органических фосфорсодержащих соединений и в переводе нерастворимых фосфатов в растворимое состояние. Биологическое связывание фосфора. Роль микроорганизмов в фосфорном питании растений. Прямое и косвенное участие почвенных микроорганизмов в превращениях железа, марганца, алюминия, калия.
|
2.5.
|
Микробные комплексы почвы. Принципы и концепции почвенной микробиологии
|
Понятие о микробных комплексах почвы. Особенности почвы как среды обитания микроорганизмов. Эколого-географические закономерности распространения микроорганизмов в почвах. Стратегии жизнедеятельности микроорганизмов в почве. Разнообразие трофических взаимодействий микроорганизмов. Принципы и концепции, принятые в почвенной микробиологии.
|
2.6.
|
Агроэкологическая роль почвенных микроорганизмов
|
Значение почвенных микроорганизмов в плодородии почвы. Ассоциации микроорганизмов с корневой системой растений: ризосфера и ризоплана. Роль почвенных микроорганизмов в образовании и разрушении гумуса. Экологическая, биохимическая и микробиологическая концепции гумусообразования. Значение почвенной микрофлоры при рекультивации земель. Действие органических и минеральных удобрений, различных приемов обработки почвы и мелиорации на почвенные микроорганизмы. Деградация почвенными микроорганизмами пестицидов и других синтетических химических веществ.
|
2.7.
|
Биологическая активность разных типов почв, методы определения состава почвенных микроорганизмов (курс. работа).
|
Биогенность почв разных типов. Почвенные микроорганизмы как индикаторы типа и плодородия почв. Прямые и косвенные методы определения численности, состава и активности почвенных микроорганизмов. Учет численности отдельных физиологических групп.
|
3. Сельскохозяйственная микробиология
|
3.1.
|
Микробиология производства кормов, микробных биопрепаратов, значение эпифитных микроорганизмов в хранении урожая и другие аспекты использования микроорганизмов в сельскохозяйственном производстве.
|
Силосование кормов как метод анаэробной биоконверсии. Значение пробиотиков в сельском хозяйстве. Микробные землеудобрительные биопрепараты. Микоризация растений. Роль эпифитной микрофлоры при хранении зерна, семян, плодов и овощей. Применение микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений. Микроорганизмы-продуценты биологически активных веществ, антибиотиков для защиты растений.
|
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинам
№
п/п
|
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
№№ разделов дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
1
|
2
|
3
|
1.
|
Агрохимия
|
+
|
+
|
+
|
2.
|
Земледелие
|
+
|
+
|
+
|
3.
|
Агроэкология
|
+
|
+
|
+
|
4.
|
Растениеводство
|
+
|
+
|
+
|
5.
|
Защита растений
|
+
|
+
|
+
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий, час
№
п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лекции
|
ЛР
|
СРС
|
Всего
|
1.
|
Общая микробиология
|
12
|
24
|
30
|
66
|
2.
|
Почвенная микробиология
|
14
|
18
|
36
|
68
|
3.
|
Сельскохозяйственная микробиология
|
2
|
2
|
6
|
10
|
6. Лабораторный практикум
№
п/п
|
№ раздела
дисциплины
|
Наименование лабораторных работ
|
Трудоемкость, час.
|
1.
|
1
|
Ознакомление с иммерсионной системой микроскопа. Техника приготовления препаратов.
|
2
|
2.
|
1
|
Ознакомление с шаровидными и палочковидными формами бактерий.
|
2
|
3.
|
1
|
Ознакомление со спиралевидными, нитчатыми формами бактерий.
|
2
|
4.
|
1
| Ознакомление с микромицетами, микроводорослями. Контрольная тестовая работа «Устройство микроскопа и техника микроскопирования бактериальных препаратов» |
2
|
5.
|
1
| Выявление включений. Окраска спор. Окраска по Граму. |
2
|
6.
|
1
| Постановка опыта по изучению значения питательных элементов для развития микроорганизмов. |
2
|
7.
|
1
| Учет результатов опыта по значению питательных элементов для развития микроорганизмов. Контрольная тестовая работа «Морфология и ультраструктура микроорганизмов». |
2
|
8.
|
1
| Коллоквиум «Морфология и систематика микроорганизмов». |
2
|
9.
|
1
| Определение численности микроорганизмов в различных субстратах. Контрольная работа «Питательные среды и методы стерилизации». |
2
|
10.
|
1,2
| Количественный учет микроорганизмов в различных субстратах. Выделение чистой культуры. |
2
|
11.
|
1,2
| Анализ чистой культуры и постановка опыта по определению ее чувствительности к антибиотикам. Постановка опытов по выявлению антагонистических взаимоотношений почвенных микроорганизмов. |
2
|
12.
|
1,2
|
Оценка чувствительности чистой культуры к антибиотикам и антагонизма между почвенными микроорганизмами. Контрольная тестовая работа по питанию микроорганизмов.
|
2
|
13.
|
1,2
| Коллоквиум «Питание микроорганизмов. Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы». Моделирование спиртового, маслянокислого, брожений и брожения клетчатки. |
2
|
14.
|
1,2,3
|
Результаты опытов по спиртовому, маслянокислому, молочнокислому брожениям. Постановка опытов по молочнокислому брожению.
|
2
|
15.
|
1,2
| Учет результатов опытов по молочнокислому брожению. Контрольная тестовая работа «Микробиологическая трасформация соединений углерода». |
2
|
16.
|
1,2
| Коллоквиум «Метаболизм микроорганизмов». Постановка опытов по выявлению микробных комплексов почвы (по Холодному). |
2
|
17.
|
2
| Результаты опыта по брожению клетчатки. Постановка опытов по моделированию процессов цикла азота в природе. |
2
|
18.
|
2
|
Результаты опытов по циклу азота. Просмотр клубеньковых бактерий в клубеньках бобовых растений.
|
2
|
19.
|
2
|
Контрольная тестовая работа «Роль микроорганизмов в круговороте азота в природе». Коллоквиум «Процессы круговорота азота в природе».
|
2
|
20.
|
2,3
|
Коллоквиум по почвенной и сельскохозяйственной микробиологии.
|
2
|
21.
|
2
|
Исследование биологической активности почв разных типов, освоение методов определения состава почвенных микроорганизмов. Постановка опытов для курсовой работы.
|
2
|
22.
|
2
|
Учет результатов посева на плотных и жидких средах. Обсуждение результатов.
|
2
|
7. Примерная тематика курсовых работ.
Микробные ценозы почвы и методы их изучения.
Влияние антропогенных факторов на микробиологические процессы в почве.
Использование микроорганизмов в сельском хозяйстве как альтернатива химизации.
Экология микроорганизмов.
Микробные процессы в биотехнологии окружающей среды.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология. М.: Дрофа, 2005.
Шильникова В.К., Ванькова А.А, Годова Г.В. Микробиология М.: Дрофа, 2006.
Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: МГУ, 2005.
б) дополнительная литература:
Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: МГУ, 2004.
Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию. М.: Книжный дом «Университет», 2004.
Шлегель Г. Общая микробиология, М.: Мир, 1987.
Громов Б.В. Павленко Г.В. Экология бактерий. Л.: ЛГУ, 1989.
Шильникова В.К., Серова Е.Я. Микроорганизмы-азотонакопители на службе растений. М.: Наука, 1983.
Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрем Дж. Мир микробов. М.: Мир, 1987, Т.1…3.
Современная микробиология. Прокариоты. /под ред. Ленгелера И., Древса Г., Шлегеля Г. М. Мир, 2005, т. 1,2.
Шлегель Э.Г. История микробиологии. М. УРСС, 2005.
Почвенная микробиология. Методические рекомендации к написанию курсовых работ для студентов факультета агрохимии и почвоведения. М.: РГАУ-МСХА, 2010.
в) базы данных, информационно-справочные и информационные системы:
Гарант, Консультант плюс, КОНСОР, полнотекстовая база данных иностранных журналов Doal, реферативная база данных Агрикола и ВИНИТИ, научная электронная библиотека e-library, Агропоиск; информационным справочным и поисковым системам: Rambler, Yandex, Google.
9.Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для лекционного курса необходима компьютерная техника с мультимедийным обеспечением.
Для обеспечения лабораторных занятий необходимы: лаборатория, оснащенная газо- и водопроводом, УФ-лампы для стерилизации помещений, стерилизационная техника (автоклавы, стерилизационные шкафы), термостаты, анаэростаты, световые микроскопы с набором красителей и иммерсионных масел, электронный микроскоп, фотоэлектроколориметры, рН-метры, шейкеры, водяные бани, тест-системы для идентификации микроорганизмов, лабораторная посуда, компьютерная техника с мультимедийным обеспечением.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
При преподавании курса необходимо ориентироваться на современные образовательные технологии путем использования модульности, индивидуализации с целью формирования и развития профессиональных навыков учащихся. Использовать активные методы, дифференцированное обучение, обеспечить профориентацию в процессе обучения.
Самостоятельная работа должна быть направлена на углубленное изучение актуальных проблем почвенной микробиологии, последних достижений науки и возможностей их использования для повышения почвенного плодородия, интенсификации сельскохозяйственного производства и охраны окружающей среды.
Желательный количественный состав студентов на лабораторном занятии не должен превышать 12 человек.
Разработчик:
РГАУ – МСХА
имени К.А.Тимирязева
|
доцент кафедры
микробиологии
|
Г.В.Годова
|
|
|
|
|
|
|
Эксперт:
|
|
|
МГУ
имени М.В.Ломоносова
|
профессор
|
Д.Г.Звягинцев
|
|
