Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Проблемы устойчивого развития биосферы»

Скачать 166.34 Kb.

Название	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Проблемы устойчивого развития биосферы»
Дата публикации	26.02.2015
Размер	166.34 Kb.
Тип	Методические указания

100-bal.ru > Биология > Методические указания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

Проблемы устойчивого развития биосферы
Методические указания по самостоятельной работе

Красноярск

СФУ

2011

Составитель: Межевикин В.В.

Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Проблемы устойчивого развития биосферы». В пособии даны рекомендации для самостоятельного изучения теоретического курса дисциплины, представлены источники основной и дополнительной литературы в соответствии с темами занятий.

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400.68 «Биология», магистерская программа 020400.68.03 «Биофизика».

Целью данного курса является ознакомление учащихся с проблемами глобального развития человеческой цивилизации в контексте биосферной динамики. В основу курса положен принцип экспериментального и теоретического моделирования биосферных процессов и биосферы в целом. Целостность восприятия материала обеспечивается постоянным прописыванием связей конкретной темы с конечной целью биосферных исследований – преодолением глобального экологического кризиса.

Задачи изучения дисциплины заключаются:

- в формировании у магистрантов системного представления об организации биосферных и составляющих их экосистемных процессов;

- в ознакомлении с истоками конфликта человеческой цивилизации с живой природой и возможными подходами к обеспечению устойчивого развития системы "биосфера-человечество";

- в создании представлений о возможностях естественных наук в преодолении биосферного кризиса и границах их применимости;

- в формировании понимания необходимости мультисистемного подхода к решению проблем глобального развития, включающего не только естественнонаучные и инженерные, но и гуманитарные дисциплины, и ряд других сфер деятельности человека.

В результате изучения дисциплины магистрант должен:

знать: принципы функционирования биосферы, причины возникновения глобального кризиса, особенности описания экосистем.

уметь: вычислять степень замкнутости моделей экосистем, оценивать экологические последствия внедрения новых технологий.

владеть: причинно-следственным анализом последствий принятия решений в области экологической безопасности.
Задачей изучения дисциплины является формирование следующих компетенций:

ОК-1: способен к творчеству (креативность) и системному мышлению;

ОК-2: способен к инновационной деятельности;

ОК-3: способен к адаптации и повышению своего научного и культурного уровня;

ОК-6: способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности;

ПК-1: понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых задач.

ПК-2: знает и использует основные теории, концепции и принципы в избранной области деятельности, способен к системному мышлению.

ПК-3: самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет фундаментальные проблемы, ставит задачу и выполняет полевые, лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач по специализации с использованием современной аппаратуры и вычислительных средств, демонстрирует ответственность за качество работ и научную достоверность результатов.

ПК-4: демонстрирует знание истории и методологии биологических наук, расширяющие общепрофессиональную, фундаментальную подготовку.

ПК-6: творчески применяет современные компьютерные технологии при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче биологической информации.

ПК-10: глубоко понимает и творчески использует в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин магистерской программы.

ПК-11: умеет планировать и реализовывать профессиональные мероприятия (в соответствии с целями магистерской программы).

ПК-12: применяет методические основы проектирования и выполнения полевых и лабораторных биологических и экологических исследований с использованием современной аппаратуры и вычислительных комплексов (в соответствии с целями магистерской программы), генерирует новые идеи и методические решения.
1 Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего зачетных единиц (часов)	Семестр
Вид учебной работы	Всего зачетных единиц (часов)	11
Общая трудоемкость дисциплины	2 (72ч)	2 (72ч)
Аудиторные занятия:	0,88 (32 ч)	0,88 (32 ч)
лекции	0,27 (10 ч)	0,27 (10 ч)
практические занятия (ПЗ)	0,61 (22 ч)	0,61 (22 ч)
Самостоятельная работа:	1,11 (40 ч)	1,11 (40 ч)
изучение теоретического курса (ТО)	1,11 (40 ч)	1,11 (40 ч)
Вид промежуточного контроля (зачет, экзамен)	зачет	зачет

2 Содержание дисциплины
2.1 Разделы дисциплины

№ п/п	Модули и разделы дисциплины
	Модуль 1. Ключевые проблемы обеспечения устойчивого развития биосферы
	Модуль 2. Экспериментальные модели биосферы
	Модуль 3. Теоретические модели биосферы и биосфероподобных систем
	Модуль 4. Задачи обеспечения устойчивости биосферы и составляющих ее экосистем. Оптимальное природопользование

2.2 Самостоятельная работа

Самостоятельная работа по курсу включает самостоятельное изучение теоретического материала для подготовки к семинарам и подготовку реферата.

Самостоятельная работа студентов подкреплена учебно-методическим и информационным обеспечением, включающим учебники, учебно-методические пособия, конспекты лекций, приведенные в п.3 настоящего издания.

К учебно-методическим материалам Института фундаментальной биологии и биотехнологии (ИФБиБТ) студенты имеют доступ через официальный сайт института - http://bio.sfu-kras.ru/, раздел «Образование», учебно-методические материалы в электронном виде – http://bio.sfu-kras.ru/?page=482.

Студентам обеспечен свободный доступ к личному кабинету преподавателя на сайте Института фундаментальной биологии и биотехнологии (http://bio.sfu-kras.ru/?page=498). В личном кабинете размещаются презентации, учебно-методические материалы, промежуточные задания и вопросы к экзамену. Так же в личном кабинете организуется обмен материалами и консультации при самостоятельной работе студентов и выполнении практических заданий и подготовке презентаций.
Самостоятельное изучение теоретического материала проводится в рамках модулей по следующим темам:

Модуль 1. Ключевые проблемы обеспечения устойчивого развития биосферы

Тема 1.2. Гипотезы о происхождении жизни и первичной биосферы Земли. Ключевые этапы развития биосферы. Особенности состояния биосферы в последние тысячелетия и в настоящее время. Идеи Вернадского о биосфере и роли круговорота веществ в обеспечении длительного существования биосферы. Замкнутость как характерное свойство природных и искусственных экосистем. Подходы к оценке замкнутости.

Модуль 2. Экспериментальные модели биосферы.

Тема 2.3. Идеи и концепции, положенные в основу создания экспериментальной системы жизнеобеспечения (СЖО) серии «Биос». Результаты экспериментов. Главный результат проекта «Биос» - экспериментальное доказательство возможности длительного обеспечения жизни человека с помощью биологической системы жизнеобеспечения. «Биос-3» как модель земной биосферы.

Тема 2.4. Американская экспериментальная СЖО JSC-CELSS. Японская экспериментальная СЖО CEEF. СЖО MELISSA Европейского космического агентства. Немецкая установка CEBAS. Вклад этих установок в изучение свойств земной биосферы.

Модуль 3. Теоретические модели биосферы и биосфероподобных систем.

Тема 3.2. Дискретные модели популяции. Динамические режимы в дискретных моделях популяции. Зависимость горизонта прогноза динамики популяции от вариации начальных условий и ошибки определения параметров модели.

Тема 3.3. Простейшие непрерывные модели экосистем. Гашение «вспышек численности» в модели Лотка-Вольтерра как демонстрация необычного, с точки зрения «здравого смысла» отклика экосистемы на антропогенное воздействие.

Тема 3.4. Проблема определения границ устойчивости экосистемы к внешнему воздействию – оценка эластичности экосистемы. Модель разрушения биоты под действием промышленных выбросов. Пороговость отклика экосистемы на внешнее воздействие, как источник повышенного риска экологических катастроф.
Модуль 4. Задачи обеспечения устойчивости биосферы и составляющих ее экосистем. Оптимальное природопользование

Тема 4.3. Принцип наихудшего сценария и минимальные модели биосферы. Долгосрочные прогнозы динамики биосферы в зависимости от глобального антропогенного воздействия. Влияние выбранных стандартов качества жизни и способов его обеспечения на динамику биосферы.

Написание и защита рефератов.
Написание рефератов является необходимым элементом учебного процесса. Основной целью выполнения данной работы является развитие мышления и творческих способностей студента. В процессе выполнения реферата у студента должны сформироваться следующие компетенции:

– применение методов научного познания;

– владение методологией обучения, постановки и разрешения проблем;

– способности к самоорганизации, организации и планированию;

– навыки работы с компьютером, умение использовать современные информационные технологии (справочные системы, Интернет и др.) для получения доступа к источникам информации, хранения и обработки данных;

– навыки управления информацией и приемы информационно-описа-тельной деятельности;

– навыки грамотной письменной и устной речи.
Написание реферата требует самостоятельности и творческого подхода. Основной целью работы является раскрытие одной из тем, предложенных преподавателем или выбранных самим студентом по согласованию с преподавателем. Тему реферата студент выбирает самостоятельно из представленных в списке (или предлагает свою) и утверждает у преподавателя в течение первых двух недель обучения. Основа реферата выполняется с использованием учебной и научной литературы и обязательно подкрепляется материалами из научных статей журналов, которые доступны на сайтах научных баз данных, поисковых систем, издательств, в том числе и на сайте научной библиотеки СФУ (www.lib.sfu-kras.ru).
Студенты должны выполнить реферат по одной из следующих тем:

Взгляды В.И.Вернадского на превращение Биосферы в Ноосферу в результате деятельности человечества
Анализ эволюционных механизмов возникновения человечества как биологического вида
Проблемы химического загрязнения окружающей среды в результате хозяйственной деятельности человечества
Проблема теплового загрязнения биосферы в результате деятельности человечества
Проблемы обеспечения замкнутости химических потоков веществ, возникающих в результате деятельности человечества
Пути защиты Биосферы от космических угроз
Проблемы лечения разных типов заболеваний людей в ХХI веке
Анализ возможных путей устойчивого социально-экономического развития человечества
Анализ возможностей математического моделирования для обнаружения отрицательных тенденций в развитии человечества

Реферат должен быть оформлен в соответствии с требованиями оформления студенческих текстовых документов. Объем реферата должен составлять 20-30 страниц.
Структура реферата

Реферат включает следующие структурные элементы:

1. Титульный лист. С него начинается нумерация страниц, но номер не ставится. Номера страниц начинают печатать с первой страницы раздела «Введение». Титульный лист оформляется аналогично титульному листу курсовой работы: указывают наименование высшего учебного заведения; факультет, кафедру, где выполнялась работа; название работы; фамилию и инициалы студента; ученую степень и ученое звание, фамилию и инициалы преподавателя; город и год выполнения работы.

2. Содержание. В содержании представлены названия всех разделов и подразделов работы, каждое из которых печатается с новой строки. В конце строки ставится номер страницы, на которой напечатана данная рубрика в тексте. Номера страниц печатаются вблизи правого поля, все на одинаковом расстоянии от края страницы. Следует обратить внимание, что названия разделов и подразделов в оглавлении должно точно соответствовать заголовкам текста.

3. Введение. Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой темы, пути развития на современном этапе, имеющиеся проблемы и способы их разрешения. Объём данного раздела не должен превышать одной страницы.

4. Обзор литературы. В данном разделе излагаются теоретические основы по выбранной тематике. Изложение должно вестись в форме теоретического анализа проработанных источников применительно к выполняемой теме, логично, последовательно и грамотно. При необходимости данный раздел может состоять из отдельных подразделов. Из содержания теоретического обзора должно быть видно состояние изученности темы в целом и отдельных ее вопросов.

5. Заключение. Представляет собой краткое обобщение (2–3 абзаца) приведенных данных.

6. Библиографический список. Оформляется в соответствии с существующими требованиями.

7. Приложения.
Оформление реферата должно соответствовать межгосударственному стандарту ГОСТ 7.32-2001, устанавливающему общие требования к структуре и правилам оформления научных и технических отчетов.

Реферат должен сопровождаться библиографическим списком, который составляют в соответствии с ГОСТ 7.12003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления».

Защита реферата проводится, начиная с 12-й недели семестра во время семинарских занятий. Для защиты реферата студент готовит презентационные материалы, оформленные в виде последовательности слайдов, демонстрируемых на экранах для аудитории слушателей. При подготовке рефератов и презентаций рекомендуется использовать лицензионное программное обеспечение СФУ, которое представлено в каталоге.
3 Учебно-методические материалы по дисциплине

3.1 Основная и дополнительная литература, информационные

ресурсы

Основная литература:

Акимова, Т. А. Экология. Человек - Экономика - Биота - Среда: учебник для вузов : рекомендовано Министерством образования РФ и Учебно-методическим центром "Профессиональный учебник" / Т. А. Акимова, В. В. Хаскин. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва : ЮНИТИ-ДАНА, 2008. - 495 с. (15 экз.)
Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем [Текст] = Problems of Ecological Monitoring and Ecosystem Modelling - Москва : Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, Том 23 / редкол.: Ю. А. Израэль, С. М. Семенов, В. А. Абакумов. - 2010. - 334 с. (1 экз.)
Путь в синергетику: экскурс в десяти лекциях / Б. П. Безручко, А. А. Короновский [и др.] ; предисл.: С. Миров, Г. Г. Малинецкий. - Изд. 2-е. - Москва : URSS : ЛИБРОКОМ, 2010. - 303 с. (2 экз.)
Вернадский, В. И. Избранные труды / В. И. Вернадский ; сост., авт. вступ. ст. и коммент. Г. П. Аксенов ; Ин-т обществ. мысли. - М. : РОССПЭН, 2010. - 742 с. (1 экз.)
Данилов-Данильян, В. И. Перед главным вызовом цивилизации. Взгляд из России: монография / В. И. Данилов-Данильян, К. С. Лосев, И. Е. Рейф ; Российская академия наук [РАН]. Институт водных проблем, Российская академия наук [РАН]. Всероссийский институт научной и технической информации [ВИНИТИ]. - Москва : ИНФРА-М, 2009. - 223 с. (2 экз.)
Суховольский, В. Г. Оптимизационные модели межпопуляционных взаимодействий: [монография] / В. Г. Суховольский, Т. Р. Исхаков, О. В. Тарасова ; отв. ред. Р. Г. Хлебопрос ; Российская академия наук [РАН]. Сибирское отделение [СО]. Институт леса им. В.Н. Сукачева, Российская академия наук [РАН]. Сибирское отделение [СО]. Красноярский научный центр [КНЦ]. Президиум. Международный научный центр исследований экстремальных состояний организма, Сиб. федерал. ун-т. - Новосибирск : Наука, 2008. - 161 с. (1 экз.)

Дополнительная литература:

У.Бек, Общество риска. На пути к модерну, М.: Прогресс-Традиция, 2000.-384 с.
Барцев С.И., Дегерменджи А.Г., Ерохин Д. Глобальная минимальная модель многолетней динамики углерода в биосфере //ДАН // 2005, т.401, №2.
Будыко М. И. Эволюция биосферы. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1984.- C.487
Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера, М.: Наука, 1994.
Ковров Б.Г. Искусственные микроэкосистемы с замкнутым круговоротом веществ как модель биосферы. В сб.: Биофизика клеточных популяций и надорганизменных систем, Новосибирск: Наука. Сиб.Отд., 1992.- C.62-70.
Крапивин В.Ф., Свирежев Ю.М., Тарко А.М. Математическое моделирование глобальных биосферных процессов. М., Наука, 1982.- C.272.
Моисеев Н.Н. Современный рационализм. МГВП КОКС, 1995, 376 с.
Одум Ю. Экология, М.: Мир, 1986, т.1. - 328 с. т.2. – С.376.
Свирежев Ю.М., Логофет Д.О. Устойчивость биологических сообществ. М.: Наука ФМЛ, 1978, 352 с.
Свирежев Ю.М. Нелинейные волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии. М.: Наука ФМЛ, 1987, 366 с.
Хлебопрос Р.Г., Фет А.И. Природа и общество: модели катастроф. Новосибирск: "Сибирский хронограф", 1999, 343 с.

Электронные ресурсы:

Bionanotechnology: Global Prospects. Editor: D. E. Reisner, CRC Press, 2009, 345 pp. Режим доступа: http://lib2.sfu-kras.ru/elib/b28/0234104.pdf
Современные проблемы и методы биотехнологии [Электронный ресурс] : электрон. учеб. пособие / Н. А. Войнов [и др.] ; Сиб. федерал. ун-т. - Версия 1.0. - Электронные данные (PDF ; 10 976 Кб). - Красноярск : ИПК СФУ, 2009. - 418 on-line. - (Современные проблемы и методы биотехнологии : УМКД № 1323-2008 / рук. творч. коллектива Т.Г. Волова) (Электронная библиотека СФУ. Учебно-методические комплексы дисциплин). Режим доступа: http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/1323/u_manual.pdf

3.2 Контрольно-измерительные материалы

Перечень и характеристика контрольно-измерительных материалов:

1) перечень вопросов к зачету.

Форма проведения зачета: письменный и устный ответ на вопросы.

Текущая работа оценивается по итогам работы магистранта на семинарских занятиях.
Перечень контрольных вопросов:

Прогнозы Мальтуса и Римского клуба
Проблема истинности (адекватности) математических моделей биосферы
Биосферика и экспериментальные модели замкнутых экосистем и СЖО
Модели жесткого и адаптивного метаболизма организмов, составляющих трофические уровни экосистем
Ключевые этапы эволюции жизни и развития биосферы
Теоретическое обеспечение экспериментов с природными экосистемами и искусственными биосферами
Особенности состояния биосферы в последние тысячелетия и в настоящее время
Оптимальные принципы в проектировании замкнутых систем жизнеобеспечения
Границы применимости естественнонаучного подхода в решении биосферных проблем
Особенности обработки экспериментальных данных, полученных на ЗЭС
Глобальный кризис в развитии человечества. Его проявления и истоки
Связь коэффициента замкнутости с устойчивостью стационарного состояния экосистемы
Идеи Вернадского о биосфере и роли круговорота веществ в обеспечении длительного существования биосферы.
Подобие, как инструмент работы с уникальными системами
Биологическая система жизнеобеспечения БИОС-3
Красноярская концепция происхождения жизни
Биосфера-2. Концепция, положенная в основу системы Биосфера-2, и результаты ее реализации
Основные опасности, стоящие перед человечеством
Замкнутость как главное необходимое условие длительного существования изолированных по веществу природных и искусственных экосистем. Подходы к оценке замкнутости
Концепция происхождения Homo sapiens
Замкнутость и принципы оптимального природопользования
Минимальная модель биосферы и катастрофические режимы
Задачи биосферных исследований и технические средства их выполнения
Проблема Дарвина-Вернадского и пути её решения
Структура модели World 3 и возможные варианты её решения.
Вариационное исчисление и вариационные принципы Лагранжа и Гамильтона
Концепция устойчивого развития и возможные пути её реализации
Линейное программирование как инструмент реализации принципов оптимальности.
Принципы организации коллективного функционирования человеческого общества
Универсальный коэффициент замкнутости
Экономические и политические циклы в историческом развитии человеческих обществ
Модель разрушения биоты под действием промышленных выбросов

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология»
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология»		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Биофизика»
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерские программы «Биофизика»,...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерские программы «Биофизика»,...
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерские программы «Биофизика»,...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерская программа 011200....
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология»		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология»
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология»		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и...
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ...
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и...

Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Проблемы устойчивого развития биосферы»

Похожие: