Методические рекомендации к составлению программы школьного элективного курса «Экология животных»

Автор: Тимофеев Андрей Николаевич

Организация: Воронежский государственный педагогический университет

Населенный пункт: Воронежская область, г. Воронеж

Одним из старейших, классических разделов экологии является раздел "Экология животных", тем не менее до настоящего времени остается острой проблема сбора и обобщения фактического и литературного научного материала по данной тематике. Вузовские учебники не отвечают требованиям школьного обучения, содержат помимо специфических примеров, множество частных вопросов экологии животных, не всегда отражающих общие закономерности и трудных для восприятия учащимися школ. Множество сведений разбросано по разнообразным учебникам, учебным пособиям, монографиям и другой научной литературе и в большинстве своем содержат сведения об экологии отдельных видов животных или группы особей более высокого таксономического ранга.  Исходя из этого, элективный курс "Экология животных" позволит собрать воедино, обобщить и выявить основные экологические закономерности большинства групп животных, показать взаимосвязь и взаимозависимость фауны и других компонентов живой и неживой природы, установить роль и значение животных в биосфере планеты. Необходимость введения такого курса продиктована как логической предопределенностью (логическая последовательность и связь с другими курсами школьной программы), так и особым местом и значением этой дисциплины в системе подготовки школьников.

Основные требования к подготовке учащихся:

     - знать многообразие, роль и значение животных в биосфере планеты;

     - знать экологические комплексы почвенных, наземных и водных животных;

     - уметь давать экологическую характеристику каждой из сред обитания и населяющим ее группам животных;

     - определять трофические группы животных;

     - иметь представление о типах миграций животных, устанавливать их причины;

     - объяснять особенности экологии животных различных климатических зон;

     - знать основные закономерности и правила пространственного распределения животных;

     - определять типы ареалов, владеть методами их выделения;

     - знать основные типы межвидовых взаимоотношений животных;

     - объяснять основные экологические закономерности в популяциях животных;

     - определять и прогнозировать сукцессионные изменения в зооцентрах;

     - иметь представление о фауне, ее структуре, возрасте, генезисе, эволюции.

Содержание учебной дисциплины (программа):

Элективный курс (36 часов) включает следующие разделы:

1. Введение в экологию животных (2 часа).

2. История возникновения и развитие зооэкологии (2 часа).

3. Животные и среда их обитания (16 часов).

4. Экология животных с элементами географии (6 часов).

5. Взаимодействия живых организмов (6 часов).

6. Многообразие жизненных циклов (2 часа).

7. Устойчивость и структура сообществ (2 часа).

1. Введение в экологию животных (2 часа).

Занятие 1. Экология животных как наука. Критерии научности. Цели, задачи, методы и объекты исследования. Место и роль животных в системе органического мира. Многообразие животного мира на планете, границы его распространения.

2. История возникновения и развитие зооэкологии (2 часа).

Занятие 2. Истоки и причины зарождения науки. Античные естествоиспытатели, естествоиспытатели эпохи средних веков, экологи нашего времени. Развитие зооэкологии в России. Основные направления развития экологии животных на современном этапе. Проблемы развития науки у нас в стране и за рубежом. Взаимосвязь экологии животных с другими разделами экологии и науками.

3. Животные и среда их обитания (16 часов).

Занятие 3.  Экологические факторы среды, толерантность животных. Соответствие между организмами и средой. Экотипы. Условия и ресурсы. Экологическая ниша. Роль животных в биогеохимических циклах Земли. Унитарные и модулярные организмы. Жизненные циклы и количественное описание рождаемости и смертности. Коэффициенты воспроизводства.

Занятие 4.  Экология почвенных животных. Почва – как среда обитания животных. Многообразие почвенных животных, основные систематические категории, биология развития, распространение, образ жизни, лимитирующие факторы. Экологическая классификация почвенных животных.  Основные размерно-экологические группы почвенных животных (отечественные и зарубежные классификации). Экология почвенной наннофауны, ее основные представители. Экология почвенной микрофауны, ее основные представители.

Занятие 5. Экология почвенной мезофауны, ее представители. Экология почвенной макрофауны и ее представители. Почвенная фауна и почвенное плодородие. Зоологическая диагностика почв. Почвенная биота как биоиндикатор экологического состояния окружающей среды.

Занятие 6.  Экология наземных (н) и наземно-воздушных (н/в) животных. Атмосфера и поверхность суши как среда обитания. Многообразие н. и н/в. животных: основные систематические группы, биология развития, распространение, ограничивающие факторы. Экологические группы н. и н/в. животных. Основные правила и законы распределения животных по поверхности суши.

Занятие 7.  Особенности экологии некоторых классов наземных и н/в позвоночных и беспозвоночных животных. Животные лесов и открытых пространств. Животные – биоиндикаторы экологических условий среды.

Занятие 8.  Экология водных животных. Характеристика водной среды обитания. Многообразие водных животных: основные систематические категории, биология развития, распространение, лимитирующие факторы. Экологические группы водных животных.

Занятие 9. Условия существования и распространения животных в море. Условия существования и распространения животных в пресных водах. Биоиндикаторная роль водных животных.

Занятие 10. Миграции и расселение организмов в пространстве и времени. Суточные и сезонные миграции. Миграции по схеме "один раз туда – один раз обратно" и переселения "в один конец".  "Семенной дождь" и другие типы пассивного расселения. Внутри- и межпопуляционные различия по способности и склонности к расселению. Покой и спячка как расселение во времени.

4. Экология животных с элементами географии (6 часов).

Занятие 11. Особенности экологии животных влажного тропического леса (гилеи), саванны, пустыни, степи, субтропического вечнозеленого леса, широколиственного листопадного леса, хвойного леса, тундры, антарктической суши, высокогорий, пещер.

Занятие 12. Общие сведения об ареале животных. Типы ареалов. Методы их выделения.  Цикличность ареалов.  Расселение животных. Видообразование.

Занятие 13. Понятие о фауне. Структура фауны. Эндемизм. Возраст. Генезис. Сравнительный анализ фаун. Происхождение и эволюция фаун Земли. Средообразующая роль животных.

5. Взаимодействия живых организмов (6 часов).

Занятие 14.  Основные типы взаимодействий организмов. Внутривидовая конкуренция: ее сущность, признаки, основные свойства. Количественная оценка внутривидовой конкуренции. Внутривидовая конкуренция и зависимые от плотности смертность и плодовитость; регуляция численности популяции. Межвидовая конкуренция: ее сущность, признаки, свойства. Гипотеза лимитирующего сходства. Неоднородность, заселение и опережающая конкуренция. Кажущаяся конкуренция. Математические модели и эксперименты.

Занятие 15. Основные свойства хищничества. Типы хищников. Влияние хищничества на популяцию жертвы. Поведение хищников и жертв. Ширина спектров питания и состав пищи. Теорема о пороговой ценности. Динамика популяций хищника и жертвы, основные модели. Нейтрализм, сотрудничество, симбиоз как виды межвидовых взаимодействий; их сущность, признаки, свойства, примеры.

Занятие 16. Паразитизм и болезни: сущность, признаки, свойства. Разнообразие паразитов: микро- и макропаразиты. Передача и распространение паразитов. Хозяин как местообитание. Реакция хозяев. Популяционная динамика паразитизма. Полиморфизм и генетические изменения у паразитов и их хозяев. Мутуализм: сущность, признаки, свойства, примеры. Эволюция мутуализма. Математические модели мутуализма. Некоторые общие черты жизнедеятельности мутуалистов.

6. Многообразие жизненных циклов (2 часа).

Занятие 17. Компоненты жизненных циклов их потенциальные преимущества. Репродуктивная ценность. Моноцикличность и полицикличность, r- и К-стратегии.  Кратковременные реакции на среду и физиологические потребности. Филогенетические и аллометрические ограничения. Теории численности видов. Популяционные циклы и их анализ.

7. Устойчивость и структура сообществ (2 часа).

Занятие 18. Природа сообщества. Индексы разнообразия. Сукцессия. Поток энергии и вещества в сообществах. Расчлененность сообществ. Число трофических уровней. Связь видового богатства с различными факторами.  Градиенты видового богатства. Относительное обилие мелких и крупных форм. Охрана животного мира. Обычные и редкие виды. Причины редкости. Животные в системе экологического мониторинга.

Содержание учебных вопросов

     1. Экология животных как наука.

     2. Многообразие животного мира на планете, границы его распространения.

     3. История возникновения и развития зооэкологии.

     4. Перспективные направления и основные проблемы зооэкологии.

     5. Толерантность животных к экологическим факторам среды.

     6. Экотипы животных.

     7. Условия среды.

     8. Ресурсы среды.

     9. Экологическая ниша.

    10. Роль животных в круговоротах веществ и энергии.

    11. Общность и различия унитарных и модулярных организмов.

    12. Жизненные циклы и количественные описания рождаемости

смертности.

    13. Коэффициенты воспроизводства.

    14. Особенности почвенной среды обитания.

    15. Особенности морфологии и биологии почвенных животных.

    16. Пространственное распространение почвенной фауны.

    17. Факторы, влияющие на распространение почвенных животных.

    18. Экологические группы почвенной биоты.

    19. Размерные классификации почвенной биоты.

    20. Наннофауна почв, ее основные представители.

    21. Микрофауна почв, ее основные представители.

    22. Мезофауна почв, ее основные представители.

    23. Макрофауна почв, ее основные представители.

    24. Зоологическая диагностика почв.

    25. Почвенная фауна и почвенное плодородие.

    26. Экологическая роль почвенной биоты на планете.

    27. Характеристика атмосферы и поверхности  суши как среды

обитания.

    28. Особенности биологии, морфологии, этологии наземных и на-

земно-воздушных животных.

    29. Основные систематологические группы  наземных  и назем-

но-воздушных животных.

    30. Факторы, ограничивающие распространение сухопутных животных.

    31. Экологические группы сухопутных животных.

    32. Пространственное изменение размеров близкородственных животных. Правило Бергманна.

    33. Правило Гептнера.

    34. Правило Аллена.

    35. Правило Глогера.

    36. Животные лесов и открытых пространств: сравнительный анализ.

    37. Характерные особенности водной среды обитания.

    38. Основные систематические группы гидробионтов, их биология

и экология.

    39. Экологические группы водных животных.

    40. Условия существования и распространения морских животных.

    41. Условия существования и распространения пресноводных животных.

    42. Животные как биоиндикаторы экологических условий природной среды.

    43. Миграции и расселение животных в пространстве и во времени.

    44. Закономерности миграций.

    45. Ежесуточные и приливно-отливные миграции.

    46. Сезонные миграции из одного местообитания в другое.

    47. Миграции на большие расстояния.

    48. Миграции по схеме "один раз туда – один раз обратно" и переселения "в один конец".

    49. Факторы, способствующие образованию скоплений животных.

    50. Типы расселения организмов.

    51. Внутри- и межпопуляционные различия по способности и склонности к расселению.

    52. Покой и спячка как расселение во времени.

    53. Особенности экологии животных гилеи, саванны, пустыни,

степи, лесов, тундры.

    54. Особенности экологии животных антарктической суши, высокогорий, пещер.

    55. Понятие об ареале.

    56. Типы ареалов, методы их выделения.

    57. Цикличность ареалов.

    58. Расселение животных, экологические аспекты видообразования.

    59. Понятие о фауне.

    60. Структура фауны, эндемизм, возраст, генезис.

    61. Сравнительный анализ фаун.

    62. Происхождение и эволюция фаун Земли.

    63. Средообразующая роль животных.

    64. Основные типы взаимодействия организмов.

    65. Внутривидовая конкуренция, ее роль в природе.

    66. Внутривидовая конкуренция и зависимые от плотности смертность и плодовитость.

    67. Внутривидовая конкуренция и регуляция численности популяции.

    68. Внутривидовая конкуренция и зависимый от плотности рост.

    69. Количественная оценка внутривидовой конкуренции.

    70. Территориальность, самоизреживание популяции.

    71. Межвидовая конкуренция, ее роль в природе.

    72. Принцип конкурентного исключения.

    73. Гипотеза лимитирующего сходства.

    74. Неоднородность, заселение и опережающая конкуренция.

    75. Кажущаяся конкуренция.

    76. Математические модели и экспериментальное подтверждение конкуренции.

    77. Хищничество, типы хищников.

    78. Влияние хищников на популяцию жертвы.

    79. Поведение хищников и жертв.

    80. Ширина спектров питания и состав пищи, пищевое предпочтение.

    81. Теорема о пороговой ценности.

    82. Динамика популяций хищника и жертвы, основные модели.

    83. Эффекты самоограничения.

    84. Эффект Олли.

    85. Равновесные состояния, вспышки численности.

    86. Влияние хищников на структуру сообществ.

    87. Нейтрализм, симбиоз как виды межвидовых взаимодействий.

    88. Паразитизм и болезни, разнообразие паразитов.

    89. Передача и распространение паразитов.

    90. Хозяин как местообитания.

    91. Зависимость от плотности внутри хозяев.

    92. Реакция хозяев.

    93. Популяционная динамика паразитизма.

    94. Полиморфизм и генетические изменения у паразитов и их хозяев.

    95. Мутуализм и его роль в природе.

    96. Эволюция мутуализма.

    97. Общие черты жизнедеятельности мутуалистов.

    98. Модели мутуализма.

    99. Компоненты жизненных циклов и их потенциальные преимущества.

   100. Моно- и полицикличность, репродуктивная ценность.

   101. r- и К-стратегии.

   102. Кратковременные реакции на среду и физиологические потребности.

   103. Филогенетические аллометрические ограничения.

   104. Теории численности видов.

   105. Популяционные циклы, их анализ.

   106. Природа сообщества, индексы разнообразия, сукцессия.

   107. Поток энергии и вещества в сообществах, трофические уровни.

   108. Расчлененность сообществ.

   109. Связь видового богатства с различными факторами среды.

   110. Градиенты видового богатства.

   111. Относительное обилие мелких и крупных форм.

   112. Обычные и редкие виды, причины редкости.

   113. Формы охраны природы.

   114. Животные в системе экологического мониторинга.

   115. Законы об охране и использовании животного мира.

                 Содержание лабораторных занятий

1. Адаптации животных к среде обитания. Сравнительный анализ размеров тела и содержания меланина в элитрах жуков-усачей, собранных на разных высотах Горного Алтая.  Меланизм в живой природе (реферат).

2. Экологические закономерности в системе «паразит-жертва».

3. Методы полевых исследования экологии животных.

4. Расчет коэффициентов попарного фаунистического сходства по формулам Серенсена и Жаккара. Построение дендрограмм.

5. Экологические методы учета почвенных животных и обработки

материала.

6. Экологические методы учета наземных и наземно-воздушных животных и обработки материала.

7. Экологические методы учета водных животных и обработки материала.

8. Конкурентные отношения. Внутривидовая конкуренция за пищу. Внутри- и межвидовая конкуренция за пищу.

9. Конкуренция двух видов за ограниченные ресурсы.

10. Структура популяций у животных. Территориальные отношения у ушастой круглоголовки.

11. Трофические связи и динамика численности организмов. Сопряженная динамика численности хозяина и паразита.

12. Функциональная реакция паразита на плотность хозяина.

13. Динамика зараженности паразитами при увеличении плотности популяции хозяина.

14. Динамика численности белки в годы урожая и неурожая семян кедровой сосны.

15. Роль разных групп организмов в круговороте веществ. Эффективность образования продукции разными видами животных.

16. Роль сусликов в биологическом круговороте аридных районах.

17. Роль сапрофагов в биологическом круговороте веществ.

18. Некоторые особенности экологии и энергетического обмена кедровки в зимний период.

Тематика реферативных работ

     1. Колорадский жук: экология и биология развития.

     2. Экология животных пресного водоема.

     3. Урбоэкология: основные направления, проблемы и перспективы.

     4. Влияние радиации на животных.

     5. Шоссейные дороги как фактор элиминации в экосистемах.

     6. Экология пластинчатоусых жуков.

     7. Почвенная фауна как объект экологического мониторинга.

     8. Экологические группы животных по отношению к свету.

    15. Паразиты и их роль в жизни планеты.

    16. Животные садово-парковой зоны.

    17. Животные открытых пространств.

    18. Фауна грибов-макромицетов.

    19. Пространственное распределение животных в океане.

20. Животные Марианского желоба.

Тематика контрольных работ

1. Основные типы межвидовых взаимодействий животных.

2. Анализ популяционных циклов.

3. Природа сообществ, индексы разнообразия, сукцессия.

Темы для самостоятельной работы учащихся

     1. Особенности почвы как среды обитания животных.

     2. Взаимоотношения фито- и зооцензов почвы.

     3. Многообразие наземной фауны.

     4. Фотопериодизм у животных.

     5. Сукцессии зооценозов.

     6. Многообразие гидробионтов.

     7. Зоогеографическое районирование суши.

Тематика полевых практических занятий

1. Наземная среда обитания. Животные различных биогеоценозов леса, луга, поля. Ярусность. Экологические ниши. Суточная динамика. Трофические связи. Типы окраски. Экология отдельных видов животных.

2. Почвенная среда обитания. Экологические комплексы разных размерных групп почвенной биоты. Почвенная фауна леса, луга, поля: сравнительный анализ. Трофическая структура. Вертикальное распространение. Экология отдельных представителей.

3. Водная среда обитания. Экологические комплексы гидробионтов. Трофическая структура. Сравнительный анализ фауны реки и стоячего водоема (пруд, болото, лужа и т.д.).

4. Фауна городской среды. Особенности ее видового состава, численности, трофической структуры.

5. Антропогенное влияние на фауну почв, водоемов и наземной сферы. Сравнительный анализ качественного и количественного состава животных "экологически благополучных" и "неблагополучных" территорий.

6. Сукцессии на пожарищах.

Таким образом, используя данные методические материалы, каждый учитель сможет самостоятельно выстроить свои учебные занятия в соответствии с возрастными особенностями обучающихся и профилизацией классов.

Опубликовано: 10.09.2023