Тема 1. Предмет экологии и задачи экологии. Взаимодействие организма с окружающей средой

Системный подход в изучении живого. Уровни организации живой материи. Экология как наука о надорганизменных биосистемах, их структуре и функционировании. Цели и задачи экологии в современный период. Место среди других наук. Основные разделы.

Краткая история экологии и основные этапы ее развития. Аутэкология, популяционная экология и синэкология. Формирование общей экологии. Соотношение частной и общей экологии. Выдающиеся ученые - экологи и их вклад в развитие науки.

Основные методы экологии. Математический аппарат экологии - статистические методы и моделирование. Экология как теоретическая база разработки мер по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов.

Взаимодействие организма с окружающей средой. Представление о физико-химической среде обитания организмов; особенности водной, почвенной и наземно-воздушной и организменной сред. Экологические факторы, их классификация. Лимитирующее действие факторов окружающей среды. Правило Либиха. Толерантность, экологический оптимум и пессимум. Взаимодействие экологических факторов, изменение отношения организмов к отдельным экологическим факторам в зависимости от выраженности других факторов. Границы толерантности у разных видов. Эврибионтные и стенобионтные виды. Представление об экологической нише. Общие закономерности приспособления организмов к условиям жизни.

Тема 2. Экология сообществ и экосистем

Общие представления о популяциях. Популяция как структурная единица биоценоза. Видовая и пространственная структура сообществ. Доминанты и эдификаторы. Соотношение численности разных видов в сообществе. Разнообразие видов и стабильность. Таксономический и функциональный состав биоценозов.

Основные типы биотических отношений между организмами. Распространение и значение разных форм биотических взаимоотношений в природе, в различных типах сред и в разных климатических условиях. Правило Гаузе.

Автотрофы и гетеротрофы. Продуценты, консументы и редуценты, их функции в природе. Пищевые цепи и трофические уровни. Цепи «выедания» и цепи разложения.

Биоценология. Соотношение понятий: «биогеоценоз», «экосистема», «биотоп», «экотоп», «ландшафт». Пространственная структура экосистем и их классификация. Основные типы биомов Земли. Распределение потока энергии в экосистеме. Экологические пирамиды. Продуцирование и деструкция органического вещества в экосистемах. Наземные и водные экосистемы, их особенности и различия. Особенности круговорота веществ и использования энергии в экологических системах. Особенности сукцессии наземных и водных экосистем. Динамика экосистем: флуктуации, сукцессии. Равновесие в экологических системах.

Тема 3. Основные компоненты и законы существования биосферы

Определение понятия биосферы. Роль В.И.Вернадского в формировании современного научного представления о биосфере. Географическая оболочка и границы биосферы. Распределение живого вещества в биосфере и его влияние на основные элементы географической оболочки. Эволюция облика Земли под воздействием живых организмов. Роль литосферы, гидросферы и атмосферы в жизни биосферы.

Энергетический баланс биосферы. Автотрофы и гетеротрофы, фиксирование и основные этапы использования солнечной энергии. Первое и второе начало термодинамики. Круговорот химических веществ в биосферы. Биогеохимические функции разных групп организмов и разных экосистем. Биосферный цикл углерода, азота, кислорода. Круговорот воды. Основные биогеохимические законы, сформированные В.И Вернадским.

Тема 4. Влияние хозяйственной деятельности на биосферу. Глобальные проблемы современности

Эволюция биосферы. Естественные факторы глобального воздействия на биосферу. Место и роль человека в эволюции Земли. Развитие технологической цивилизации в биосфере. Антропогенное воздействие на природные циклы химических веществ в биосфере. Изменения энергетического баланса, связанные с деятельностью человека. Масштабы и следствия воздействия человека на биосферу в настоящее время.

Экологические кризисы в истории развития цивилизаций. Современный экологический кризис, его причины и последствия. Возникновение глобальных экологических проблем современности: деградация и загрязнение природной среды, истощение природных ресурсов, изменение климата, разрушение озонового слоя, уменьшение видового разнообразия. Связь глобальных экологических проблем с другими глобальными проблемами. Социально-политические причины обострения экологической ситуации. Экологические катастрофы и их причины.

Прогнозы и модели развития и состояния окружающей среды на планете. Стратегии выживания, поиски альтернативных технологий. Доклады Римского клуба. Пределы роста. Концепция «устойчивого развития». Экологические приоритеты устойчивого развития.

Тема 5. Природные ресурсы: классификации, подходы к экономической оценке, основные принципы рационального природопользования.

Природная среда, природные условия и природные ресурсы. Природно-ресурсный потенциал. Возобновляемые и не возобновляемые природные ресурсы, принципы и методы их рационального использования и воспроизводства. Классификация природных ресурсов по видам хозяйственной деятельности. Заменимые и незаменимые ресурсы. Неравномерность размещения природных ресурсов на планете. Рост потребления ресурсов. Основные принципы рационального природопользования. Возможные пути достижения рационального использования и охраны природных ресурсов (внедрение ресурсосберегающих технологий, использование вторичного сырья, рациональное потребление и др.). Экономическая оценка природных ресурсов.

Тема 6. Экология техносферы

Понятие «техносфера». Техногенные системы, их взаимодействие с окружающей средой. Эволюция среды обитания под воздействием антропогенной деятельности. Переход от биосферы к техносфере, его основные причины. Характерные элементы и свойства техносферы. Общие представления о технологиях и технологических процессах. Основные факторы воздействия техногенного происхождения. Технические аварии и катастрофы, оценка экологического риска и меры по ликвидации их последствий. Оценка воздействия производственной деятельности на окружающую среду.

Загрязнение окружающей среды как фактор техносферы. Виды антропогенного загрязнения. Классификация загрязнений окружающей среды. Источники антропогенного загрязнения: точечные и диффузные; стационарные и нестационарные; организованные и неорганизованные. Транспорт, промышленные предприятия и энергетика как источники загрязнения окружающей среды. Миграция и рассеивание загрязнений в окружающей среде. Глобальное распространение загрязнений, трансграничный перенос. Экологические и экономические последствия загрязнения окружающей среды. Загрязнение и здоровье населения.

Водоснабжение предприятий. Источники водоснабжения производств. Водоемкость производства. Основные факторы, влияющие на объем сточных вод и концентрацию загрязняющих веществ в сточных водах. Условия приема промышленных сточных вод в канализацию населенных мест. Методы и оборудование для очистки технической воды и промышленных стоков.

Определение отходов производства и потребления. Причины образования отходов. Проблема отходов в мировой экономике, России и Татарстане. Виды отходов. Опасные отходы и их свойства. Факторы, влияющие на образование отходов. Способы обращения с отходами производства и потребления. Учет отходов на предприятии. Захоронение отходов. Термические способы уничтожения отходов. Утилизация и повторное использование отходов. Основные способы сокращения отходов.

Управление отходами на муниципальном уровне. Мировой рынок вторичного сырья. Торговля опасными отходами. Основные положения Базельской конвенции.