close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева
Сибирского отделения Российской академии наук
(ФГБУН ИГМ им. В.С. Соболева СО РАН)
УТВЕРЖДАЮ
Директор Института
академик____________ Н.П. Похиленко
«_____»_____________2013 г.
М.П.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ФД.А.03
Эволюция биосферы
(наименование дисциплины)
факультативной образовательной программы послевузовского профессионального
образования
(аспирантура)
по специальности
25.00.09 – Геохимия, геохимические методы поисков полезных
ископаемых
Новосибирск
2013
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука
Сибирского отделения Российской академии наук
(ИНГГ СО РАН)
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИНГГ СО РАН
Академик РАН
____________ М.И. Эпов
“
“ ______________ 2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОД.А.05 Эволюция биосферы
основной образовательной программы послевузовского профессионального образования
(аспирантура)
по специальности
25.00.02 Палеонтология и стратиграфия
Новосибирск 2013
Программа составлена в соответствии с требованиями следующих нормативных
документов:
1. Федеральные государственные требования к структуре основной профессиональной
образовательной программы послевузовского профессионального образования
(аспирантура) – приказ Минобрнауки России от 16.03.2011 № 1365.
2.
Паспорт научной специальности 25.00.02 – «Палеонтология и стратиграфия»,
разработанный экспертами ВАК Минобрнауки России в рамках Номенклатуры
специальностей научных работников, утвержденной приказом Минобрнауки России от
25.02.2009 г. № 59.
3.
Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 25.00.02 –
«Палеонтология и стратиграфия», утвержденная приказом Минобрнауки России от
08.10.2007 № 274 «Об утверждении программ кандидатских экзаменов».
Составитель рабочей программы:
Главный научный сотрудник, чл.-корр. РАН _____________
Ответственный за специальность
д.г.-м.н.
______________
А.В. Каныгин
Н.В. Сенников
ПРИНЯТО
Учёным советом ИНГГ СО РАН
Протокол № от 21.05.2013
Учёный секретарь, к.г.-м.н. Т.М. Парфёнова
________________________
Рабочая программа утверждена на заседании Ученого совета
«___» _____________ 2013 г.,
Председатель Ученого Совета академик
протокол №___
______________
(подпись)
Н.П. Похиленко
(Ф.И.О.)
Цели и задачи освоения дисциплины
Цель изучения дисциплины – формирование у аспирантов углубленных знаний об
основных закономерностях развития биосферы в истории Земли.
Задачи дисциплины:
- сформировать у аспирантов представление об эволюции экосистем, роли
различных групп организмов в круговороте вещества;
- подготовить аспирантов к практическому применению полученных знаний при
осуществлении палеонтологических и стратиграфических исследований.
1. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной
программы послевузовского профессионального образования (аспирантура)
Дисциплина «Эволюция биосферы» является частью образовательной программы
подготовки аспирантов по специальности 25.00.02 «Палеонтология и стратиграфия».
Требования к первоначальному уровню подготовки обучающихся для успешного
освоения дисциплины:
•
базовые знания по общей геологии, палеонтологии, геохимии, геофизике.
С другими частями образовательной программы соотносится следующим образом:
Разделы, последующие по учебному плану:
•
НИР.А.00, Научно-исследовательская работа и выполнение диссертации на
соискание ученой степени кандидата наук.
•
ПД.А.00, Подготовка к защите диссертации на соискание ученой степени
кандидата наук.
Дисциплина является дисциплиной по выбору аспиранта.
2. Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение
дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
данной
Общекультурные компетенции:
ОК-2
Способен к самостоятельному обучению новым методам исследования,
к изменению научного и научно-производственного профиля своей
профессиональной деятельности;
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;
Профессиональные компетенции:
ПК-15
Способен использовать профильно-специализированные знания в
области геологии, геологии и геохимии горючих ископаемых, экологической
геологии для решения научных и практических задач (в соответствии с
профилем подготовки).
ПК-17
Способен
использовать
профильно-специализированные
информационные технологии для решения геологических, нефтегазовых и
эколого-геологических задач (в соответствии с профилем подготовки).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: современные представления о биосфере, роль биоты в геологических
процессах, в поддержании устойчивости биосферы.
Уметь: применять полученные знания при осуществлении палеонтологических и
стратиграфических исследований.
.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2 зачетных единиц, 72 часа.
Объём часов / зачетных
единиц
Вид учебной работы
Всего
72/2
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
36/1
в том числе:
-
лекции
12
семинары
24
Самостоятельная работа аспиранта (всего)
36/1
Вид контроля по дисциплине:
Промежуточная контрольная работа
Итоговая контрольная работа
4. Разделы дисциплины и виды занятий
Наименование раздела дисциплины
№
п/п
1. Общие представления о биосфере
2. Эволюция биосферы
Глобальные события в истории
3.
4.
Лекц.
Практ.
Лаб.
Семин
Сам.
раб.
Всего
2
4
2
2
8
6
4
12
10
8
24
18
биосферы
Роль биоты в геологических процессах 4
8
10
22
5. Содержание дисциплины:
№
п/п
1
2
Наименование раздела
дисциплины
Содержание раздела
Общие представления о
биосфере
Термин "биосфера" и понятие "биосфера" в трудах
Ж.Б.Ламарка (1802), Э.Зюсса (1875),
В.И.Вернадского (1863-1945). Идеи В.В.Докучаева
и их развитие В.И.Вернадским.
Предмет биосферологии. Определение термина
"биосфера" В.И.Вернадским. "Былые биосферы".
"Живое вещество" и его роль в преобразовании
биосферы в свете представлений В.И.Вернадского.
Современная биосфера: определение, строение,
границы, основные характеристики. Представления
о биосфере в трудах Дж. Хатчинсона и
Н.Б.Вассоевича. Биосфера как саморегулирующаяся
(кибернитическая) система (примеры). Закон
необходимого разнообразия Винера-ШеннонаЭшби. Биота. Круговорот веществ (примеры).
Геохимические циклы. Поток энергии.
Эволюция биосферы
Гипотезы о происхождении жизни: самозарождение,
панспермия, эволюционная. Отличительные
признаки живого от неживого: по элементному
составу, по химическим соединениям, по обмену
веществ, по воспроизведению потомства, по
раздражению.
Химическая эволюция как предшествующая
биологической эволюции. Эволюция звезд и
галактик (по Шкловскому). Типы туманностей:
диффузные, планетарные. Нуклеосинтез.
Углеродистые соединения в космосе (примеры).
Источник углеродных соединений в космосе
(модели, опыты). Углеводороды на звездах, в
Солнечной системе (примеры).
Углеродистые соединения (УС) на примитивной
Земле (примеры). Условия химической эволюции
УС на начальных стадиях развития Земли как
планеты в Солнечной системе: элементный состав,
температура, давление, сила тяжести. Типы
первичных углеводородов из метеоритов. Опытное
(экспериментальное) воспроизводсто
высокомолекулярных углеводородов.
Эволюция углеводородистых соединений на
примитивной Земле. Образование гидро- и
атмосферы. Фотодиссоциация. Образование
простейших органических соединений в первичной
гидросфере. Опытное (экспериментальное)
воспроизводство сахаров, аминокислот, глицина,
аланина, серина, аспарагиновой и глутаминовой
кислот, полимеров аминокислот - пептидов. Опыты
Бутлерова (1861), Миллера (1953), Ф.Эгами (1961),
их краткое описание: исходные вещества и
характеристики среды. Условия, при которых
образуются органические соединения.
Возникновение биотического круговорота.
Появление свойства метаболизма и репродукции у
высокоорганизованных органических соединений.
Гипотеза первичности гена (Холдейн, 1929; Миллер,
1937). Гипотеза пробионта (Опарин, 1924-1957).
Основные особенности абиотического и
биотического круговоротов. Первичные
биосинтетики: фотоавтотрофы, хемосинтетики или
гетеротрофы? Аргументы в пользу одного из них.
Предбиологические системы - коацерваты. Условия
образования коацерватов. Основные характеристики
каоцерватов. Взаимодействие коацерват с
окружающим раствором - обмен со средой.
Естественный отбор капель. Возникновение
самовоспроизводства как этап эволюции материи
(гипотеза Неймана-Винера). 5 условий
прогрессивной эволюции по пути создания
коацерватов.
Основные стадии прогрессирующего развития
материи: атомная эволюция, химическая эволюция,
биологическая эволюция, социальная эволюция.
Начало биологической эволюции: Два события в
биологической эволюции докембрия. Способы
воссоздания путей эволюции в докембрии:
молекулярно-палеонтологический, метаболизм и
биохимические особенности современных живых
клеток. Прокариоты и эукариоты: грани их раздела.
Метаболизм. Особенности метаболизма у прокариот.
Процесс дыхания у прокариот и эукариот.
Эволюционная связь между прокариотами и
эукариотами на основе развития процесса дыхания.
Возникновение эукариотов. Сингенез. Данные
молекулярной палеонтологии. Форма клеток первых
эукариот. Их размеры. Комбинации клеток.
Возникновение фотосинтеза. Роль цианобактерий в
фотосинтезе, их биохимические особенности.
Особенности связывания азота цианобактериями.
Кислород во вторичной атмосфере Земли.
Доказательства бескислородной атмосферы на
рубеже 2 млрд. лет +- 200 млн.лет. Эволюция
содержания кислорода в атмосфере. Закисные формы
минерапов, красноцветы. Точки Юри, Пастера,
Беркнера-Маршалла и их связь с развитием биоты.
Источники свободного кислорода в атмосфере.
Углекислый газ в атмосфере. Первичный источник
СО2, его динамика в истории Земли, роль в
круговороте в фанерозое. Антропогенное влияние
на динамику СО2 в атмосфере. Велика ли опасность
парникового эффекта?
Вода в истории Земли. Первичный океан.
Возникновение океана, океанических глубин.
Эволюция осадконакопления. 5 этапов грандиозного
эвапоритового осадконакопления. Особенности
состава галогенных формаций докембрия и раннего
палеозоя. Связь этапов соленакопления с эволюцией
биоты в венде и фанерозое.
3
Глобальные события в
истории биосферы
Появление прокариот: бактерий и цианобактерий
(?) на рубеже 4,0-3,5 млрд. лет. Их роль в
преобразовании окружающей среды: атмосферы
(синтез кислорода) и стратисферы
(карбонатонакопление).
Появление эукариот одноклеточных (2,0-1,7
млрд.лет). Связано ли оно с геодинамическими
событиями? Какими? Следы этого события на Земле:
окисление уранинита, красноцветы, джеспиллиты.
Глобальное распространение строматолитов и их
вклад в карбонатное осадконакопление.
Первые находки метазой в венде (-650 млн. лет).
Фауна Эдиакара: основные представители и их
глобальное распространение (примеры).
Обусловлено ли появление метазой какими-либо
геологическими событиями? Филетические связи
между биотами венда и раннего кембрия (томмота).
Критические рубежи в развитии биосферы фанерозоя.
Что такое глобальное событие и как установить его
следы? Что является основанием для заключения о
глобальности события? Существуют ли методы
определения скоротечности биосферных изменений
в геологическом прошлом?
Причины кризисов в эволюции биосферы:
биологические, наземные и внеземные. Как
проявляются в стратисфере следы событий
биологической, геологической и космической
природы?
Существует ли периодичность перестройки биосферы?
Примеры возможных триггеров (= спусковых
крючков) этих перестроек. Предсказуемы ли
перестройки биосферы?
Какая особенность в эволюции двух крупных стволов в
развитии биоты (животных и растений) не позволяет
говорить о катастрофическом характере глобальных
перестроек биосферы?
Происхождение и эволюция человека. Антропогенное
воздействие на биосферу. Взаимодействие с
животными. Уничтожение одних и разведение
других: нарушение баланса в трофических цепях.
Воздействие на растительный покров планеты:
земледелие, скотоводство, заготовка сырья и
топлива. Воздействие на водный режим. Влияние
технологии на состав атмосферы: углекислый газ,
метан, инертные газы
Причины конфликта человека со средой.
Демографический взрыв, возрастающее потребление,
ограниченность запасов недр Земли и предел КПД в
использовании солнечной энергии биогенами. Пути
выхода из кризиса.
Проблема сохранения среды. Решение глобальных
проблем путем международных соглашений. Запрет
ДЦТ, испытаний ядерного оружия в атмосфере,
гидросфере и в космосе. Значение биосферных
заповедников в сохранении генофонда. Роль экологов
и значение общественного мнения на пути
антропогенного преобразования биосферы. Биосфера
будущего: Ноосфера или Техносфера?
4
Роль биоты в геологических
процессах
Геологические силы, преобразующие лик Земли. "Живое
вещество" (ЖВ) как геологическая сила. Роль ЖВ в
процессах формирования осадочных пород. В каких
формах она проявляется? Участие организмов в
круговороте вещества. Примеры среди растений,
беспозвоночных (морских и наземных), позвоночных.
Связь биохимических постулатов В.И.Вернадского
с геологической деятельностью ЖВ. Примеры,
иллюстрирующие принцип ускорения биогенной
миграции атомов и экспансии ЖВ в ходе
геологического времени.
Основные функции ЖВ в биосфере. Энергетическая
функция ЖВ на стадии диагенеза.
Концентрационная функция ЖВ. Концентрация из
недосыщенных растворов. Концентрация в пищевых
цепях. Примеры из наземноморских экосистем.
Избирательная концентрация элементов морскими
и наземными организмами. Примеры. Форма
концентрации химических элементов в организмах.
Физиологический (таксономический) контроль в
использовании минеральных форм (типов минералов).
Биофильтрация - главный путь биоседиментации.
Объемы ежегодной биогенной концентрации
химических элементов по сравнению с их запасами
в природе (несколько примеров).
Деструктивная функция ЖВ. Формы проявления ее
на стадии гипергенеза. Последовательность
разрушения и роль организмов на разных его
стадиях. Избирательное биогенное разрушение. Примеры.
Средообразующая функция ЖВ. В чем она
заключается? Примеры биохимического и
биофизического (биомеханического)
средообразования. Влияние ЖВ на изменение
водородного показателя (рН) и окислительновосстановительного потенциала (ЕЬ),
характеризующих физико-химические условия среды.
Средообразующая роль фотосинтетиков на Земле:
конкретные обстановки (водоемы, воздушный бассейн
города) и газы атмосферы. Влияние микроорганизмов на
среду. Роль сульфатвосстанавливающих и тионовых
бактерий в средообразовании. Примеры.
Транспортная функция ЖВ. Роль основных
"исполнителей" этой функции в истории Земли.
Возрастала ли она? Примеры.
"Пленки жизни" и основные факторы, влияющие на
биогенное осадконакопление.
Биогенное осадконакопление в море Продуценты
осадочного материала в гланктоне и бентосе. Процесс
осаждения планктогенного вещества. Роль донных
организмов в осадконакоплении. Морские экосистемы
интенсивной биогенной седиментации: неритические,
рифовые, апвелинговые, рифтовые, саргассовые.
Три типа зональности биогенного осадконакопления:
климатическая, батиметрическая и
циркумконтинентальная. В чем они проявляются?
Биогенное осадконакопление на суше. Особенности
концентрации биогенного вещества. Продуктивность
различных экосистем. Наземные экосистемы
интенсивного биосинтеза. Особенности
биоседиментации в континентальных водоемах.
Ваимодействие биологического, экологического и
тафономического факторов в процессе биоседиментации.
Биогенные породы и их место в современной
классификации осадочных горных пород.
Карбонаты. Особенности географического
распространения карбонатных осадков.
Классификация карбонатных осадков морских
экосистем по месту синтеза и по типу карбонатконцентрирующих организмов. Типы
планктогенных илов. Типы бентосных отложений.
Примеры из геологического прошлого.
Особенности карбонатонакопления в пресных
водоемах. Средообразующая роль бактерий в
образовании "озерного мела" или мергеля.
Генезис доломитов: оценка существующих гипотез.
Биохимические процессы доломитообразования.
Лабораторные эксперименты. Примеры древних
доломитов.
Кремнистое биогенное осадконакогшение: общая
схема формирования кремнистых пород на Земле.
Морские экосистемы: основные кремнеосаждающие
организмы. Три пояса глобального
кремненакопления. Типы биогенных кремнистых
пород: диатомиты, силикофлагеллиты,
радиоляриты и спонголиты и их характеристика
(природа материала, условия формирования,
особенности географического распространения).
Трепелы, опоки, яшмы - возможная природа
исходного материала.
Биогенные каустобиолиты: торф, сапропели, угли,
горючие сланцы, нефть. Их характеристика:
исходное
вещество,
условия
концентрации,
захоронения и фоссилизации, место в геологической
истории.
Роль ЖВ в фосфатонакоплении. Типы фосфоритов:
пластовые, желваковые, ракушняковые, костные
брекчии, гуано; участие организмов в их
формировании. Фосфор в скелетах современных
организмов и его концентрации в пищевых цепях.
Биохимическая гипотеза формирования пластовых
фосфоритов, условия концентрации на дне
водоемов.
Апвелинговые
экосистемы
и
фосфатообразование.
Железистые и марганцевые осадочные породы.
Средообразующая роль микроорганизмов в процессах
садки железа и марганца из слабонасыщенных
водных растворов.
Эпохи соленакопления в истории Земли и участие
рифогенных
организмов
в
создании
палеогеографических
барьеров,
способствующих
формированию эвапоритовых бассейнов.
6. Самостоятельная работа аспирантов
Используются виды самостоятельной работы аспиранта: в читальном зале
библиотеки, в учебных кабинетах, на рабочих местах с доступом к ресурсам Интернет и в
домашних условиях. Порядок выполнения самостоятельной работы соответствует
программе курса и контролируется устными докладами на семинарах и контрольной
работой.
Самостоятельная
работа
подкрепляется
учебно-методическим
и
информационным обеспечением, включающим рекомендованные учебники и учебнометодические пособия, а также конспекты лекций.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
8.1.Основная и дополнительная литература
а) основная литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Биосфера. - М.: Мир, 1972.
Биосфера. Эволюция, пространство, время. - М.: Прогресс. 1988. 463 с.
Войткевич Г.В. Основы теории происхождения Земли. - М.: Недра. 1979.
Камшилов М.М. Эволюция биосферы. - М.: Наука, 1979.
Катастрофы и история Земли. Новый униформизм. - М.: Мир, 1986.
Лапо А.В. Следы бьшых биосфер. - М.: Знание, 1979.
Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. - М.: Наука, 1968.
Рингвуд А.Е. Происхождение Земли и Луны. - М.: Недра, 1982.
Эволюция. - М.: Мир, 1981.
б) дополнительная литература
Бернал Дж. Возникновение жизни. - М.: Мир, 1969.
Будыко М.П. Климат и жизнь - Л.: Наука, 1970.
Будыко М.П. Климат в прошлом и будущем. - Л.: Гидроматеоиздат, 1980.
Берг Д.С. Климат и жизнь. - М.: Огиз, 1947.
Вернадский В.И. Биосфера. - Л.: Научн.-Хим. тех. изд-во, 1926 (Избр. соч. Т.У.
Биосфера, 1960).
6. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. 1. Значение биохимии для познания
биосферы. Изд-е 2-ое. - Л.: Изд-во АН СССР. 1935.
7. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. - М.:
Наука, 1965.
8. Вернадский В.И. Живое вещество. -М.: Наука, 1978.
9. Заварзин Г.А. Бактерии и состав атмосферы. - М.: Наука. 1984. 192 с.
10. Захаров В.А. Биосферные кризисы в истории Земли. // Наука в России. 1993, N 2, С. 68-75.
11. Зимы нашей планеты. - М.: Мир, 1982.
12. Кальвин М. Химическая эволюция - М.: Мир, 1971.
13. Маргелис М. Роль симбиоза в эволюции клетки. - М.: Мир. 1983. 351 с.
14. Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979.
15. Мочалов И.И. Владимир Иванович Вернадский (1863-1945). - М.: Наука, 1982.
16. Поннамперума С. Происхождение жизни. - М.: Мир, 1977.
17. Руттен М. Происхождение жизни. - М.: Мир, 1973.
18. Татаринов Л.П. Очерки по теории эволюции. // Академические чтения,. - М.: Наука,
1987. - 250 с.
19. Шарден П.Т. Феномен человека. - М:.Наука. 1987. 240 .
20. Фолсом К. Происхождение жизни. - М.: Мир, 1982.
21. Яншин А.Л. Методологическое значение учения В.И.Вернадского о биосфере и
преобразования ее в ноосферу // В кн. Методология науки и научный прогресс. Новосибирск: Наука, 1981.
1.
2.
3.
4.
5.
в) программное обеспечение
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
- аудиторный фонд ИНГГ СО РАН;
- ноутбук, мультимедиа-проектор, экран;
- рабочее место с выходом в Интернет;
- библиотечный фонд ИНГГ СО РАН.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
В процессе изучения дисциплины устанавливаются формы контроля: текущий
контроль в течение семестра и аттестация в конце курса. Текущий контроль включает
авторские формы проверки знаний аспирантов (тестирование, коллоквиумы, сдача
самостоятельных и практических заданий). Аттестация проводится по итоговой
контрольной работе.
Дополнения и изменения в рабочей программе
за __________/__________ учебный год
В рабочую программу курса ОД.А.05 – «Эволюция биосферы» образовательной
программы по специальности 25.00.02 – «Палеонтология и стратиграфия»:
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа