Дисципліна: Біогеохімічна діяльність мікроорганізмів

Кількість годин (кредитів ЄКТС): 90 (3)

Мета: показати роль мікроорганізмів у формуванні біосфери, їх широке розселення та різноманіття біохімічних функцій, які регулюють сучасні процеси розселення та концентрацію хімічних елементів в біосфері, ознайомити з характеристиками основних груп мікроорганізмів, які володіють геохімічними функціями. Сформувати у студентів уявлення про сучасні базові знання щодо ролі мікроорганізмів у глобальних біогеохімічних циклах Карбону, Нітрогену, Сульфуру, Фосфору, металів та інших елементів на суходолі, гідросфері, атмосфері; а також про значення та можливості практичного застосування окремих методів, методичних прийомів, системних алгоритмів аналізу та понятійних елементів даної дисципліни у галузі науки та інших сферах суспільної діяльності (медицині, біотехнології тощо).

Завдання навчальної дисципліни:

˗ ознайомлення з поняттям біосфери та роллю мікроорганізмів в її формуванні;

˗ ознайомлення з загальною характеристикою основних груп мікроорганізмів (водоростями, бактеріями, актиноміцетами, грибами та їх розповсюдженням;

˗ визначити роль мікроорганізмів у здійсненні глобальних біогеохімічних колообігів карбону, нітрогену, сульфуру, фосфору; міграції та акумуляції перемінновалентних елементів;

˗ сформувати уявлення про специфічність мікробної трансформації феруму, мангану та металів із змінною валентністю;

˗ сформувати уявлення про провідну роль мікроорганізмів в утворенні залізо-марганцевих руд в континентальних і морських водоймах, включаючи райони гідротермальної активності;

˗ показати важливість геохімічної функції мікроорганізмів у створенні сучасної атмосфери і ґрунтового повітря; у процесах утворення та деструкції мінералів та гірських порід;

˗ ознайомлення з акумулятивною геохімічною діяльністю мікроорганізмів на суходолі та океані;

˗ ознайомлення з роллю мікроорганізмів у регулюванні хімічного складу природних вод, підземної та приземної атмосфери;

˗ сформувати у студента навички володіння методами та методичними прийомами виділення та культивування мікроорганізмів рудних родовищ;

˗ розглянути сучасні фундаментально-наукові й прикладні аспекти досліджень біогеохімічної діяльності мікроорганізмів, галузі застосування та значення цих знань і вмінь для вирішення завдань в інших фундаментальних і прикладних науках, для майбутньої професійної орієнтації.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати:

принципи організації мікробіологічних технологій;
вимоги до мікроорганізмів, які вивчаються на курсі;
основні фізіологічні групи мікроорганізмів, що здійснюють колообіги різних сполук Карбону, Нітрогену, Сульфуру, Фосфору;
мікроорганізми, що здійснюють трансформацію Феруму, Мангану та металів із змінною валентністю;
роль мікроорганізмів в процесах утворення та деструкції нафти, мінералів, гірських порід;
сучасні методи аналізу біогеохіміі;
теоретичні основи біогеохімічного експерименту;
фізико-хімічні методи аналізу;
біологічні методи аналізу;
математичні методи аналізу;
основні операціі і прийоми лабораторної роботи;
значення мікроорганізмів у очищенні навколишнього середовища та вилуговуванні металів;
принципи роботи утворення корисних копалин з використанням мікроорганізмів і методи контролю їх роботи.

вміти:

у науково-дослідній діяльності:

проводити біогеохімічні випробовування виділяти та культивувати мікроорганізми, що здійснюють перетворення Карбону, Нітрогену, Сульфуру, Фосфору, металів;
аналізувати перетворення мінералів і гірських порід за впливу на них різних фізіологічних груп мікроорганізмів;
визначат хімічні елементи в компонентах біосферах;
визначати вміст органічних речовин грунту біогеохімічними методами;
працювати із лабораторним обладнанням та електронними базами даних, порівнювати та інтерпретувати отримані результати;
передбачати раціональні перспективи застосування мікроорганізмів та біогехімічну діяльність у конкретних умовах;
визначати найраціональніші прийоми біоочищення навколишнього середовища;
поглиблено розуміти структури та функціонування мікроорганізмів та їхньої ролі у біосферних процесах;
представляти результати наукового пошуку у формі доповідей з використанням сучасних технологій, коректно вести дискусію;
самостійно вивчати наукову літературу та публікації у періодичних виданнях з біогеохімічної діяльності мікроорганізмів та застосовувати методи з біогеохімії у власних наукових дослідженнях.

у проєктній діяльності:

розробка і впровадження безпечних технологій, вибір оптимальних умов і режимів для культивування корисних мікроорганізмів, проєктування зразків продуктів на основі сучасних технологічних та наукових досягнень в галузі біології.
вирішувати завдання в галузі біологічних наук і на межі предметних галузей, що передбачає застосування теорій та методів природничих наук і характеризується комплексністю та невизначеністю умов.

у педагогічній діяльності:

розробка методичного забезпечення і проведення навчання та перевірки знань з питань існуючих технологій біогеохімічної діяльності мікроорганізмів, а також використання мікроорганізмів та продуктів їх життєдіяльності з метою захисту від корозії та ін. Біопошкоджень;
виконувати професійні функції і проводити дослідження на відповідному рівні у галузі біологічних наук і на межі предметних галузей.

у консультаційній діяльності:

надання допомоги та консультації працівників з практичних питань біогеохімічної діяльності мікроорганізмів;
аргументовано вести дискусію та спілкування в галузі біологічних наук і на межі предметних галузей.

Зміст дисципліни (тематика):

Змістовий модуль 1. Колообіги головних хімічних елементів в біосфері

Тема 1. Розвиток біогеохімії. Загальна геохімічна організація біосфери.

Тема 2. Біогеохімічний цикл Карбону та Нітрогену.

Тема 3. Біогеохімічний цикл Сульфуру та Фосфору.

Змістовий модуль 2.

Тема 4. Трансформування металів мікроорганізмами.

Тема 5. Утворення і деструкція мінералів мікроорганізмами.

Тема 6. Склад наземної та підземної атмосфери як геохімічна функція мікроорганізмів.