Экологическая физиология - Учебно

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
И.о. проректора-начальник
управления по научной работе
_______________________ Г.Ф. Ромашкина
__________ _____________ 2011 г.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для аспирантов специальности 03.02.08 Экология (биология)
очной и заочной форм обучения
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор (ы) работы _____________________________/ Селюков А.Г./
16 мая 2011 г.
Рассмотрено на заседании кафедры зоологии и ихтиологии 17 мая 2011 г. протокол № 9.
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем 13 стр.
Зав. кафедрой ______________________________/Гашев С.Н./
17 мая 2011 г.
Рассмотрено на заседании УМК биологического отделения ИМЕНИТ 30 мая 2011 г.
протокол № 2
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ________________________/Фролова О.В./
30 мая 2011 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Нач. отдела аспирантуры
и докторантуры_____________М.Р. Сорокина
«______»_____________2011 г.
Тюмень - 2011
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИТ
Кафедра зоологии и ихтиологии
Селюков А.Г.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для аспирантов специальности 03.02.08 Экология (биология)
очной и заочной форм обучения
Тюменский государственный университет
2011
Селюков А.Г. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
ФИЗИОЛОГИЯ. Учебнометодический комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности
03.02.08 Экология (биология), очной и заочной формы обучения. Тюмень:
Издательство Тюменского государственного университета, 2011, 13 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГТ к структуре
основной профессиональной образовательной программы послевузовского
профессионального образования (аспирантура).
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте
ТюмГУ: ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ [электронный ресурс] / Режим
доступа: http://www.umk3.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой зоологии и ихтиологии.
Утверждено и.о. проректора-начальника управления по научной работе
Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий
ихтиологии, д.б.н. Гашев Сергей Николаевич
© Тюменский государственный университет, 2011.
© Селюков А.Г., 2011.
кафедрой
зоологии
и
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1. Пояснительная записка, которая содержит:
1.1. Целью дисциплины:
Целью дисциплины «Экологическая физиология» является получение базовых знаний
об основных закономерностях функциональных адаптаций позвоночных животных в
различных экологических условиях, организации сообществ и экосистем и их
физиологических механизмах, о путях формирования функциональных систем в
различных группах позвоночных, о фундаментальных и прикладных аспектах применения
данной научной дисциплины.
В процессе изучения дисциплины аспиранты решают следующие задачи:
1) изучение общих принципов функционирования органов и систем органов позвоночных
животных; 2) рассмотрение формирования и развития функциональных систем в онто- и
филогенезе позвоночных; 3) выяснение физиологических механизмов природных
адаптаций у разных систематических и экологических групп позвоночных.
Учебно-методический комплекс «Экологическая физиология» соответствует паспорту
специальности 03.02.08 Экология (биология).
1.2. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
- приобретать новые знания и формировать суждения по научным, социальным и
другим проблемам, используя современные образовательные и информационные
технологии;
- понимать современные проблемы биологии и использовать фундаментальные
биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и
решения новых задач;
- демонстрировать знание принципов структурной и функциональной организации
биологических объектов и механизмов гомеостатической регуляции, применять основные
физиологические методы анализа и оценки состояния живых систем;
- понимать истинную роль эволюционной идеи в биологическом мировоззрении,
иметь современное представление о микро и макроэволюции;
- демонстрировать и применять базовые представления об основах и принципах
оптимального природопользования и охраны природы.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
 Знать: основы общих принципов функционирования органов и систем
органов разных групп позвоночных.
 Уметь: применять принципы экологической физиологии в различных
областях зоологии.
 Владеть: навыками научно-исследовательской работы, преподавания
зоологии, ведения научной дискуссии.
2. Трудоемкость дисциплины.
Семестр 3. Форма промежуточной аттестации (зачет, экзамен) зачет. Общая
трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы и 72 часа.
3. Тематический план.
Таблица 1.
Тематический план
3.
4.
5.
6.
Самостоятельная
работа
2.
Практические
занятия
1.
Формы
контроля
Лекции
Тема
Из них в
интерактивной
форме
Итого часов по теме
Виды учебной работы и
самостоятельная работа,
в час.
недели семестра
№
Введение. Приемы и методы
эколого-физиологических
исследований
Механизмы физиологических
адаптаций рыб
1-2
2
1
4
7
3-5
2
2
10
14
Механизмы физиологических
адаптаций
эктотермных
полуводных
и
наземных
позвоночных
Механизмы физиологических
адаптаций
эндотермных
позвоночных
Физиологические адаптации
позвоночных
к
факторам
окружающей среды
Физиологические механизмы
поведения и популяционных
отношений
Итого (часов):
Из них в интерактивной форме
6-9
2
2
10
14
4
10-13
2
2
10
14
1
Устный
опрос
14
2
2
10
14
1
Реферат
15
2
1
6
9
15
12
4
10
8
50
72
12
12
Зачет
1
Реферат
Контрол
ьная
работа
Устный
опрос
Таблица 2.
Планирование самостоятельной работы аспирантов
№
Модули и темы
1.
Введение. Приемы и методы
эколого-физиологических
исследований
Механизмы
физиологических
адаптаций рыб
2.
3.
4.
Механизмы
физиологических
адаптаций эктотермных полуводных
и наземных позвоночных
Механизмы
физиологических
адаптаций
эндотермных
позвоночных
Виды СРС
обязательные
Выполнение индивидуальных
заданий
(доклады
с
рефератами)
Неделя
семестра
Объем часов
1-2
4
Выполнение контрольных
работ
3-5
10
Выполнение индивидуальных
заданий (глоссарий)
6-9
10
Выполнение индивидуальных
заданий (презентаций)
10-13
10
5.
6.
Физиологические
адаптации
позвоночных
к
факторам
окружающей среды
Физиологические
механизмы
поведения
и
популяционных
отношений
Выполнение
заданий
рефератами)
индивидуальных
(доклады
с
14
10
Выполнение
заданий
рефератами)
индивидуальных
(доклады
с
15
6
15
50
ИТОГО:
4. Разделы дисциплины и междисциплинарные
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
Наименование
обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
Общая экология
Системная экология
Популяционная
экология
связи
с
обеспечиваемыми
Темы дисциплины необходимых для
изучения обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5. Содержание дисциплины.
1. Введение. Приемы и методы эколого-физиологических исследований
Предмет и задачи экологической физиологии позвоночных животных. Связь с
другими науками. Исследование эколого-физиологических особенностей животных в
естественной среде и в условиях эксперимента. Изучение поведения животных в
природных и лабораторных условиях. Методы составления эколого-физиологических
характеристик подопытных объектов. Основные принципы содержания лабораторных
животных. Работы отечественных и зарубежных исследователей: Г.Ф. Гаузе, Е.М. Крепс,
С.Н. Скадовский, Н.С. Строганов, А.Д. Слоним, А.М. Уголев, И.А. Шилов, С. Проссер,
К.Шмидт-Ниельсен.
2. Механизмы физиологических адаптаций рыб
Клеточный и тканевый уровни адаптаций к температуре, давлению, газовому и
световому режиму у рыб. Механизмы гормональной регуляции функций дыхания,
пищеварения, размножения и выделения. Функциональные основы нагульных,
нерестовых и зимовальных миграций рыб. Половые циклы. Регуляция сезонной ритмики
размножения у рыб разных систематических групп.
3. Механизмы физиологических адаптаций эктотермных полуводных и наземных
позвоночных
Адаптации к абиотическим факторам (температура, влажность и др.) амфибий и
рептилий. Формирование механизмов адаптации у эктотермных позвоночных в процессе
перехода к жизни на суше. Функциональные изменения организма при освоении
засушливых и пустынных территорий.
4. Механизмы физиологических адаптаций эндотермных позвоночных
Молекулярный, клеточный и тканевый уровни адаптации разных систематических
групп птиц и млекопитающих к существованию в экстремальных условиях среды:
аридные и полярные зоны планеты, высокогорья и глубины Мирового океана. Нейрогуморальные механизмы регуляции функциональных адаптаций к различным
абиотическим факторам. Реакция организма на гипоксию и гипербарию. Функциональные
механизмы спячки. Регуляция сезонной ритмики основных физиологических процессов.
5. Физиологические адаптации позвоночных к факторам окружающей среды
Функциональные основы дыхания в водной и воздушной среде. Адаптации
системы кровообращения и состава крови у водных и наземных позвоночных.
Структурно-функциональная организация пищеварительной системы и ее адаптация в
разных таксонах позвоночных. Энергетический обмен у животных в разных
систематических и экологических группах.
6. Физиологические механизмы поведения и популяционных отношений
Этологическая организация сообществ водных и наземных позвоночных.
Функциональные основы поведения рыб в прибрежных биотопах и океанических водах.
Групповые реакции птиц и млекопитающих в разные периоды годового жизненного
цикла. Стадные и агрегационные реакции. Нервные и гормональные механизмы
регуляции численности животных в стае и популяции.
6. Практические занятия
1. Введение. Приемы и методы эколого-физиологических исследований
Методы составления эколого-физиологических характеристик подопытных объектов.
Основные принципы содержания лабораторных животных.
2. Механизмы физиологических адаптаций рыб
Составление блок-схем регуляции функций основных систем рыб при действии
различных экологических факторов.
Необходимый инструментарий: учебные пособия и монографии по курсу, ЭВМ с
текстовыми и графическими редакторами MS Office, поиск в Интернете.
3. Механизмы физиологических адаптаций эктотермных полуводных и наземных
позвоночных
Составление блок-схем регуляции механизмов адаптации у эктотермных позвоночных в
процессе перехода к жизни на суше.
Необходимый инструментарий: учебные пособия и монографии по курсу, ЭВМ с
текстовыми и графическими редакторами MS Office, поиск в Интернете.
4. Механизмы физиологических адаптаций эндотермных позвоночных
Составление
блок-схем
регуляции
функциональных
адаптаций
различных
систематических групп птиц и млекопитающих к существованию в экстремальных
условиях.
Необходимый инструментарий: учебные пособия и монографии по курсу, ЭВМ с
текстовыми и графическими редакторами MS Office, поиск в Интернете.
5. Физиологические адаптации позвоночных к факторам окружающей среды
Составление блок-схем энергетического обмена у животных в разных систематических и
экологических группах.
Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с текстовыми,
графическими редакторами MS Office.
6. Физиологические механизмы поведения и популяционных отношений
Составление блок-схем этологической организации сообществ водных и наземных
позвоночных.
Необходимый инструментарий: учебные пособия по курсу, ЭВМ с текстовыми,
графическими редакторами MS Office.
7. Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы аспирантов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины
1.Введение
Темы рефератов:
1. Исследование эколого-физиологических особенностей животных в естественной среде
и в условиях эксперимента.
2. Методы изучения поведения животных в природных и лабораторных условиях.
3. Эколого-физиологические исследования отечественных и зарубежных исследователей
во второй половине XX столетия.
2. Механизмы физиологических адаптаций рыб
Контрольная работа
Вариант № 1.
1. Механизмы гормональной регуляции размножения.
2. Функциональные основы нагульных и зимовальных миграций рыб.
Вариант № 2.
1. Механизмы гормональной регуляции функций дыхания и выделения.
2. Половые циклы.
Вариант № 3.
1. Механизмы гормональной регуляции пищеварения.
2. Регуляция сезонной ритмики размножения у рыб разных систематических групп.
3. Механизмы физиологических адаптаций эктотермных полуводных и наземных
позвоночных
Темы компьютерных презентаций:
1. Функциональные адаптации к абиотическим факторам амфибий и рептилий.
2. Механизмы адаптации у амфибий и рептилий при освоении наземных биотопов.
3. Функциональные изменения в системах органов рептилий в аридных зонах.
4. Механизмы физиологических адаптаций эндотермных позвоночных
Составление глоссария:
Сгруппировать по смыслу и дать развернутое толкование следующих понятий:
Андрогены
Аноксия
Аносмия
Асфиксия
«Возрастной кросс»
Гемопоэз
Гибернация
Гипербария
Гипертоничность тканевых жидкостей
Гипоталамо-гипофизарная
нейроэндокринная система
Гипоталамус
Гипотоничность тканевых жидкостей
Нивальный
Овариальный
Оогенез
Оптимальные условия
Окситоцин
Осморегуляция
Перфузат
Перцепция
Пессимальные условия
Продуценты
Реабсорбция
Резорбция
Соматотропин
Гипофиз
Гликемия
Гомеодинамика
Гомеостаз
Гомойотермия
Гонадотропин
Гуморальная регуляция
Депривация
Диапауза
Изоосмотичность
Интерреналовая ткань
Импринтинг
Консументы
Лейкопоэз
Люлиберины
Нейросекрет
Сперматогенез
Стенобионтность
Термопреферендум
Тестостерон
Тимус
Триметиламинооксид
Ультрадианный ритм
Хеморецепция
Циркадный ритм
Эврибионтность
Экзогенный
Эндогенный
Эритропозэ
Эстрадиол
Эстрогены
Эякуляция
Для составления глоссария можно использовать следующие источники:
1. Иванов А.А. Физиология рыб. М.:Мир. 2003. – 284с.
2. Слоним А.Д. Экологическая физиология животных. М.:Высшая школа. 1971. – 445с.
3. Шилов И.А. Физиологическая экология животных. М.:Высшая школа. 1985. – 328с.
4. Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. М.:Мир. 1982, т.I,
II. – 785с.
5. Википедия. Интернет-энциклопедия.
Контрольная работа
Вариант № 1.
1. Молекулярный, клеточный и тканевый уровни адаптации птиц к существованию в
аридных и полярных зонах планеты.
2. Нейро-гуморальные механизмы регуляции функциональных адаптаций млекопитающих
к температуре.
Вариант № 2.
1. Молекулярный, клеточный и тканевый уровни адаптации млекопитающих к
существованию в аридных и полярных зонах планеты.
2. Нейро-гуморальные механизмы регуляции функциональных адаптаций птиц к
температуре.
Вариант № 3.
1. Реакция организма млекопитающих на гипоксию и гипербарию.
2. Функциональные механизмы спячки млекопитащих.
5. Физиологические адаптации позвоночных к факторам окружающей среды
Темы рефератов:
1. Функциональные основы дыхания позвоночных в водной и воздушной среде.
2. Структурно-функциональная организация пищеварительной системы рыб и
земноводных.
3. Функциональные основы поддержания изоосмотичности хрящевых и костистых рыб в
морской и пресной воде.
4. Структурно-функциональная организация пищеварительной системы рептилий и птиц
при различных температурных режимах.
5. Структурно-функциональная организация пищеварительной системы млекопитающих.
6. Энергетический обмен рыб в разных экологических условиях.
7. Энергетический обмен амфибий в разных экологических условиях.
8. Энергетический обмен пресмыкающихся в разных экологических условиях.
9. Энергетический обмен птиц в разных экологических условиях.
10. Энергетический обмен млекопитающих в разных экологических условиях.
6. Физиологические механизмы поведения и популяционных отношений
Доклады в форме презентаций по следующим темам:
1. Этологическая организация морских прибрежных ихтиоценозов.
2. Индивидуальное и групповое поведение рыб в разные периоды жизненного цикла.
3. Групповые реакции птиц и млекопитающих при организации защиты от нападения и в
периоды миграций.
4. Механизмы регуляции стаеобразования у птиц.
5. Механизмы регуляции численности животных в популяции.
8. Контрольные вопросы к зачету:
1. Предмет и задачи экологической физиологии позвоночных животных. Связь с другими
науками.
2. Методы эколого-физиологической оценки подопытных объектов.
3. Механизмы гормональной регуляции функций дыхания, пищеварения, размножения и
выделения у хрящевых и костных рыб.
4. Функциональные основы нагульных, нерестовых и зимовальных миграций рыб.
5. Формирование механизмов адаптации у эктотермных позвоночных в процессе
перехода к жизни на суше.
6. Механизмы гормональной регуляции функций дыхания, пищеварения, размножения и
выделения у амфибий.
7. Функциональные изменения в системах органов при освоении засушливых и
пустынных территорий.
8. Механизмы гормональной регуляции функций дыхания, пищеварения, размножения и
выделения у рептилий и птиц.
9. Механизмы гормональной регуляции функций дыхания, пищеварения, размножения и
выделения у млекопитающих.
10. Молекулярный, клеточный и тканевый уровни адаптации разных систематических
групп птиц и млекопитающих к существованию в экстремальных условиях среды.
11. Реакция организма млекопитающих на гипоксию и гипербарию.
12. Функциональные механизмы спячки у млекопитающих.
13. Адаптации системы кровообращения и состава крови у водных и наземных
позвоночных.
14. Энергетический обмен у животных в разных систематических и экологических
группах.
15. Этологическая организация сообществ морских рыб.
16. Групповые реакции птиц и млекопитающих в разные периоды годового жизненного
цикла.
17. Нервные и гормональные механизмы регуляции численности животных в стае и
популяции.
Образовательные технологии
Будут проводиться коллективные обсуждения (при групповых занятиях по
построению блок-схем функционирования и регуляции основных систем органов),
заслушиваться доклады с рефератами в форме мультимедийных презентаций.
9.
10.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
10.1. Основная литература:
1. Иванов А.А., Войнова О.А., Ксенофонтов Д.А., Полякова Е.П. и др. Сравнительная
физиология животных. – М.: Лань, 2010.
2. Коробкин, В. И. Экология : учебник / В. И. Коробкин, Л. В. Передельский. - Изд. 14е, доп. и перераб. - Ростов н/Д : Феникс, 2008.
3. В.М. Константинов, С.П. Наумов, С.П. Шаталова. Зоология позвоночных. М.:
Академия, 2012.
10.2. Дополнительная литература:
1. Баранникова И.А. Функциональные основы миграций рыб. Л.:Наука. 1975. – 206с.
2. Гинецинский А.Г. Физиологические механизмы водно-солевого равновесия. М.-Л.:Ан
СССР. 1964. – 411с.
3. Калабухов Н. И. Периодические (сезонные и годичные) изменения в организме
4.
5.
6.
грызунов, их причины и последствия, Л., 1969.
Лопатин И.К. Функциональная зоология. Минск: Высшая школа, 2002. 150 с.
Проссер С. Сравнительная физиология животных. М.:Мир. 1978. – 117с.
Свечин К.Б. и др. Возрастная физиология животных. М.:Колос, 1967. – 431с.
7. Слоним А.Д. Частная экологическая физиология млекопитающих. М.-Л.:
АН СССР, 1962. – 498 с.
8. Слоним А.Д. Эволюция терморегуляции. Л.:Наука. 1986. – 76 с.
9. Слоним А. Д. Среда и поведение, Л.:Наука. 1976;
10. Селье Г. Очерки об общем адаптационном синдроме. М., 1960. – 252 с.
11. Скадовский С.Н. Экологическая физиология водных организмов. М.:Советская
наука. 1955. – 338 с.
12. Смит Л. Введение в физиологию рыб. М.:Агропромиздат. 1986. – 168 с.
13. Строганов Н.С. Экологическая физиология рыб. М.:Высшая школа. 1962. – 441с.ъ
14. Слоним А.Д. Экологическая физиология животных. М.:Высшая школа. 1971. – 445с.
15. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М.:Мир, 1988. – 568.
16. Шилов И.А. Физиологическая экология животных. М.:Высшая школа. 1985. – 328с.
17. Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. М.:Мир. 1982,
т.I, II. – 785с.
18. Уголев А.М., Кузьмина В.В. Пищеварительные процессы и адаптация у рыб. СПб.:
Гидрометеоиздат. 1993. – 238 с.
19. Шварц С.С. и др. Эффект группы в популяциях водных животных и химическая
экология. М.:Наука. 1976. – 152с.
20. Шмидт-Ниельсен К. Как работает организм животного. М., 1976.
21. Щеглова А. И., Физиологические приспособления млекопитающих пустыни, Л.,
1976;
22. Экологическая физиология животных: Ч. III .Физиология животных в различных
физико-географических зонах. Л.:Наука, 1982.-504с.
10.3. Периодические издания:
1. Журнал «Вестник Томского университета».
2. Журнал «Вестник Тюменского университета».
3. Журнал «Вопросы ихтиологии» М.: Академиздат «Наука».
4. Журнал «Зоологический журнал» М.: Академиздат «Наука».
5. Журнал «Экология» М.: Академиздат «Наука».
10.4. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:
1. http://enc.sci-lib.com/article0001571.html
2. www.ceemar.org/dspace/bitstream/11099/206/1/Тромб.pdf
10. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины
Занятия по дисциплине специализации «Экологическая физиология» проводятся в
специализированной лаборатории кафедры зоологии и ихтиологии, оборудованной
компьютерной системой и переносным видеооборудованием. В качестве учебного
материала используются тотальные гистологические препараты, мультимедийные
продукты. Для проведения практических занятий имеется необходимое оборудование
(компьютерная техника, совмещенная с мультимедийным оборудованием).
Дополнения и изменения в рабочей программе на 201__ / 201__ учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
______________________
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры зоологии и
ихтиологии «
»_______________201__ г.
Заведующий кафедрой ___________________/Гашев С.Н./
Роспись
Ф.И.О.