«ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Утверждаю: Ректор _ А.Д. Гуляков _ 201 г. Номер внутривузовской регистрации ОСНОВНАЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление подготовки 020400 ...»

• обучение основам экологической оценки воздействий на окружающую среду и методам экологической экспертизы проектов;

• изучение принципов охраны природы и окружающей среды;

• знакомство с экологическими прогнозами и перспективами устойчивого развития человечества.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина относится к вариативной части математического и естественнонаучного цикла дисциплин (Б2).

Для освоения дисциплины «Прикладная экология и природопользование» обучающиеся используют знания, умения, способы деятельности и установки, сформированные в ходе изучения дисциплин: «Биология», «Химия» и «География» на предыдущем уровне образования, а также дисциплин «Ботаника», «Зоология», «Науки о Земле», «Экология и рациональное природопользование», «Экология животных», изучаемых в ходе профессиональной подготовки.

Освоение данной дисциплины является необходимой основой для последующего изучения дисциплин «Экология растений», «Экология популяций и сообществ», «Почвенно-экологический мониторинг», «Глобальная экология», а также для формирования знаний о закономерностях взаимодействия общества и окружающей среды, представления о методах утилизации отходов, о малоотходном и безотходном производстве, о методах контроля за состоянием окружающей среды.

Предмет, задачи и структура курса. Современные представления о фундаментальной экологии и научных основах природопользования. Экологизация общественных, естественных, технических наук и хозяйственной практики. Природопользование – научная проблематика и хозяйственная практика. Взаимодействие и соотношение экологии, географии, биологии, экономических и др. наук в решении проблем природопользования.

Тема 1. Развитие представлений о взаимодействии общества в природы Основные этапы взаимодействия общества и природы. Развитие представлений о строении природной среды. Идеи В.И. Вернадского о ноосфере и Л.Н. Гумилева о взаимосвязях этногенеза и биосферы. Краткий очерк истории экологии и основные этапы ее развития. Взаимосвязи экологии, биологии, географии и геохимии в исследовании природы.

Фундаментальная физическая география и экология – двуединая научная основа природопользования. Закон системного единства общества и природы. Концепция экологоэкономического баланса.

Тема 2. Взаимодействие организма и среды Понятие о среде обитания и экологических факторах. Основные представления об адаптациях организмов. Лимитирующие факторы среды.

Тема 3. Популяция. Основные показатели популяции Понятие о популяциях. Структура и динамика популяций и характеризующие их показатели. Популяция как саморегулирующаяся система. Эффект группы. Статические и динамические свойства популяций. Циклические колебания.

Тема 4. Биоценоз Структура биоценоза. Экологическая ниша. Взаимоотношения организмов в биоценозе.

Тема 5. Общие сведения об экосистемах Понятие об экосистеме. Классификация экосистем. Понятие о биогеоценозах. Основные положения учения В.Н. Сукачева о биогеоценозах. Биогеоценоз как экосистема.

Экологические сукцессии. Первичная и вторичная сукцессии. Климакс экосистемы.

Влияние деятельности человека на сукцессии. Управляемые сукцессии.

Биологическая продуктивность биоценозов и способы ее повышения. Продуктивность биоценозов и продовольственная проблема. Энергетические, экологические и социально-экономические проблемы повышения продуктивности агроценозов.

Энергетика экосистем. Потоки энергии, вещества и информации в экосистемах.

Трофическая структура экосистем.

Экологические законы и правила.

Биогеохимические циклы, их типы и структура. Баланс процессов продуцирования и разложения.

Тема 6. Основные положения учения о биосфере Космические и планетарные факторы, определяющие развитие и состояние Земли.

Общие сведения о биосфере. Основные этапы эволюции биосферы. Строение биосферы.

Геохимические особенности биосферы, ее органическое вещество. Биохимические процессы, фотосинтез. Хемосинтез: Биохимические провинции. Особенности распределения биомассы в биосфере. Круговороты веществ в биосфере. Континуальность и дискретность биосферы.

Ландшафтное строение биосферы. Зональный и азональные факторы ландшафтной дифференциации биосферы. Основные положения учения В.И. Вернадского о биосфере.

Биосфера – ресурсная база и среда жизнедеятельности человека.

Тема 7. Стабильность и устойчивость экосистем Факторы стабильности экосистем: избыточность функциональных компонентов, гомеостатические механизмы, сложность структуры характер среды и др. Потенциал устойчивости ландшафтов и экологическая емкость территории: использование этих категорий в практике природопользования, размещения и территориальной организации производи тельных сил. Экологическая емкость территории как природный ресурс её социальноэкономическая оценка и особенности эксплуатации.

Тема 8. Антропогенное воздействие на окружающую среду Общая характеристика антропогенных факторов. Краткий обзор экологических проблем, возникающих в результате антропогенного воздействия на окружающую среду.

Тема 9. Экологический мониторинг и экологическое нормирование. Основные задачи и структура экологического мониторинга Методы экологического мониторинга. Основные принципы конструирования и функционирования региональных и глобальных систем экологического мониторинга.

Экономические аспекты организации региональных систем мониторинга. Компонентные оценки окружающей среды: оценки состояния атмосферы, почвы, биоты, акваторий и качества воды.

Основные принципы экологического нормирования. Токсикологические основы нормирования загрязнений в окружающей среде. Экологические подходы к нормированию техногенных нагрузок на экосистемы. Метод «критического звена». Предельно допустимые выбросы и концентрации загрязняющих веществ (ПДВ и ПДК), временно допустимые выбросы (ВДВ), методы их определения. Использование экологических нормативов в системах производственного экологического контроля.

Оборудование и приборное обеспечение производственного экологического контроля (общие сведения).

Тема 10. Условия и ресурсы природопользования Проблемы изучения, оценки и использования природных условий и ресурсов. Природные ресурсы как компоненты ландшафта и вещественные элементы производительных сил. Природные ресурсы – предмет труда добывающих производств. Классификация природных ресурсов.

Природно-ресурсный потенциал территориальных систем. Основные принципы и методы эколого-экономической оценки природно-ресурсного потенциала территориальных систем.

Тема 11. Эколого-экономические основы рационального использования природных ресурсов Тема 11.1. Минеральные ресурсы Основные факторы развития и размещения топливной и минерально-сырьевой баз.

Закономерности размещения полезных ископаемых в земной коре и их использование в территориальной организации производительных сил. Полезные ископаемые в природных и социально-экономических территориальных системах.

Минерально-сырьевая база экономики России и сопредельных государств, основные тенденции в проблемы ее развития. Комплексное использование полезных ископаемых.

Ландшафтно-экологические и эколого-экономические проблемы добычи полезных ископаемых, подземного, открытого и подводного способов ведения горных работ. Проблемы экологизации горнодобывающих производств. Рекультивация ландшафтов, нарушенных при производстве горных работ.

Правовые основы эксплуатации минеральных ресурсов. Основные принципы и методы охраны и рационального использования недр.

Тема 11.2. Водные ресурсы Водные ресурсы в природных и хозяйственных территориальных системах. Основные направления использования водных ресурсов. Фактор водных ресурсов в территориальной организации общества. Ландшафтно-экологические и эколого-экономические проблемы водопользования. Оценка современной водохозяйственной обстановки в глобальном, региональном и локальном аспектах.

Виды источников водных ресурсов, проблемы их эколого-экономической оценки и особенности эксплуатации. Качество воды.

Отраслевые проблемы водопользования. Гидроэнергетические ресурсы. Оценка воздействия гидроэнергетики на природную среду. Основные принципы и направления экологизации гидроэнергетики.

Промышленное использование водных ресурсов. Отраслевые особенности промышленного водопользования. Системы оборотного водоснабжения.

Проблемы питьевого водоснабжения. Урбанизация и водопользование.

Региональные проблемы водопользования.

Тема 11.3. Почвенные и агроклиматические ресурсы Почва как средство и предмет труда сельскохозяйственных производств. Типы и бонитировка почв. Агроценозы.

Агроклиматические ресурсы. Эколого-экономические основы оценки и рационализации использования почвенных и агроклиматических ресурсов.

Тема 11.4. Биотические ресурсы Лесные ресурсы, их ландшафтно-экологическиё, социально-экологические и экономические функции. Циклы лесных ресурсов. Лесо-энергохимический производственный цикл.

Компонентная и территориальная структура лесных ресурсов. Категории лесных массивов в зависимости от их функций и режимов эксплуатации. Запасы лесных ресурсов.

Критерии и принципы оценки лесных ресурсов. Расчетная лесосека. Бонитет. Лесной фонд: состояние и использование. Оценка сырьевых, средообразующих и рекреационных функций лесных массивов. Основные направления использования лесных ресурсов. Лесной сервитут. Геоэкологические проблемы лесозаготовок, транспортировки леса, деревообработки и лесохимии. Проблемы лесовосстановления и регенерации лесных биоценозов. Мониторинг лесных биоценозов, методы их защиты. Комплексное использование лесных ресурсов. Правовые аспекты организации лесного хозяйства и использования лесных ресурсов.

Ресурсы животного мира: компонентный состав, особенности эксплуатации и воспроизводства. Трофические цепи, их роль в экологическом нормировании и учет в природопользовании.

Тема 11.5. Рекреационные ресурсы Компонентная структура и особенности использования рекреационных ресурсов.

Ландшафтно-экологическиё проблемы развития рекреации.

Рекреационные нагрузки на ландшафты, рекреационная емкость и рекреационный потенциал территории. Территориальные рекреационные системы, их типология и структура. Агрорекреация: условия и перспективы развития. Эколого-экономические проблемы рационализации использования рекреационных ресурсов.

Тема 12. Основы управления процессами природопользования Закон Российской Федерации об охране окружающей природной среды и соответствующие региональные законодательные положения.

Территориальные системы управления природопользованием. Методы управления процессами природопользования и экологической обстановкой в регионе.

Информационная база управления природопользованием. ГИС. Мониторинг состояния окружающей среды в прогноз его (состояния) изменений как информационная основа управления.

Ландшафтно-экологическое прогнозирование для целей управления природопользованием, процент обеспечения экологической безопасности. Общие принципы прогнозирования.

Экологическая экспертиза, оценка воздействия проектируемых хозяйственных объектов и мероприятий на природную среду.

Экологический менеджмент. Экологическая паспортизация предприятий.

Экологическое страхование. Экологическая регламентация хозяйственной деятельности: отраслевые и территориальные аспекты. Экологический аудит.

Эколого-экономические проблемы урбанизации. Системы жизнеобеспечения и экологической безопасности поселений. Проблемы предотвращения, сокращения, обезвреживания и рециклинга производственных и бытовых отходов. Рационализация природопользования как одна из основ устойчивого развития регионов.

Тема 13. Экономические отношения в сферах природопользования и обеспечения экологической безопасности Социально-экономическая сущность и особенности природопользования в условиях формирования рыночных отношений в экономике страны и ее перехода на путь устойчивого развития. Система оценок природных ресурсов и состояния экологической обстановки в регионах.

Экономическая оценка природных ресурсов и природно-ресурсного потенциала территориальных систем. Функции и методы экономической оценки природных ресурсов.

Экономические основы регулирования природопользования. Проблемы формирования стоимостных оценок природных ресурсов в условиях рыночной экономики. Рентные отношения в природопользовании. Равновесная цена и капитализация ресурсов. Основные принципы и особенности экономических отношений в сфере природопользования. Основные источники финансирования природозащитных мероприятий. Экономические методы стимулирования рационализации природопользования и защиты природной среды.

Система внебюджетных экологических фондов, порядок их формирования и целевые назначения.

Тема 14. Глобальные и региональные проблемы природопользования и защиты окружающей среды Сущность глобальных проблем и механизмы их формирования. Континуальность географической оболочки и трансграничные переносы загрязнений. Экологические проблемы Мирового океана. Мировые энергетическая и сырьевая проблемы. Глобальные проявления техногенеза.

Международное сотрудничество в решении глобальных экологических, проблем.

Международные программы охраны природы.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целями освоения дисциплины «Нанобиотехнология» являются ознакомление студентов с основами и современными аспектами нанобиотехнологии, возможностями и перспективами применения нанобиотехнологий, формирование представлений об уровне научных достижений в области нанобиотехнологии и проблемах, решаемых с помощью нанотехнологических подходов.

Задачи дисциплины:

- Изучение современных направлений и перспектив развития нанобиотехнологии и наномедицины.

- Изучение базовых положений физико-химии наночастиц, наноструктурированных материалов, их компонентов и комплексов.

- Изучение нанотехнологических аспектов молекулярной биологии клетки; генной, белковой и клеточной инженерии; генотерапии; генодиагностики.

- Выработка у студентов способности правильно интерпретировать данные литературы по медицинским нанобиотехнологиям, оценки качества и биобезопасности медицинских нанотехнологических продуктов.

- Формирование представлений о нанотоксикологии 2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Нанобиотехнология» относится к дисциплинам математического и естественнонаучного цикла (цикл Б2, вариативная часть, дисциплина по выбору), изучается в 7 семестре.

Для освоения данной дисциплины обучающиеся используют знания, умения, сформированные в ходе изучения дисциплин базовой и вариативной части математического и естественнонаучного цикла: необходимо предварительное освоение студентами биохимии, биофизики, общей биологии, молекулярной биологии, биотехнологии, методов биохимических исследований.

В курсе представлены основные задачи, направления, средства и методы нанобиотехнологий. Актуальность курса для студентов определяется интенсивным развитием нанобиотехнологий, интенсивных внедрением их в практическое здравоохранение уже в настоящее время и несомненным увеличением доли высокотехнологических методов диагностики и терапии в будущем. Знания теоретической и экспериментальной базы современных физико-химических, иммунологических и молекулярно-генетических технологий необходимы для успешной работы во многих смежных специальностях.

Представления о современных наноматериалах и их свойствах, наноконструкциях и нанотехнологиях позволят студентам лучше ориентироваться в современных подходах.

Эти знания необходимы для правильной интерпретации научной литературы и формирования мировоззрения современного специалиста.

Раздел 1. Нанонаука и нанотехнологии. Введение Базовые понятия и определения. История возникновения и развития научного направления. Принципиальное значение нано-размерности как фактора, радикально меняющего физико-химические свойства супрамолекулярных структур и их способности взаимодействовать с биологическими объектами. Биомолекулы как составляющие наномира.

Морфологические методы исследования наноструктур. Атомная силовая микроскопия (АСМ). Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ). Ионно-полевая микроскопия (ИПМ). Магнитно-резонансная томография (МРТ). Высокоразрешающая электронная микроскопия (ВРЭМ) – электронная дифракционная микроскопия.

Аналитические методы исследования наноструктур. Электропарамагнитный резонанс (ЭПР), ядерный магнитный резонанс (ЯМР), спектроскопия малоуглового рассеяния нейтронов (SANS), флюоресцентный резонансный перенос энергии (FRET). Тритиевая планиграфия. Рентгеновская (дифракционная) кристаллография. Фотоэмиссионная спектроскопия. Масс-спектроскопия. Сканирующая лазерная конфокальная микроскопия.

Препаративные методы исследования наноструктур: высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), ультрацентрифугирование, ультрафильтрация, электрофорез, проточная флюориметрия.

Раздел 3. Основные направления нанобиотехнологий Адресная доставка диагностических препаратов и лекарств. Наночастицы – биомаркеры. Квантовые точки. Инкапсулирование лекарств. Наноструктурные материалы для хирургических имплантаций; биотехнологического производства лекарств; контроля за состоянием окружающей среды; иммуновыделения клеток и молекул; фильтрации (нанопористые мембраны). Спин-селективные нанореакторы.

Нанороботы: «наномеханизмы» на основе ДНК; наноустройства для восстановления поврежденных клеточных поверхностей; эндоскопические устройства и нанороботы.

Диагностические наноустройства: биосенсоры и нанодетекторы; биомолекулярная визуализация (molecular imaging); системы детекции микроорганизмов. Контроль за состоянием поверхностей и манипуляции с ними: синтетические тонкопленочные покрытия;

нанопленки на основе биоматериалов; биосовместимые поверхности; модуляторы клеточной адгезии.

Нанобиомиметики: искусственные антитела; искусственные (модифицированные) ферменты; искусственные рецепторы; гибридные (химерные) полимеры; гибридные вирусы; прикладная протеомика и белковая инженерия; тканевая инженерия.

Молекулярная и клеточная медицина: генная терапия; фармакогеномика; клонирование и медицинское использование стволовых клеток; биотерапия с использованием модифицированных вирусов; нановакцины.

Раздел 4. Наночастицы в биомедицинских исследованиях и медицинской практике Полиморфизм наночастиц: углеродные наночастицы; дендримеры; нановолокна;

наноиглы; нанооболочки; наноконтейнеры; циклопептиды/циклонуклеотиды; металл наночастицы (Ag, Au, Pl, Pt, и др.). Физико-химические свойства фармакологически значимых наночастиц. Связь структуры наночастиц с их биологическими эффектами in vivo и in vitro.

Частные случаи успешного фармакологического применения наночастиц: фотодинамическая терапия опухолей; радиотерапия опухолей; адресная доставка ДНК в генной терапии; противовирусная и антибактериальная терапия; антиоксиданты и стимуляторы тканевого дыхания.

Применение наночастиц в биомедицине: основные принципы и математическое моделирование; магнит-терапия; магнит-фракционирование клеточных популяций; адресная доставка лекарств; регулируемая локальная гипертермия; Магнитно-резонансная томография (MРТ)-, позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT).

Наногели (сети гидрофобных/гидрофильных цепей) для транспорта олигонуклеотидов.Наноструктуры серебра в асептике и дезинфекции. НЭМС (наноэлектромеханические системы). Полипептидные и ДНК нанопроволоки. Сверхпроводимые гели для нейроимплантатов на основе углеродных трубок. Наноматериалы для иммуноизоляции (иммуновыделения) клеток для клеточной терапии. Стационарные фазы для аффинной хроматографии сигнальных белков и рецепторов (фуллерен-содержащие лиганды и пр.).

Способы введения в организм и токсичность наночастиц. Особенности токсичности ряда применяемых в биомедицинских исследованиях наночастицы. Способов защиты от токсичных наноматериалов.

Раздел 7. Квантовые точки (Quantum dots) в биологии и медицине Основные математические модели. Мечение биологически активных молекул квантовыми точками. Современный флюоресцентный анализ с помощью квантовых точек.

Раздел 8. Наноструктурные основы патогенеза в биологии и медицине Биологические наномоторы. «Ловушки» для вирусов. Изотоп-дискриминирующие нанореакторы, полученные с помощью белковой инженерии. Модификация нанотопологии каталитических сайтов. Молекулярные диоды. Самоорганизующиеся нанотранзисторы. НЭМС: сенсоры для взвешивания одиночных или немногочисленных молекул ДНК.

Нанокомпоненты макроскопических устройств.

Раздел 9. Нанотехнологии в генодиагностике, генотерапии и генокоррекции Методы генодиагностики: метод молекулярной гибридизации нуклеиновых кислот;

метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) и его «нано»-разновидности; технология ДНК-чипов; метод секвенирования ДНК.

Варианты метода ПЦР в генодиагностике: нанотехнологические варианты метода ПЦР в диагностике инфекционных заболеваний; применение вариантов ПЦР для детекции онкомаркеров% применение вариантов ПЦР для выявления антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов; нанотехнологические методы генодиагностики (гибридизационные, роботизированная ПЦР/ЛОЗ (полимеразная цепная реакция с лигированием олигонуклеотидных зондов), ДНК-чипы и др.) для оценки экспрессии генов ответственных за патологические состояния и процессы.

Нанотехнологии в генотерапии: основные подходы в генотерапии наследственных и приобретенных заболеваний; принципы получения терапевтических генов и генноинженерных наноконструкций (ГИНК).

Возможности нанобиотехнологии в генокоррекции: способы доставки ГИНК и терапевтических генов в целевые клетки органов и тканей организма; вирусные нановекторы для доставки терапевтических генов в целевые клетки; технология «Gene-gun» и перспективы ее применения в наномедицине.

Раздел 10. Нанотехнологические аспекты транспорта диагностических и лекарственных препаратов Молекулярные мишени для транспорта через гематоэнцефалический барьер. Адресная доставка лекарств с помощью Stealth-липосом. Направленный транспорт биодеградирующих полимерных наночастиц. Водорастворимые и коллоидные формы «адресных»

наночастиц. Адресная доставка с помощью наногелей. «Умные» дендримеры и высокоселективные нанозонды.

Раздел 11. Нанотехнологические подходы к диагностике и терапии опухолей Наночастицы в радио- и визуализационных методах диагностики (компьютерная томография, МРТ, ПЭТ, SPECT). Металлические (Au) и полупроводниковые (CdSe/CdS) наночастицы. мРНК – биочипы. Иммуно-биочипы. Выявление поверхностных опухольспецифических антигенов. Наночастицы и синтетические дендримеры для радиотерапии.

Дендримерные ДНК, РНК – нанокапсулы и аптамеры. Полимерные наночастицы с векторыми антителами к опухолевым антигенам. Наночастицы фталоцианина алюминия в модуляции ангиогенеза. Нанофотосенсибилизаторы. Наночастицы, снижающие устойчивость опухолевых клеток к цитостатикам. Магнитоуправляемые липосомные нанокомпозиты. Кремниевые нанокристаллы.

Раздел 12. Современные тенденции и ближайшие перспективы нанобиотехнологий Увеличение разрешающей способности магнитно-резонансной томографии в диагностики локализации опухолей. Иммунолипосомальная нейронавигация при оперативном лечении (удалении) опухолей головного мозга. Контролируемое поведение наночастиц in vitro. Повышение клеточной/тканевой избирательности взаимодействия (узнавания) «рецептор – наночастица». Выяснение молекулярной природы биосовместимости наноматериалов. Повышение эффективности (точности) манипуляций с одиночными биологическими молекулами в генной/белковой инженерии

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целью освоения дисциплины «Радиобиология» является изучение основ биологического действия радиации на живые организмы и средств защиты от ионизирующего излучения.

Задачами дисциплины являются:

- ознакомление студентов с основными лучевыми реакциями биологических объектов всех уровней организации;

- усвоение механизмов развития ответа на лучевое воздействие со стороны макромолекул, клеточных органелл, клеток, тканей, органов, организмов и их сообществ;

- анализ процессов поступления, распределения и выведения радионуклида в живых системах, формирования системного ответа организма на поражающее действие радиации;

- овладение теоретическими сведениями для расчета защиты от поражающего действия ионизирующей радиации;

- формирование умений и навыков расчетов доз облучения, прогноза эффектов облучения; планирования и выполнения лабораторных и полевых экспериментов, применяемых в настоящее время на практике.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Радиобиология» относится к дисциплинам математического и естественнонаучного цикла (цикл Б2, вариативная часть, дисциплина по выбору), изучается в семестре.

Изучение данной дисциплины базируется на знании общеобразовательной программы по следующим предметам: «Биохимия», «Физика».

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения студентами других биологических дисциплин: «Молекулярные основы патологических процессов».

Современная радиобиология, представляющая собой самостоятельную, комплексную, фундаментальную науку, создавалась на стыке таких естественнонаучных дисциплин как биохимия, биофизика, экология, генетика, цитология, медицина объединенными усилиями исследователей для решения специфических радиобиологических проблем. Роль радиобиологии как фундаментальной науки в естествознании в настоящее время возросла. Это связано с развитием радио- и электронной промышленности, сопровождающимся увеличением числа различных приборов и установок исследовательского, промышленного и бытового профилей. Все увеличивающееся техногенное использование радиации, последствия аварий на АЭС, продолжающиеся испытания ядерного оружия и все еще существующая опасность военного применения ядерной энергии постоянно ставят перед радиобиологией новые задачи. Значение основ радиобиологии крайне важно для понимания сути защитных и ограничительных мероприятий, проводимых в регионах, загрязненных радионуклидами.

Тема 1.1 Предмет, задачи, объекты и методы радиобиологии, их особенности. Основные разделы радиобиологии, связь с другими науками. Перспективы развития радиобиологии.

Теоретическое и практическое значение достижений радиобиологии.

Тема 1.2 История развития радиобиологии. Открытие радиоактивности. Три этапа развития радиобиологии.

Тема 1.3 Понятие меры радиобиологических эффектов. Уровни реализации радиобиологических эффектов. Типы дозовых зависимостей проявлений радиобиологических эффектов. Первичные и вторичные процессы в формировании радиационного поражения клеток и многоклеточного организма. Выбор единицы меры радиобиологических эффектов.

Раздел 2. Физико-дозиметрические основы действия ионизирующих излучений Тема 2.1 Строение атома, элементарные частицы, структура атомных ядер, изотопы, изомеры, изобары, изотоны. Явление радиоактивного распада. Кривая радиоактивного распада, основной закон радиоактивного распада, единицы измерения радиоактивности, их взаимосвязь. Основные радиоактивные превращения. Радиоактивность естественная и искусственная, радиоактивные семейства, ядерные характеристики изотопов. Проникающая способность излучений корпускулярной и волновой природы и механизмы их взаимодействия с веществом.

Тема 2.2 Поглощенная доза, ее распределение по глубине облучаемого объекта, единицы измерения поглощенной дозы. Экспозиционная доза как характеристика поля фотонного излучения, единицы измерения экспозиционной дозы. Границы применения экспозиционной дозы. Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений и ее связь с линейной передачей энергии излучений. Относительная биологическая эффективность различных видов ионизирующих излучений. Зависимость коэффициента качества ионизирующих излучений от линейной передачи энергии. Эквивалентная, эффективная и коллективная дозы. Дозы внутреннего облучения.

Раздел 3. Природные источники ионизирующего излучения.

Тема 3.1 Естественные источники ионизирующих излучений. Радиоактивные элементы земных пород и пищи. Земная радиация почвы. Естественные радионуклиды строительных материалов. Радон как природный источник радиации. Источники космических излучений. Радиационные пояса Земли. Солнечные корпускулярные события.

Раздел 4. Искусственные источники облучения человека.

Тема 4.1 Искусственные источники облучения человека. Источники радиации, используемые в медицине. Испытания ядерного оружия. Атомная энергетика. Другие источники.

Раздел 5. Молекулярные аспекты биологического действия ионизирующих излучений Тема 5.1 Методы радиационно-химических исследований. Превращения молекул в результате облучения. Количественная оценка радиационно-химических реакций. Радиационно-химические превращения молекул воды, Рн в треке, эффект разведения. Радиационно-химические повреждения ДНК. Изменения структуры хроматина под действием ионизирующего излучения. Радиационно-химические превращения РНК, аминокислот, белков, углеводов, липидов, органических кислот, гемсодержащих соединений, стероидов.

Тема 5.2 Последствия радиационно-химических превращений биологически важных молекул для клеточных процессов. Реализация молекулярных повреждений ДНК. Генетическое действие ионизирующих излучений. Хромосомные аберрации. Геномные мутации. Точковые мутации. Спонтанный мутагенез. Кроссинговер и сестринские хроматидные обмены под действием излучения. Функциональные нарушения вследствие повреждения белковых молекул. Действие радиации на мембраны.

Раздел 6. Проявление лучевого поражения на уровне клетки Тема 6.1 Радиационная задержка клеточного деления, другие преходящие реакции клеток. Типы радиационной гибели клеток и количественная оценка выживаемости. Пролиферативная гибель клеток. Интерфазная гибель клеток – апоптоз. Кривые выживания и их интерпретация. Природа лучевого поражения клеток. Радиочувствительность клеток на разных стадиях жизненного цикла.

Тема 6.2 Модификация радиочувствительности. Природа модифицирующих факторов.

Радиопротекторные эффекты. Механизм радиопротекторного действия. Противорадиационная защита мембран. Факторы естественной радиоустойчивости. Радиосенсибилизация.

Радиомиметические эффекты. Явления синергизма в действии ионизирующих излучений.

Факторы физической природы как модификаторы лучевого поражения.

Тема 6.3 Кислородный эффект. Распространенность кислородного эффекта. Кислородный эффект в радиационно-химических реакциях. Коэффициент кислородного усиления.

Зависимость кислородного эффекта от концентрации кислорода. Линейная передача энергии кислородный эффект. Обратный кислородный эффект. Кислородное последействие.

Кислород в живых клетках.

Раздел 7. Репарационные процессы в клетках, радиобиология клеточных популяций Тема 7.1 Характеристика репарационных процессов в клетках. Сублетальные повреждения клеток. Потенциально-летальные повреждения клеток. Прямое восстановление молекулы ДНК. Фотореактивация. Темновая (эксцизионная) репарация ДНК. Пострепликативная и индуцибельная (или SOS-) репарация. Репарация сшивок ДНК-белок. Мутации с дефектами генов, контролирующих репарацию ДНК. Репарация ДНК как способ коррекции состояния генетических систем клетки. Репарация негенетических структур клетки.

Тема 7.2 Понятие клеточных популяций. Критические ткани. Кинетика клеточных популяций. Временные параметры клеточного цикла. Радиочувствительность клеток на разных стадиях митотического цикла. Радиоустойчивость синхронных и асинхронных клеточных популяций. Репопуляционное восстановление клеточных популяций животных тканей. Гетерогенность клеточных популяций. Молекулярная регуляция клеточного цикла. Клеточная селекция. Кинетика клеточных популяций в системе кроветворения.

Раздел 8. Теоретические представления о механизме биологического действия ионизирующих излучений Тема 8.1 Системный подход при моделировании радиобиологических эффектов.

Классификация моделей. Трактовка природы экспоненциальных дозовых зависимостей выживаемости клеток. Принципы теории мишени. Эффективный объем мишени. Уникальные и массовые структуры клетки. Роль облучения ядра и цитоплазмы в развитии радиационного поражения клетки. Многоударные мишени. Инактивация системы с несколькими мишенями. Линейно-квадратическая функция выживаемости клеток. Цитоскелет как мишень при действии ионизирующих излучений. Структурно-метаболическая теория.

Тема 8.2 Детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Вероятностный характер радиобиологических эффектов. Пороговые и беспороговые эффекты облучения.

Раздел 9. Радиочувствительность - центральная проблема радиобиологии.

Тема 9.1 Принципы и методы определения радиочувствительности клеток. Понятие о мишени. Одноударные кривые. Параметр Д0 – основной показатель радиочувствительности клеток. Зависимость выживаемости клеток от дозы плотноионизирующего излучения.

Влияние процессов внутриклеточной репарации на форму кривой зависимости выживания клеток от дозы облучения. Параметры Dq и n. Теории, объясняющие появление «плеча»

на кривой зависимости выживания клеток от дозы облучения. Понятие о факторе репарации Q и Р- репарации Сублетальные, потенциально летальные и летальные повреждения клеток.

Тема 9.2 Радиочувствительность опухолевых и здоровых клеток. Методы ее модификации. Радиочувствительность клеток на разных стадиях клеточного цикла. Радиочувствительность субклеточных структур. Различия радиочувствительности клеток, органов, тканей. Различия радиочувствительности опухолевых и здоровых клеток. Модификация радиочувствительности клеток кислородом. Противолучевая защита животных при облучении в атмосфере с пониженным содержанием кислорода (баро- и гермокамеры, дыхание газовыми гипоксическими смесями).

Раздел 10. Опосредованные и отдаленные эффекты облучения Тема 10.1 Опосредованные и дистанционные эффекты облучения. Опосредованное действие ионизирующих излучений на кроветворение. Нарушения в некритических системах облученного организма. Угнетение иммунитета. Нарушение обмена веществ.

Тема 10.2 Отдаленные последствия облучения. Основные категории отдаленных последствий. Соматические отдаленные последствия облучения. Сокращение продолжительности жизни. Радиационная катаракта. Возникновение злокачественных новообразований.

Механизм соматических отдаленных последствий облучения. Молекулярные механизмы радиационного канцерогенеза. Генетические отдаленные последствия облучения. Оценки радиационных генетических рисков.

Тема 10.3 Последствия облучения эмбриона и плода. Возрастно-специфические реакции на облучение в эмбриогенезе. Эффект облучения мышей на разных стадиях внутриутробного развития. Последствия облучения эмбриона человека. Механизмы радиоэмбриологического эффекта и оценка его последствий Тема 11.1 Основные последствия действия ионизирующих излучений на организм и клетку. Радиационные синдромы как нарушение кинетики клеточных популяций критических органов. Острое облучение и средняя продолжительность жизни.

Тема 11.2 Острая и хроническая лучевая болезнь, фазы, классификации, терапия. Острая лучевая болезнь при относительно равномерном облучении. Фаза первичной общей реакции. Фаза кажущегося клинического благополучия. Фаза выраженных клинических проявлений. Фаза раннего восстановления. Острые лучевые поражения при неравномерном облучении. Хроническая лучевая болезнь. Классификация, диагноз и прогноз лучевой болезни. Терапия острой лучевой болезни.

Тема 11.3 Формы острой лучевой болезни. Кишечная форма острой лучевой болезни.

Природа поражения организма. Дозиметрические критерии тяжести болезни. Кожная форма острой лучевой болезни. Дозовые зависимости, механизмы поражения. Токсемическая и церебральная формы острой лучевой болезни.

Тема 11.4 Комбинированные радиационные поражения. Сочетанные радиационные поражения. Процессы восстановления в облученном организме. Кинетика восстановления организма после тотального облучения. Изменение радиорезистентности организма в пострадиационном периоде. Степень восстановления и особенности репарации малообновляющихся тканей.

Раздел 12. Принципы медицинской помощи при инкорпорировании радионуклидов Тема 12.1 Общие подходы к применению средств профилактики внутреннего облучения.

Средства оказания неотложной помощи при инкорпорировании биологически значимых радионуклидов. Общая тактика лечебных мероприятий при инкорпорировании радионуклидов. Принципы лечения местных радиационных поражений.

Раздел 13. Радиационно-экологический мониторинг Тема 13.1 Принципы нормирования воздействия ионизирующих излучений. Основы радиационно-экологического мониторинга. Принципы нормирования уровней воздействия ионизирующих излучений. Регламентируемые величины техногенного облучения в контролируемых условиях. Требования к защите от облучения природными источниками в производственных условиях. Требования по ограничению облучения населения. Роль врача в решении радиационно-экологических проблем.

АННОТАЦИЯ

«Методы оценки состояния окружающей среды»

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целями освоения дисциплины «Методы оценки состояния окружающей среды» являются формирование представлений об основных подходах и методах проведения экологического мониторинга, знакомство с государственной системой контроля и мониторинга загрязнения окружающей среды, формирование знаний об организации и проведении мониторинговых наблюдений, методологии и основных методах биоиндикации сред.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина относится к дисциплинам по выбору вариативной части математического и естественнонаучного цикла дисциплин (Б.2).

Для освоения этой дисциплины студенты используют знания, умения, навыки, сформированные при изучении дисциплин «Общая химия», «Физика», «Зоология», «Ботаника», «Экология животных», «Экология популяций и сообществ». Потребуются знания физических и химических параметров водной среды, таксономические, популяционные и экологические знания гидробионтов Изучение данной дисциплины является необходимой основой для формирования знаний для оценки состояния природных ресурсов и бережного отношения к ним.

РАЗДЕЛ 1. НАЗЕМНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ

Тема 1.1. Контроль качества воздуха и воды среды Определение мониторинга окружающей среды и его задачи. Виды загрязнений окружающей среды. Федеральный закон «Об охране окружающей среды». Система экологического нормирования: определение ПДК, ПДУ, ПДВ, ПДС. Понятие ОБУВ (ориентировочные безопасные уровни воздействия) и связанных с ними нормативов. Классы опасности.

Тема 1.2. Контроль качества почвы, продуктов питания и воздействия физических факторов, ксенобиотиков и неорганических соединений Основные контролируемые параметры почвы, определение ПДКп., индексы загрязнения почвы. Основные физические контролируемые параметры. Нормативные акты определения ПДУ по этим факторам. Характеристика основных групп ксенобиотиков (диоксины, пестициды, органические кислоты, альдегиды, ПАВ и др.). Металлы и соли, физиологическое и экологическое воздействие.

Основные контролируемые параметры атмосферного воздуха, определение ПДКсс (среднесуточная). Индексы загрязнения атмосферного воздуха. Основные контролируемые параметры воды. Классификация вод и фазового состояния загрязнителей. Определение ПДКв в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования и для рыбохозяйственных целей ПДКвр, индексы загрязнения водных объектов (ИЗВ и другие).

Контроль качества почвы, продуктов питания, воздействия физических факторов, воздействия ксенобиотиков и неорганических соединений.

РАЗДЕЛ 2. НАЗЕМНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ

Тема 2.1. Биологические (биоиндикационные) методы.

Цели, задачи и структура биологического мониторинга. Методы биоиндикации водных экосистем с помощью фитопланктона, зоопланктона и зообентоса. Методы фитоиндикации наземных экосистем: по анатомо-морфологическимм изменениям у высших растений; лихеноиндикация состояния атмосферы. Методы апимониторинга и апииндикации. Методы зооиндикации с использованием амфибий и рептилий. Методы зооиндикации с использованием птиц.

Тема 2.2. Оценка биологического разнообразия.

Оценка биологического разнообразия. Основные показатели таксономического разнообразия и их информативность. Количественная оценка биологических объектов.

Концепция основных уровней биоразнообразия по Уиттеккеру. Основные индексы оценки инвентаризационного и дифференцирующего разнообразия.

Тема 2.3. Биотестирование.

Методы биотестирования с помощью беспозвоночных (инфузорий, планарий, дафний). Методы биотестирования с помощью позвоночных (рыб).

РАЗДЕЛ 3. ДИСТАНЦИОННЫЕ (АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ) МЕТОДЫ

Тема 3.1. Дистанционное зондирование. Компьютерные методы обработки спутниковых данных.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целью освоения дисциплины «Экологический мониторинг» является формирование у студентов представлений об основных подходах и методах проведения экологического мониторинга, знакомство с государственной системой контроля и мониторинга загрязнения окружающей среды, формирование знаний об организации и проведении мониторинговых наблюдений 2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Экологический мониторинг» является дисциплиной по выбору вариативной части математического и естественнонаучного цикла дисциплин (Б2).

Для освоения этой дисциплины студенты используют знания, умения, навыки, сформированные при изучении дисциплин «Химия», «Ботаника», «Зоология».

Изучение данной дисциплины является необходимой основой для приобретения знаний и умений, необходимых для контроля антропогенного воздействия на различные природные ресурсы.

РАЗДЕЛ 1. ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА

Тема 1.1. Научные основы экологического мониторинга. Виды мониторинга и пути его реализации.

Экологический мониторинг – составная часть решения проблемы охраны окружающей среды и рационального использования ресурсов. Цель и задачи курса, его структура и содержание. Определение экологического мониторинга. Цели и задачи мониторинга. История возникновения системы экологического мониторинга. Обоснование необходимости организации мониторинга состояния окружающей среды. Общая характеристика состояния окружающей природной среды и экологических систем. Характер естественных и антропогенных изменений в природе.

Организация и структура мониторинга состояния окружающей среды. Принципы классификации систем мониторинга (по Ю.А. Израэлю).

Виды мониторинга по реакции основных составляющих биосферы: геофизический, биологический, экологический. Ступени мониторинга (по И.П. Герасимову): 1) биоэкологический (санитарно-гигиенический) мониторинг; 2) геоэкологический, геосистемный, природно-хозяйственный мониторинг; 3) биосферный мониторинг. Связь экологического мониторинга с другими системами – метеорологическим, климатическим, социальногигиеническим мониторингом.

Тема 1.2. Приоритетные контролируемые параметры природной среды Поведение загрязнителей в окружающей среде. Классификация загрязнителей и их источников. Рассеяние загрязнителей в индивидуальных средах. Молекулярная диффузия в атмосфере и водной среде. Диффузия в почве и донных осадках. Рассеяние загрязнителей из дымовых труб. Турбулентная диффузия в водной среде. Основы моделирования трансграничного переноса загрязнителей в атмосфере. Межфазный перенос загрязнителей.

Средства реализации мониторинга: стационарные, передвижные посты, аэрокосмические системы, автоматизированные системы.

РАЗДЕЛ 2. ВИДЫ МОНИТОРИНГА И ПУТИ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Тема 2.1. Фоновый мониторинг за содержанием загрязняющих веществ в природных средах Цели и методы. Фоновое загрязнение окружающей среды. Биосферные заповедники как полигоны фонового мониторинга. Биосферные станции, станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ): цели и программы. Принципы и методы выбора объектов для фонового экологического мониторинга. Технические требования к станциям комплексного фонового мониторинга.

Отбор проб природных объектов, предварительная подготовка, консервация и хранение. Отбор проб воздуха для определения химического состава атмосферных аэрозолей.

Отбор проб атмосферных осадков. Отбор проб снежного покрова. Отбор проб поверхностных и подземных вод. Отбор проб донных отложений. Отбор проб почвы. Отбор растительного Атериала. Отбор проб тканей животных.

Оценка сопоставимости результатов наблюдений на сети фоновых станций. Оценка сопоставимости результатов наблюдений за загрязнением объектов природной среды.

Формы представления данных. Банки данных.

Тема 2.2. Всемирная метеорологическая организация и международный мониторинг загрязнения биосферы Всемирная метеорологическая организация (ВМО) как специализированное агентство ООН. Назначение сети станций ВМО для наблюдений за фоновым загрязнением атмосферы. Виды станций, критерии места расположения и программы наблюдений. Базовые станции. Региональные станции и региональные станции с расширенной программой наблюдений. Наблюдения за состоянием других сред. Совместимость данных. Контроль качества наблюдений. Документация. Регистрация и архивация. Единицы измерения.

Трансграничный перенос загрязнений. Глобальный мониторинг. Международное сотрудничество. Всемирная метеорологическая организация и международный мониторинг загрязнения биосферы. Экологический мониторинг и концепция устойчивого развития.

Тема 2.3. Национальный, региональный, локальный, медико-экологический мониторинг Виды экологического мониторинга по охвату территории: глобальный, региональный, национальный, локальный. Базовый (фоновый) и импактный мониторинг. Единая государственная система экологического мониторинга России (ЕГСЭМ). Концепция и системный проект ЕГСЭМ, их основные положения (нормативно-правовая база, единые требования к средствам измерения и их метеорологическому контролю, единая система нормируемых и контролируемых параметров, система сбора передачи данных типовые проекты службы экологического мониторинга для области, города, принципы финансового и организационного обеспечения ЕГСЭМ). Принципы организаций регионального экологического мониторинга. Типовые проекты службы экологического мониторинга края, области, города. Типовые проекты экологического мониторинга промышленных зон.

Задачи и организация регионального мониторинга. Примеры организации региональных систем мониторинга. Мониторинг Московского региона. Мониторинг бассейна Черного моря. Мониторинг бассейна Балтийского моря.

Организация локального мониторинга и его задачи. Мониторинг промышленного предприятия, теплоэлектростанции, атомной электростанции.

Ингредиентный мониторинг. Мониторинг источников воздействия: точечных стационарных, точечных подвижных, площадных и др.

Медико-экологический мониторинг. Принципы получения и обработки информации о состоянии здоровья населения. Анализ существующего медико-экологического состояния территории с составлением комплекса карт, отражающих заболеваемость групп населения по отношению к антропогенно измененной окружающей среды.

Тема 2.5. Автоматизированные системы контроля окружающей среды (АСКОС) Автоматизированные системы мониторинга воздушной среды города. Автоматизированный контроль природных качества природных и сточных вод. Автоматизированные системы контроля окружающей среды (АСКОС). Основные функции и виды, информационные характеристики. Анализ погрешностей аналитических измерений. Методы обработки результатов, техническая база построения АСКОС.

Аэрокосмический мониторинг и данные авиационного зондирования. Моделирование процессов и применение геоинформационных систем. Интеллектуальные системы для целей экологического мониторинга. Экологические информационные системы.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целями освоения дисциплины «Ботаника» являются: формирование систематизированных знаний в области анатомии, морфологии и систематики растений.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата.

Дисциплина «Ботаника» относится к базовой части профессионального цикла дисциплин.

Изучение данной дисциплины базируется на знании общеобразовательной программы по следующим предметам: биологии, химии, географии.

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин: «Физиология растений», «Общая экология», «Экология растений»», «Сравнительная анатомия растений», «Биогеография», «Флора Пензенской области», «Фитоценология», «Антропогенная флора и растительность» а также для подготовки к итоговой государственной аттестации.

Раздел 1. Растительная клетка: общая характеристика, строение, онтогенез.

Тема 1.1.Введение. Растительный мир как составная часть биосферы. Разнообразие и охрана растений.

Введение. Растительный покров как составная часть биосферы Земли. Уровни морфологической организации растений. Низшие и высшие растения. Особенности растительной формы жизни. Роль растений в круговороте веществ и преобразовании энергии на Земле. Необходимость охраны растительного мира.

Краткий очерк истории ботаники; основные разделы и перспективы развития современной ботаники. Роль русских ученых в развитии ботанической науки.

Тема 1.2. Строение растительной клетки.

Развитие представлений о клетке в связи с совершенствованием методов изучения.

Общая организация типичной растительной клетки. Характеристика компонентов клетки:

протопласт и его производные.

Цитоплазма: химический состав и свойства. Мембранная организация цитоплазмы.

Взаимосвязь мембранных структур клетки.

Тема 1.3. Пластиды.

Пластиды: строение, разнообразие, биологическая роль. Онтогенез и взаимопревращение пластид. Происхождение пластид.

Митохондрии: строение и функции, происхождение.

Тема 1.4. Клеточная оболочка и включения клетки.

Вакуоль: возникновение и развитие, химический состав. Осмотические явления в клетке и их значение в жизни растения. Функции вакуолей.

Включения: происхождение и функции включений. Использование человеком запасных веществ растительных клеток.

Клеточная оболочка: химический состав и молекулярная организация, образование плазмодесм и поровых полей. Понятие о симпласте. Строение и свойства первичной и вторичной оболочки. Поры, их типы. Перфорации и способы их возникновения.

Использование человеком клеточных оболочек.

Тема 1.5. Деление клетки.

Ядро: состав, строение и функции ядра. Деление ядра и клетки. Эндомитоз и полиплоидия.

Онтогенез клетки. Тотипотентность клеток. Дедифференциация. Значение культуры тканей в практике человека.

Раздел 2. Классификация и строение растительных тканей.

Тема 2.1. Меристематические ткани.

Образовательные ткани: цитологическая характеристика меристем, распределение меристем в теле растения. Зональность верхушечных меристем, разнообразие меристем.

Тема 2.2. Покровные ткани.

Покровные ткани. Э пидерма: составные компоненты ткани. С троение и ф ункции собственно эпидермальных клеток. У стьичные аппараты, их строение, разнообразие, механизм работы. Т рихомы и эмергенцы, их типы и ф ункции.

С троение, развитие и ф ункции и перидермы. Чечевички. Корка, ее развитие, строение.

Тема 2 3. Механические ткани.

Механические ткани. Типы механических тканей и распределение в теле растения.

Тема 2.5. Выделительные, ассимиляционные ткани.

Выделительные ткани: общая характеристика и классификация. Наружные выделительные ткани: железистые волоски, нектарники, гидатоды. Внутренние выделительные ткани: смоляные каналы, млечники, идиобласты. Ассимиляционные ткани: функции, строение и разнообразие, размещение в теле растения.

З апасающие ткани, строение и ф ункции. Т ипы запасных веществ. Особенности размещения в теле растения.

Всасывающие ткани: ризодерма, веламен, гидропоты, гаустории паразитных растений. Характеристика строения, развития и размещения.

Тема 2.4. Проводящие ткани.

Проводящие ткани: общая характеристика, типы и функции проводящих тканей.

Ксилема и флоэма - сложные ткани: их состав, формирование, эволюция. Проводящие пучки, их типы, размещение в теле растения.

Раздел 3. Морфология растений.

Тема 3.1. Корень и корневая система.

Определение корня. Функции корня. Эволюционное происхождение органа.

Зональность корня. Развитие и формирование первичного строения. Возникновение вторичных меристем и вторичных тканей Строение многолетнего корня. Заложение и развитие боковых корней.

Разнообразие корней и их специализация. Типы корневых систем. Экологическая пластичность корневых систем. Практические приемы, влияющие на формирование корневых систем культурных растений. Методы изучения корневых систем.

Тема 3.2. Побег и система побегов.

Определение побега. Морфология побега. Развертывание побега из почки, роль апекса побега и интеркалярных меристем.

Лист - структурная часть побега. Морф ология листа. разнообразие листьев.

Листовые серии и ф ормирование листьев. Г етероф иллия. Анатомическое строение зеленого листа. Изменчивость анатомической структуры листа в зависимости от экологических условий. Р азвитие листа: внутрипочечная и внепочечная ф азы.

Длительность жизни листьев. Листопад.

Стебель - ось побега. Определение и общая характеристика. особенности образования и распределения меристем в апексе побега. Формирование первичного строения стебля. Связь проводящих тканей листа и стебля. Первичное утолщение стебля и рост усиления. Эволюционное усложнение первичной структуры стебля. Возникновение вторичных меристем и переход ко вторичному строению. Строение стебля древесного растения. примитивные и продвинутые признаки в строении древесины и луба.

Практическое значение стебля в хозяйстве человека. особенности анатомического строения стебля однодольных.

Специализация и метаморфоз побегов. Функции и биологическое значение метаморфизированных побегов и их частей. Конвергенция. Аналогичные и гомологичные органы.

Соцветие как специализированная часть системы побегов. Определение и морфологическое разнообразие побегов. Понятие об элементарных, общих и объединенных соцветиях. Ботрические и цимозные соцветия. Тирсоидные соцветия.

Биологическое значение соцветий. Использование соцветий в практике человека.

Тема 3.3. Воспроизведение и размножение растений.

Определение размножения, разнообразие способов размножения. Характеристика вегетативного размножения, разнообразие. Понятие о клоне. Размножение при помощи культуры тканей.

Спороношение и способы образования спор, мейоспоры, связь с половым процессом.

Половой процесс у растений. Типы полового процесса. Антеридии и архегонии - половые органы высших растений.

Общие понятия о цикле воспроизведения. Гаплобионт, диплобионт. Понятие о гаметофите и спорофите, их биологические особенности. Чередование поколений.

Понятие о разноспоровости. Редукция гаметофитов и ее биологическое значение у наземных растений. Характеристика семенного размножения на примере сосны.

Спороношение. Развитие гаметофитов. Опыление у голосеменных и его биологическое значение. Образование и строение семени.

Семенное размножение у цветковых растений. Строение цветка и его функции. Морф ологическое разнообразие цветков. Онтогенез у цветка. Антеридий, его строение и многообразие. С троение тычинки, микроспорогенез, мужской гаметоф ит. Г инецей, типы гинецея. С емязачаток, типы плацентации. микроспорогенез, развитие зародышевого мешка. Опыление и его типы. Однодомные, двудомные и многодомные растения. Двойное оплодотворение и его биологическая роль. Общая схема цикла воспроизведения цветкового растения. Апомиксис, его типы и роль.

Образование, строение семени цветковых растений и характеристика отдельных его частей. Формирование зародыша и питательных тканей. Разнообразие семян. Условия прорастания семян. Типы проростков.

Плоды. Определение, строение и ф ункции. У частие различных частей цветка в его образовании. Морф ологическое разнообразие плодов. Классиф икация плодов. С оплодия. Р аспространение плодов и семян. З начение плодов и семян в жизни человека.

Раздел 4. Экологические группы и жизненные формы.

Раздел 5. Систематика растений.

Тема 5.1. Современная система органического мира. Введение. Принципы классификации органического мира. Современная система органического мира. Понятие о таксономических категориях.

Тема 5.2. Надцарство прокариоты Царство Дробянки. Строение клетки, талломов.

Питание, дыхание, размножение. Классификация.

Роль бактерий в природе и жизни человека.

Царство Цианеи. Строение клетки и таллома. Питание. Размножение. Роль в природе.

Тема. 5.3.1. Надцарство эукариоты.

Царство Грибы. Строение клетки, талломов. Размножение.

Тема 5.3.2. Отличительные особенности отделов низших грибов. Особенности строения клеток и тела. Размножение. Питание. Циклы воспроизведения. Классификация.

Характерные черты отделов Хитридиевые, Оомицеты, Зигомицеты Тема 5.3.3. Отличительные особенности отдела Аскомицеты и Базидиомицеты.

Дейтеромицеты. Происхождение и эволюция внутри отделов.

Отдел лишайники. Понятие о симбиотических организмах. Строение талломов.

Размножение. Принципы классификации.

Тема 5.4.1. Царство растения. Общая характеристика водорослей. Клетка, таллом, размножение. Циклы воспроизведения водорослей.

Уровни морфологической организации и варианты структур талломов водорослей.

Размножение. Циклы воспроизведения. Происхождение. Родственные связи. Эволюция.

Тема 5.4.2. Отделы Зелёные и харовые водоросли. Отдел Зеленые водоросли.

Общая характеристика. Классификация. Значение в природе.Отличительные черты классов: Вольвоксовые, Протококовые, Улотриксовые, Сифоновые, Коньюгаты.

Отдел Харовые водоросли. Характерные черты морфологии, размножения и цикла воспроизведения.

Тема 5.4.3. Отделы Диатомовые и Бурые водоросли. Отдел Диатомовые водоросли.

Общая характеристика. Экология. Распространение. Принципы классификации.

Отдел Бурые водоросли. Общая характеристика. Экология. Распространение.

Происхождение и принципы классификации. Отличительные особенности классов Феозоспоровые и Циклоспоровые водоросли.

Тема 5.4.4. Отделы Жёлто-зелёные и Золотистые водоросли. Отдел Желто-зеленые водоросли. Общая характеристика. Экология.

Отделы Динофитовые, Золотистые водоросли. Общая характеристика. Их роль в природе.

Тема 5.4.5.Отдел Красные водоросли. Происхождение и эволюция водорослей.

Подцарство Багрянки. Отдел Красные водоросли. Отличительные особенности.

Принципы классификации. Классы Бангиевые и Флоридеи. Особое положение красных водорослей среди растений.

Тема 5.5.1. Высшие растения. Гаметофитная и спорофитная линия эволюции высших споровых растений.

Общая характеристика высших растений.

Тема 5.5.2. Отдел Риниофиты. Общая характеристика. Филогенетические связи.

Тема 5.5.3. Отдел Мохообразные. Отдел Моховидные. Общая характеристика.

Распространение и экология. Отличительные особенности классов Печеночников и Листостебельных мхов. Их роль в растительном покрове.

Тема 5.5.4. Отдел Плаунообразные. Отдел Плауновидные. Общая характеристика.Отличительные особенности классов Плауновые и Полушниковые.

Распространение плаунов в Пензенской области.

Тема 5.5.5. Отдел Хвощеобразные.

Отдел Хвощевые. Общая характеристика. Отличительные особенности классов.

Хвощи Пензенской области.

Тема 5.5.6. Отдел Папоротникообразные. Отдел Папоротниковидные. Общая характеристика. Классификация. Происхождение и основные направления эволюции папоротниковидных. Роль ископаемых и современных папоротников.

Тема 5.5.7. Отдел Голосеменные. Отдел Голосеменные. Общая характеристика.

Классификация. Распространение голосеменных в Пензенской области.

Тема 5.5.8. Отдел Покрытосеменные. Общая характеристика. Классификация Отдел Покрытосеменные. Общая характеристика. Место, время возникновения покрытосеменных и их предполагаемые предки. Разнообразие цветковых. Принципы классификации.

Тема 5.5.9. Отличительные особенности важнейших порядков и семейств класса Двудольные. Класс Двудольные. Общая характеристика.

Подклассы Магнолииды, Ранункулиды, Розиды, Кариофиллиды, Дилленииды, Астериды, Гамамелиды. Характеристика подклассов и типичных семейств. Охраняемые растения России и Пензенской области.

Тема 5.5.10. Отличительные особенности порядков класса Однодольные. Класс Однодольные. Особенности строения вегетативных и репродуктивных органов. Подкласс Лилиидные и его наиболее типичные семейства. Отличительные особенности.

Распространение в Пензенской области.

Подкласс Арецидные. Семейство Пальмы. Общая характеристика.

Раздел 6. Основы фитоценологии.

Понятие о фитоценозе, его составе, структуре. Динамика фитоценозов. Знакомство с луговыми, степными, лесными сообществами Пензенской области и методикой определения растений. Геоботаническое описание сообществ. Принципы классификации.

АННОТАЦИЯ

по направлению подготовки 020400 Биология по профилю подготовки Биоэкология Целями освоения дисциплины «Зоология» являются интегральное рассмотрение огромного массива информации о наиболее значимых группах животных, формирование научного мировоззрения необходимого специалисту для ориентации в современном мире.

Задачи курса – расширение и углубление знаний в следующих областях: 1) изучение характеристик основных типов животного царства; 2) изучение строения, функционирования, происхождения и эволюции основных таксономических групп животных; 3) знакомство обучающихся с фундаментальными достижениями науки; 4) формирование научного способа мышления, гармоничного отношения человека к окружающему миру.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП бакалавриата Дисциплина «Зоология» относится к базовой части профессионального цикла дисциплин (Б2).

Изучение дисциплины базируется на знании общеобразовательных программ по следующим предметам: биологии, химии, физики и географии, полученным на предыдущем уровне образования.

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин вариативной части профессионального цикла «Общая экология», «Генетика», «Физиология человека и животных», «Теория эволюции», «Биогеографии», а также последующего прохождения производственной (педагогической) практики, подготовки к итоговой государственной аттестации.

РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ КУРСА «ЗООЛОГИЯ»

Тема 1.1. Основные этапы развития зоологии. Современная систематика беспозвоночных животных Предмет и задачи зоологии беспозвоночных. Зоология как наука о животном мире, его происхождении, развитии, роли в биосфере и жизни человека. Положение зоологии в системе наук. Зоология как система и синтез наук. Понятия «жизнь», «организм». Основные свойства живых организмов. Типы симметрии животных и их биологическое значение. Формы взаимоотношений между организмами в природе.

Систематика и филогения. Различия между искусственными и естественной системами. Система животного царства Аристотеля. Карл Линней и его «Система природы».

Ж.Б. Ламарк и значение его работ. Значение Ч. Дарвина и его учения о происхождении видов для развития зоологии. Роль русских ученых для развития зоологии и систематики.

Современная система животного мира. Систематические категории (таксоны). Критерии вида. Бинарная номенклатура.

РАЗДЕЛ 2. ПРОТИСТЫ Тема 2.1.Характеристика протозойного типа организации Царство Протисты. Гипотезы происхождения эукариот. Общая характеристика одноклеточных. Одноклеточные как самостоятельные организмы. Отличия одноклеточных от многоклеточных организмов. Основные черты строения и жизнедеятельности одноклеточных. Цитоплазма. Органеллы движения, питания, выделения, защиты. Строение ядра, разнообразие митозов. Размножение одноклеточных – вегетативное (деление, почкование) и половое (копуляция и конъюгация). Стадии покоя (цисты и споры). Регенерация одноклеточных. Деление на типы. Филогения протист.

Тема 2.2. Группы Жгутиковые и Саркодовые Группа Жгутиковые. Различные типы питания жгутиконосцев (автотрофное, гетеротрофное, миксотрофное). Жгутики, их электронномикроскопическое строение и функции. Пелликула. Органоиды питания. Размножение жгутиконосцев.

Типы Зеленые водоросли, Евгленовые, Опалины, особенности строения. Ночесветки и явление биолюминесценции. Колониальные фитомастигины (гониум, эвдорина, вольвокс), их значение для понимания многоклеточности. Патогенные зоомастигины (трипаназомы, лейшмании, трихомонады, лямблии), их хозяева и переносчики. Определение паразитизма (по В.А. Догелю). Хозяева паразитов: окончательный, промежуточный, дополнительный, резервуарный. Учение Е.Н. Павловского о природной очаговости трансмиссивных заболеваний. Жгутиконосцы – мутуалисты термитов.

Группа Саркодовые. Типы Фораминифера, Lobosea, Filosea, Phaeodaria, Heliosoea.

Основные признаки. Строение саркодовых. Псевдоподии и их функции. Различные типы раковин и скелета саркодовых. Питание и размножение. Жизненный цикл фораминифер.

Роль фораминифер и радиолярий в образовании донных отложений, их использование в качестве руководящих ископаемых. Патогенные кишечные амебы. Колониальные воротничковые жгутиконосцы как предки многоклеточных организмов.

Тема 2.3. Группа Альвеоляты Особенности строения. Тип Апикомплексы. Деление на классы, отряды и подотряды. Отряды споровиков как результат паразитизма. Бесполое и половое размножение.

Жизненные циклы грегарин и кокцидий. Кокцидиозы домашних животных. Малярия, ее возбудители и переносчики. Распространение малярии на земном шаре. Ликвидация малярии как массового заболевания на территории южных районов России: состояние проблемы в начале XXI века. Тип Инфузории. Общая характеристика инфузорий как наиболее сложно организованных простейших. Реснички, сравнение их со жгутиками. Органеллы инфузорий. Особенности ядерного аппарата (ядерный дуализм). Конъюгация инфузорий. Аутогамия. Деление на классы и подклассы. Отличительные признаки подклассов и отрядов ресничных инфузорий.

РАЗДЕЛ 3. НИЗШИЕ МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Тема 3.1. Теории возникновения многоклеточных. Подцарства многоклеточных.

Отличительные признаки многоклеточных организмов. Способы размножения. Начальные стадии развития животных при половом размножении: дробление яйца, бластула, гаструляция, образование мезодермы, органогенез. Постэмбриональное развитие (прямое, метаморфоз). Зародышевые листки: кинобласт и фагоцитобласт. Теория зародышевых листков и ее значение. Теории Э. Геккеля, И.И. Мечникова, Бючли. Единство онтогенеза и филогенеза. Законы филогенетического развития. Методы выявления филогенетических отношений. Подцарство Пластинчатые. Тип Пластинчатые животные.

Тема 3.2. Типы Губки, Кишечнополостные и Гребневики Подцарство Паразоа. Тип Губки. Организация губок как примитивных многоклеточных. Строение стенки тела губок: дермальный слой, воротничковые жгутиковые клетки и их значение для жизнедеятельности губок, мезохилл, клеточные элементы. Скелетные образования, их строение и химический состав. Типы ирригационной системы (аскон, сикон, лейкон). Размножение губок: бесполое и половое. Особенности эмбрионального развития, инверсия фагоцитобласта и кинетобласта как приспособление к сидячему образу жизни. Личиночные стадии (паренхимула и амфибластула). Геммулы и их значение.

Своеобразные черты строения и развития губок. Систематика губок. Промысловое значение. Филогения губок.

Подцарство Настоящие многоклеточные. Раздел Радиально-симметричные. Тип Стрекающие, двуслойность (эпидермис и гастродермис). Примитивные формы строения мышечной ткани. Стрекательный аппарат. Кишечная полость. Нервная система и ее значение для повышения организации животных. Полип и медуза как две формы существования кишечнополостных. Бесполое размножение и регенерационная способность. Половое размножение. Чередование поколений (метагенез). Класс Гидрозои. Особенности строения. Смена поколений. Жизненный цикл обелии. Полиморфизм колоний сифонофор.

Класс Сцифоидные медузы. Отличия сцифоидных медуз от гидроидных. Жизненный цикл аурелии. Класс Коралловые полипы. Особенности строения и развития кораллов. Скелет кораллов. Коралловые рифы и острова (атоллы). Систематика стрекающих. Тип Гребневики. Особенности строения и развития гребневиков по сравнению с кишечнополостными. Двулучевая симметрия и зачаток мезодермы. Образ жизни гребневиков. Плавающие и ползающие гребневики.

Тема 3.3. Билатеральные животные Гипотезы о происхождении билатерально-симметричных животных: планулоиднотурбеллярные, архицеломатные и метамерные. Вендские организмы – предполагаемые предки настоящих билатерий. Подраздел Нецеломические. Основные черты организации билатеральных животных.

Тема 3.4. Тип Плоские черви Общая характеристика. Форма тела. Строение кожно-мускульного мешка. Паренхима. Строение пищеварительной, выделительной, нервной и половой систем. Свободноживущие и паразитические черви. Класс Турбеллярии. Общая характеристика турбеллярий как типичных свободноживущих плоских червей. Примитивные черты организации.

Покровы тела, пищеварительная и выделительная системы, нервная система и органы чувств. Возникновение в пределах класса основных систем органов. Способность к регенерации. Бесполое и половое размножение. Половой аппарат. Развитие (прямое или с метаморфозом), мюллеровская личинка. Класс Сосальщики (Трематоды). Черты строения, связанные с паразитическим образом жизни. Форма тела, покровы. Органы прикрепления.

Внутреннее строение. Размножение. Гермафродитизм. Закон большого числа яиц. Жизненный цикл печеночного сосальщика. Гетерогония. Партеногенез. Биологическое значение явления смены хозяев. Патогенное значение сосальщиков. Главнейшие паразиты человека и домашних животных. Меры борьбы с ними. Класс Ленточные черви (Цестоды).

Черты упрощения и специализации организации как следствие паразитизма. Форма тела, органы прикрепления. Половая система и ее особенности. Протерандрический гермафродитизм. Особенности развития стробилы. Стробиляция как мощный фактор увеличения числа потомства. Размножение и развитие. Типы личинок. Деление на классы, различия между ними.

Тема 3.5. Тип Круглые черви Тип Круглые черви или Нематоды. Особенности формы тела и кожно-мускульного мешка. Строение и биологическое значение кутикулы. Линьки и экдизон. Пищеварительная, выделительная, нервная и половая системы. Размножение и развитие. Деление на подклассы, различия между ними. Свободноживущие нематоды, их значение (почвенные, водные). Происхождение. Нематоды – паразиты человека, сельскохозяйственных животных, насекомых. Различная степень усложнения паразитизма. Геогельминты и биогельминты. Жизненные циклы трихинеллы, острицы, аскариды, ришты. Феномен миграции личинок, транзитный паразитизм и миграционные гельминтозы. Учение К.И. Скрябина о дегельминтизации и девастации. Девастация ришты в Бухаре. Меры борьбы с паразитическими нематодами. Использование энтомонематод для борьбы с вредными насекомыми.

Тип Коловратки. Общая характеристика. Коловращательный аппарат, нога, панцирь.

Мышечная, выделительная, пищеварительная, нервная, системы. Строение жевательного желудка. Жизненный цикл. Биологическое значение партеногенеза. Гетерогония. Цикломорфоз. Биология и распространение коловраток. Значение коловраток в жизни пресных водоемов. Происхождение и филогения круглых червей.

РАЗДЕЛ 4. ТРОХОФОРНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Тема 4.1. Тип Кольчатые черви Подраздел Целомические. Первичноротые Общая характеристика и систематика типа Кольчатые черви. Черты их организации. Сегментация тела, параподии как приспособление к более активному движению. Метанефридии. Возникновение кровеносной системы и ее значение. Совершенствование нервной системы, органы чувств. Олигомерные и полимерные аннелиды. Размножение и развитие. Подтип Беспоясковые. Класс Многощетинковые. Общая характеристика. Обособление и строение головного конца. Строение и функция параподий. Кровеносная, выделительная, нервная системы. Дыхание. Способы размножения – бесполое и половое. Эпитокия. Эмбриональное развитие. Трохофора, ее строение и метаморфоз. Метатрохофора. Особенности строения, развития, организации ларвального и постларвального отделов тела. Биология полихет. Распространение и значение в фауне морей. Подтип Поясковые: классы Малощетинковые и Пиявки. Особенности организации. Приспособления к обитанию в грунте, воде и паразитизму. Строение половой системы. Особенности размножения. Поясок, образование кокона. Биология, развитие, поведение и распространение. Исследование Ч. Дарвином роли дождевых червей в почвообразовании. Значение олигохет как корма рыб и промежуточных хозяев паразитических червей. Использование пиявок в медицине. Деление на подклассы и отряды. Филогения кольчатых червей.

Лабораторная работа 1. Кольчатые черви: нереиды, дождевой червь, пиявки Тема 4.2. Тип Моллюски. Классы Панцирные, Моноплакофоры, Брюхоногие Общая характеристика. Расчленение тела. Раковина и ее строение. Мантия. Преобразования вторичной полости тела. Замкнутая и незамкнутая кровеносные системы. Пигменты крови, дыхательная, выделительная и нервная системы. Мантийный комплекс органов. Общие черты развития моллюсков и кольчатых червей. Деление на подтипы и классы. Подтип Боконервные. Класс Панцирные. Особенности строения, примитивные черты организации. Размножение и развитие. Сходство с кольчатыми червями и значение для понимания филогении моллюсков. Значение панцирных (хитонов) в водоемах. Подтип Раковинные. Класс Моноплакофоры. Основные черты строения. Распространение. Значение для понимания филогении моллюсков. Класс Брюхоногие. Общая характеристика брюхоногих как типичных моллюсков. Форма раковин, примеры развития и редукции раковины. Происхождение и биологическое значение торсионного процесса, асимметрии, хиастоневрии. Различные способы дыхания и строение органов дыхания. Органы размножения. Развитие. Деление на подклассы и отряды.

Лабораторная работа 2. Изучение строения брюхоногих моллюсков Тема 4.3. Классы Двустворчатые и Головоногие моллюски.

Класс Пластинчатожаберные или Двустворчатые. Общая характеристика. Раковина и ее изменение у различных представителей. Образ жизни и распространение. Развитие морских и пресноводных двустворчатых. Деление на отряды, главнейшие представители.

Значение двустворчатых в жизни водоема. Биофильтрация и ее значение. Промысловые двустворчатые, их разведение. Жемчуг, его добыча и выращивание. Древоточцы. Класс Головоногие. Общая характеристика. Головоногие как наиболее высокоорганизованные моллюски. Редукция раковины и развитие внутреннего скелета. Кровеносная система, нервная система и органы чувств. Дыхание, чернильный мешок и его биологическое значение. Реактивный способ передвижения. Половая система и биология размножения. Забота о потомстве. Поведение. Строительные способности. Геологическое прошлое головоногих (аммониты и белемниты). Деление класса на подклассы и отряды. Промысловое значение головоногих. Филогения моллюсков.

Тип Щупальцевые. Общая характеристика типа. Сегменты тела. Целом. Щупальцевый аппарат и его биологическое значение. Особенности кровеносной и выделительной систем. Деление на классы. Класс Мшанки. Общая характеристика мшанок в связи с сидячим образом жизни. Колониальность и полиморфизм. Биология и распространение. Бесполое и половое размножение. Развитие мшанок, личиночные формы. Статобласты и их значение. Морские и пресноводные мшанки. Значение. Класс Плеченогие. Особенности организации плеченогих. Раковина, мантия. Ручной аппарат и его строение. Полость тела.

Кровеносная, нервная системы. Влияние на организацию сидячего образа жизни. Размножение и развитие плеченогих. Геологическая история плеченогих и их современное распространение. Значение. Филогения щупальцевых.

Лабораторная работа 3. Изучение строения двустворчатых моллюсков

РАЗДЕЛ. 5. БЕСПОЗВОНОЧНЫЕ С КОНЕЧНОСТЯМИ

Тема 5.1. Тип Членистоногие Общая характеристика. Экдизойные животные. Хитиновый покров как наружный скелет и его значение. Дифференциация конечностей по функциям и по форме. Аннелидные и артроподные черты в организации членистоногих. Усложнение сегментации в результате формирования отделов тела и членистых конечностей. Полость тела и строение кровеносной системы. Органы дыхания и способы дыхания. Органы выделения. Нервная система. Размножение. Особенности строения трилобитов, жабродышащих, хелицеровых и трахейнодышащих. Филогенетические отношения типа членистоногих.

Лабораторная работа 4. Изучение строения речного рака Тема 5.2. Подтип Жабродышащие Подтип Жабродышащие. Отличительные признаки и сходство с трилобитами.

Класс ракообразные. Организация ракообразных как водных обитателей. Строение конечностей, дыхательной системы. Нервная система и органы чувств. Выделительные органы и их значение для построения филогении ракообразных. Размножение и развитие. Науплиус и его строение. Другие формы личинок. Биология и распространение ракообразных.

Подклассы: Жаброногие, Максиллоподы, Остракоды, Высшие раки.

Лабораторная работа 5. Изучение ракообразных: жабронога, дафнии, циклопа, бокоплава, водяного ослика Тема 5.3. Подтип Хелицеровые Класс Мечехвосты. Главные особенности строения. Биология, размножение и развитие, распространение. Значение мечехвостов для понимания филогении. Класс Ракоскорпионы или Гигантские щитни. Особенности строения и развития, значение для понимания филогении членистоногих. Подтип Хелицеровые. Общая характеристика. Расчленение тела. Строение конечностей. Органы дыхания, пищеварения, выделения. Класс Eriphyodes. Особенности строения и развития. Класс Паукообразные. Расчленение тела и строение конечностей. Органы дыхания, их строение и происхождение. Особенности пищеварительной системы. Органы выделения. Кровеносная и нервная системы. Паутинные железы паука, их происхождение и значение. Половой аппарат. Размножение и развитие.

Деление на отряды, их характеристика и главные представители.

Лабораторная работа 6. Изучение внешнего строения представителей класса Паукообразные: скорпиона, паука, клеща.

Тема 5.4. Подтип Трахейнодышащие Характеристика подтипа. Класс Многоножки. Строение. Биология. Размножение.

Деление на подклассы, отличительные признаки. Значение. Ядовитые губоногие. Скрыточелюстные насекомые: классы Двухвостки, Пауроподы, Бессяжковые, Симфилы, Коллемболы. Особенности строения. Биология и развитие. Открыточелюстные насекомые: класс Насекомые. Внешняя морфология и расчленение тела. Конечности и их видоизменения в связи с образом жизни. Крылья, их строение и происхождение. Полет насекомых. Типы ротовых аппаратов в связи со способом питания. Внутреннее строение насекомых. Органы дыхания, приспособления, связанные с обитанием в воздушной среде. Особенности водного баланса. Жировое тело. Мальпигиевы сосуды. Хитин. Окраска насекомых и ее биологическое значение. Способы размножения и развития насекомых. Биологическое значение метаморфоза насекомых. Полный и неполный метаморфоз. Диморфизм и полиморфизм у насекомых. Общественные насекомые. Поведение. Деление на подклассы и отряды. Основные отряды насекомых с полным и неполным метаморфозом.

Лабораторная работа 7. Внешнее строение насекомых. Особенности питания и строения ротовых аппаратов, конечностей насекомых.

Тема 5.5. Класс Насекомые Подкласс Бескрылые насекомые. Отряды Щетинкохвостки и Чешуйницы. Морфологические признаки подтверждающие их примитивность. Ископаемый отряд Монура – древний более примитивный относительно современных бескрылых насекомых. Подкласс Птеригота. Инфракласс Древнекрылые. Гипотезы возникновения крыльев и полета у насекомых. Современные отряды насекомых: поденки и стрекозы. Изменение в жизненном цикле. Поденки – последняя степень эволюционного перехода к насекомым, не линяющим во взрослом состоянии. Особенности жилкования крыла стрекоз. Инфракласс Новокрылые. Отряд Протортоптера вымершие бегающие насекомые. Три эволюционные ветви современных насекомых: ортоптероидная (отряды – эмбиоптера, тараканы, богомолы, термиты, уховертки, палочники и прямокрылые); гемиптероидная (сеноеды, трипсы, клопы, пухоеды, вши); нейроптероидная (жесткокрылые, вислокрылки, сетчатокрылые, верблюдки; и перепончатокрылые, ручейники, бабочки, скорпионницы, двукрылые, блохи).

Лабораторная работа 8. Изучение внутреннего строения насекомых и их развития

РАЗДЕЛ 6. ВТОРИЧНОРОТЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Тема 6.1. Тип Иглокожие Особенности организации. Формирование вторичного рта. Основные признаки вторичноротых и их отличия от первичноротых. Общая характеристика типа иглокожих.

Особенности образования и функционирования вторичной полости тела. Амбулакральная система как характерная система иглокожих, ее функции и происхождение. Особенности нервной, кровеносной, псевдогемальной, пищеварительной и выделительной систем. Размножение и развитие иглокожих, основные личиночные формы. Деление на подтипы и классы, их характеристика и представители. Ископаемые иглокожие и их значение для геологии и филогении. Промысловые иглокожие.

Лабораторная работа 9. Изучение наружного строения различных представителей типа Иглокожие

РАЗДЕЛ 7. ЗООЛОГИЯ ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ. ТИП ХОРДОВЫЕ

Тема 7.1. Зоология позвоночных (хордовых) как завершающий раздел биологии Зоология позвоночных как раздел зоологической науки, изучающий только один тип животных – Хордовые. Причины выбора объекта и задачи. Методологические основы изучения зоологии позвоночных: палеонтологический метод, сравнительноанатомический, палеоэкологический, реконструкционный. Анатомические термины и понятия: оси рассечения животного, термины, указывающие на анатомическое положение.

История развития зоологии позвоночных в России: труды Бэра, Рулье, Северцова, Шмальгаузена. Разделы зоологии позвоночных: ихтиология, брахиология, герпетология, орнитология, териология. Современное состояние области знаний и направления развития современных зоологических исследований позвоночных.

Тема 7.2. План строения тела хордовых. Происхождение хордовых Неспецифические (билатеральность, вторичноротость, целомичность, метамерность) и специфические (дорсальная нервная трубка, хорда, внутренние жабры, вентральное расположение сердца, наличие хвостового отдела) признаки. Общий план строения тела хордовых. Происхождение хордовых. Место хордовых среди других типов животного царства. Признаки общие с некоторыми группами беспозвоночных животных: кольчатые черви, паукообразные, иглокожие. Современные доказательства происхождения хордовых от примитивных иглокожих. Реконструкционная схема происхождения хордовых.

Тема 7.3. Обзор низших хордовых. Бесчерепные.

Подтипы хордовых: позвоночные, бесчерепные, оболочники. Филогенетические связи выделяемые по схеме происхождения хордовых. Бесчерепные, примитивные специализированные хордовые. Ланцетник, особенности организации и биологии. Типичное для хордовых строение кровеносной и пищеварительной системы. Размножение и эмбриональное развитие ланцетника. Место бесчерепных в эволюции хордовых животных.

Лабораторная работа 1. Особенности внешнего и внутреннего строения бесчерепных. Развитие ланцетника.

Тема 7.4. Обзор низших хордовых. Оболочники.

Подтипы хордовых: позвоночные, бесчерепные, оболочники. Филогенетические связи выделяемые по схеме происхождения хордовых. Оболочники – группа примитивных специализированных позвоночных животных фильтраторов. Систематика оболочников: классы Асцидии, Аппендикулярии и Сальпы. Краткая характеристика организации представителей каждого класса. Особенности морфологии и физиологии оболочников, связанные со стратегией кормодобывания – фильтрацией. Чередование подвижной личиночной и сидячей взрослой стадии у оболочников, его биологическое значение. Сходство строения личинки оболочников с общей схемой строения хордового животного, как доказательство принадлежности туникат к типу Хордовых.

РАЗДЕЛ 8. ПОДТИП ПОЗВОНОЧНЫЕ

Тема 8.1. Общая характеристика подтипа Позвоночных. Скелет.

Особенности формы тела позвоночных как отражение адаптаций к средам обитания: водный и наземный тип строения тела. Покровы, эмбриональные источники и типы.

Кожа, общий план строения. Производные кожи, особенности строения и развития, примеры. Общий план строения скелетной системы позвоночных: осевой, мозговой скелеты и скелет конечностей и их поясов. Осевой скелет, основные отделы и эволюционная составляющая их развития. Строение позвонка, основные типы позвонков и их соединений. Череп, основные отделы: нейрокраниум, спланхнокраниум, дермокраниум. Платибазальный и тропибазальный череп. Висцеральный скелет и происхождение челюстей. Типы прикрепления челюстного аппарата к черепу: прото-, гио-, амфи- и аутостилия. Особенности мускулатуры первичноводных и наземных позвоночных.

Тема 8.2. Общая характеристика подтипа Позвоночных. Системы внутренних органов.

Системы внутренних органов позвоночных животных. Пищеварительная система, пути усложнения и интенсификации физиологических функций в связи с эволюцией основных групп позвоночных. Примеры морфологических структур, повышающих интенсивность пищеварения в различных классах. Кровеносная система позвоночных разных классов: камерность сердца, круги кровообращения, развитие сосудистой системы. Различия кроветворения и состава крови у позвоночных разных групп. Дыхательная система позвоночных: особенности жаберного и легочного дыхания, воздухоносные пути. Примеры интенсификации газообменых процессов у позвоночных различных классов. Выделительная и половая система позвоночных: коэволюционное развитие и особенности у представителей различных классов позвоночных.

Тема 8.3. Общая характеристика подтипа Позвоночных. Нервная система и органы Структура нервной системы позвоночных: головной и спиной мозг, периферическая и симпатическая нервные системы. Эволюция головного мозга позвоночных: развитие отделов и коры больших полушарий. Развитие мозжечка и сложность локомоторной функции у позвоночных. Головные нервы. Тонкая структура спинного мозга. Органы чувств позвоночных: особенности строения глаза, уха и обонятельных камер у представителей различных классов позвоночных животных.

Тема 8.4. Общая характеристика подтипа Позвоночных. Филогения позвоночных.

Связь организации позвоночных с главнейшими этапами их эволюции. Классификация и систематика подтипа. Анамнии и амниоты. Филогения позвоночных: родственные связи различных классов позвоночных животных.

РАЗДЕЛ 9. ПОДТИП БЕСЧЕЛЮСТНЫЕ

Тема 9.1. Происхождение и характеристика представителей раздела Бесчелюстных.

Организация представителей класса круглоротых (миног и миксин), как наиболее примитивных современных позвоночных: покровы, двигательная система, органы пищеварения и питания, органы дыхания и газообмена, органы выделения и водно-солевого равновесия, половая система и особенности размножения, нервная система и органы чувств, эндокринная система. Особенности поведения и образ жизни миног и миксин.

Особенности организации и биологии палеозойских Щитковых: классы Птероспидоморфы и Цефалопсидоморфы. Происхождение палеозойских Щитковых и их место в системе позвоночных.

Лабораторная работа 2. Внешние и внутреннее строение круглоротых.

Лабораторная работа 3. Коллоквиум «Низшие хордовые и позвоночные животные»

РАЗДЕЛ 10. НАДКЛАСС РЫБЫ Тема 10.1. Общая характеристика надкласса рыб.

Общая характеристика рыб, как первичноводных позвоночных животных. Форма тела рыб, ее связь с особенностями среды обитания и экологии видов. Гидродинамические особенности тела рыб и способы передвижения в водной среде. Кожные покровы и их производные. Типы чешуй: плакоидная, космоидная, ганоидная и элатмоидная. Эволюция чешуи рыб, происхождение различных типов. Парные и непарные плавники, особенности строения и локомоторных функций. Теории происхождения парных и непарных плавников.

Тема 10.2. Сравнительный морфо-анатомический анализ хрящевых и костных рыб.

Сравнительный морфо-анатомический анализ хрящевых и костных рыб: общие различия организации скелета. Череп хрящевых и костных рыб: соотношение нейрокраниума и дермокраниума, спланхнокраниум и степень окостенения. Осевой скелет хрящевых и костных рыб, типы позвонков и их развитие. Ребра, функции и анатомическое расположение. Типы плавников у хрящевых и костных рыб: трибазальный, стенобазальный и эврибазальный. Пояса конечностей: особенности организации в двух классах рыб.

Лабораторная работа 5. Скелет хрящевых рыб.

Лабораторная работа 7. Скелет костистой рыбы.

Тема 10.3. Сравнительный морфо-анатомический анализ хрящевых и костных рыб.

Органы пищеварения и питания хрящевых рыб: особенности органов захвата и механической обработки пищи, строение ротовой полости, особенности анатомии желудка и кишечника. Спиральный клапан и ректальная, биологическое значение. Печень, особенности строения и функций.

Органы пищеварения и питания костных рыб: разнообразие строение челюстного аппарата, первичные и вторичные челюсти, глоточные зубы, особенности строения желудка, пилорические выросты и роль в интенсификации пищеварения, соотношение длины кишечника костной рыбы и специализации питания.

Кровеносная система хрящевых рыб: примитивный план строения кровеносной системы, характерный для рыб, камерность сердца, отделы сердца, особенности организации сосудистой системы.

Кровеносная система костных рыб: отличия от кровеносной системы хрящевых рыб – камерность и отделы сердца, перемычка корней аорты, ассиметричное развитие сосудистой системы, своеобразие строения кровеносной системы у двоякодышащих рыб.

Тема 10.4. Сравнительный морфо-анатомический анализ хрящевых и костных рыб.

Система выделения хрящевых рыб: мезонефрические почки акулы, строение нефрона мочевыводящие пути, судьба Вольфова канала у самок и самцов. Особенности азотистого обмена у хрящевых рыб.

Система выделения костных рыб: особенности строения, мезонефрическая почка, особенности процесса выделения и регуляция водно-солевого обмена.

Полова система хрящевых рыб: строение семенников и яичников акулы, строение яиц акулы. Особенности размножения хрящевых рыб.

Полова система костных рыб: строение половых желез, соотношение половых и мочевых протоков, яйца костных рыб. Особенности размножения костных рыб. Явление реверсии пола.

Тема 10.5. Сравнительный морфо-анатомический анализ хрящевых и костных рыб.

Особенности организации нервной системы и органов чувств у хрящевых рыб: возрастание относительных размеров головного мозга и его отделов, развитие обонятельных долей, зрительных бугров, мозжечка. Усложнение по сравнению с круглоротыми органов чувств хрящевых рыб: органы обоняния, сейсмосенсорные органы, электрические органы, особенности строения глаза акулы, ближняя ориентация, монохроматное зрение.

Особенности организации нервной системы и органов чувств у костных рыб: усложнение по сравнению с хрящевыми рыбами организации нервной системы, перекрест зрительных нервов, сильно развитие мозжечка, органы обоняния и осязания, сейсмосенсорные органы, электрические органы, особенности строения глаза костной рыбы, ближняя ориентация, цветное зрение.

Лабораторная работа 4. Внешнее и внутреннее строение хрящевых рыб.

Лабораторная работа 6. Внешнее и внутреннее строение костистой рыбы.

Тема 10.6. Систематика надкласса. Пути эволюции рыб.

Систематика надкласса Рыб. Пути эволюции рыб и филогенетические связи различных таксономических групп.

Лабораторная работа 8. Определение рыб.

Тема 10.7. Распространение, многообразие и экология хрящевых и костных рыб.

Распространение хрящевых рыб, связь его с соленостью воды и температурным режимом; факторы, влияющие распространение и многообразие различных таксономических групп хрящевых рыб. Особенности экологии различных жизненных типов акуловых и скатовых рыб.

Космополитическое распространение костных рыб, связь распространения с параметрами водной среды и климатическими условиями районов обитания. Многообразие костных рыб как результат широкой радиации и адаптивности представителей этого класса позвоночных животных. Особенности экологии различных жизненных типов костных рыб.

Лабораторная работа 9. Многообразие, систематика и экология рыб (зоологический музей).

Тема 10.8. Особенности организации двоякодышащих и кистеперых рыб.

Особенности организации двоякодышащих и кистеперых рыб: блочная структура строения черепа, затаенное дыхание, морфо-физиологические особенности дыхательной системы. Место двоякодышащих и кистеперых рыб в филогении позвоночных.