Физиологические основы межорганизменных взаимодействий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт биологии, экологии, почвоведения, сельского и лесного хозяйства
(Биологический институт)
Утверждаю:
Директор Биологического института
_________________С.П. Кулижский
«_____»__________________2011 г.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕЖОРГАНИЗМЕННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
Рабочая программа дисциплины
Направление подготовки 020400 «Биология»
Магистерская программа 020400.68. «Зоология позвоночных»
Квалификация выпускника
Магистр
Форма обучения очная
Томск 2011
Одобрено кафедрой зоологии позвоночных и экологии
Протокол № ___ от «___» ___________ 2011 г.
Зав. кафедрой
Н.С. Москвитина
Рекомендовано методической комиссией Биологического института
Председатель методической комиссии ________________________
«______» ____________2011 г.
Рабочая
программа
по
курсу
«Физиологические
основы
межорганизменных
взаимодействий» составлена на основе требований Федерального государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению
подготовки 020400 «Биология», квалификация «магистр». Приказ Министерства
образования и науки № 100 от 04 февраля 2010 года.
Общий объем курса – 108 ч. Из них лекции – 8 ч., практические и семинарские занятия –
16 ч., самостоятельная работа студентов – 84 ч. Экзамен в первом семестре. Общая
трудоемкость курса 3 зач. ед.
Автор: Мошкин Михаил Павлович, д.б.н., профессор кафедры зоологии позвоночных и
экологии Томского госуниверситета
Рецензент: Москвитина Нина Сергеевна, д.б.н., профессор, зав. кафедрой зоологии
позвоночных и экологии Томского госуниверситета
2
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Физиологические основы межорганизменных
взаимодействий»
является
знакомство
магистрантов
с
мультидисциплинарными
исследованиями, которые направлены на вскрытие физиологических механизмов
межорганизменных взаимодействий, обеспечивающих устойчивое существование видов.
Развитие теоретических и прикладных аспектов современной экологии требует
обобщенного анализа этологических, зоологических, физиологических и популяционногенетических процессов как единой основы динамики и гомеостаза природных популяций
животных.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина «Физиологические основы межорганизменных взаимодействий»
является компонентом вариативной части профессионального цикла М.3 учебного плана
подготовки магистра по направлению подготовки 020400 «Биология». Для успешного
освоения курса магистрантам необходимы теоретические и практические знания,
полученные
в
ходе
освоения
таких
дисциплин
как
«Зоология
позвоночных»,
«Физиологическая экология животных», «Этология», «Генетика», «Экология и охрана
природы».
Освоение
дисциплины
«Физиологические
основы
межорганизменных
взаимодействий» необходимо для понимания физиологических основ структурной
организации
популяций
(демографической,
пространственно-этологической
и
генетической), роли стресса в колебаниях численности животных в оптимуме и пессимуме
видового ареала, а в конечном итоге – для понимания единой основы динамики и
гомеостаза популяций животных в естественной среде их обитания.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины «Физиологические основы межорганизменных взаимодействий»:
Выпускник
должен
обладать
следующими
общекультурными
(ОК)
компетенциями:
 способностью к творческому и системному мышлению (ОК- 1);
 способностью к инновационной деятельности (ОК- 2);
 способностью к адаптации и повышению своего научного и культурного уровня
(ОК-3);
3
 способностью проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на
себя
всю
полноту ответственности, способностью к поиску решений
в
нестандартных ситуациях (ОК-5);
 способностью
самостоятельно
приобретать
с
помощью
информационных
технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в
том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой
деятельности (ОК- 6);
Выпускник должен обладать следующими профессиональными (ПК)
компетенциями:
общепрофессиональными:
 понимать современные проблемы биологии и использовать фундаментальные
биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки
и решения новых задач (ПК-1);
 знать и использовать основные теории, концепции и принципы в избранной
области деятельности, способность к системному мышлению (ПК-2);
 самостоятельно
анализировать
фундаментальные
проблемы,
имеющуюся
ставить
задачу
информацию,
и
выполнять
выявляеть
полевые,
лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач по
специализации с использованием современной аппаратуры и вычислительных
средств, демонстрировать ответственность за качество работ и научную
достоверность результатов (ПК-3);
 демонстрировать знание основ учения о биосфере, понимание современных
биосферных процессов, способность к их системной оценке, способность
прогнозировать последствия реализации социально значимых проектов (ПК-5);
 творчески применять современные компьютерные технологии при сборе,
хранении, обработке, анализе и передаче биологической информации (ПК-6);
 профессионально оформлять, представлять и докладывать результаты
научно-исследовательских и производственно -технологических работ по
утвержденным формам (ПК-9).
 уметь
планировать
и
реализовывать
профессиональные
мероприятия
(в
соответствии с целями магистерской программы) (ПК-11);
 самостоятельно
использовать
современные
компьютерные
технологии
для
решения научно-исследовательских и производственно -технологических
задач профессиональной деятельности, для сбора и анализа биологической
информации (ПК-13);
4
 планировать и проводить мероприятия по оценке состояния и охране природной
среды в соответствии со специализацией (ПК-14);
 использовать знание нормативных документов, регламентирующих организацию и
методику
проведения
технологических
научно-исследовательских
биологических
работ
(в
и
соответствии
производственнос
целями
ООП
магистратуры ), способен руководить рабочим коллективом, обеспечивать меры
производственной безопасности (ПК-15);
 иметь навыки формирования учебного материала, чтения лекций, готовность к
преподаванию в высшей школе и руководству научно-исследовательскими
работами (НИР) студентов, уметь представлять учебный материал в устной,
письменной и графической форме для различных контингентов слушателей (ПК16).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:

основные категории и достижения популяционной физиологии;

физиологические
основы
структурной
организации
(демографической,
пространственно-этологической и генетической) популяций животных;

механизмы поведенческих стратегий размножения;

физиологические основы динамики популяций и паразит-хозяинных систем.
Уметь:
 выполнять некоторые эколого-физиологические тесты;
 анализировать и обобщать конкретные данные, характеризующие структурную
организацию природных популяций животных;
 представлять полученные знания в виде рефератов, докладов, презентаций.
Владеть

представлениями об основных понятиях популяционной физиологии, ее задачах
и проблемах;

неинвазивными методами оценки стресса и изучения этологической структуры
локальных поселений животных;

основными понятиями, значением и функциями невербальной коммуникации
людей;

анализом современной литературы, посвященной экологической физиологии,
популяционной экологии и генетике.
5
4. Структура и содержание дисциплины «Физиологические основы межорганизменных взаимодействий»
2
3
4
2
6
Самостоятельная
работа студента
Семинары
Лабораторные
занятия
Введение в популяционную экологию.
Физиологические основы формирования
популяционной демографии: созревание;
синхронизация репродуктивного статуса самцов и
самок (сезонные биоритмы; сигналы растений;
феромоны).
Пространственно-этологическая структура
популяции: физиологические механизмы
внутривидовой конкуренции; мечение и его
стоимость; индивидуализация запаховых меток.
Механизмы поведенческих стратегий размножения:
моногамии и полигамия; ранее или позднее половое
созревание; иммуно-физиологическая цена половых
демонстраций; размножение при инфекциях;
ассортативный выбор партнеров.
Практические
занятия
1
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
Лекции
Раздел
Дисциплины
Неделя семестра
№
п/п
Семестр
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.
Формы текущего
контроля
успеваемости
Форма
промежуточной
аттестации
6
2
2
10
индивидуальные
задания
2
2
8
индивидуальные
задания, рефераты
2
12
презентации,
коллоквиум
5
6
Физиологические основы динамики популяций и
паразит-хозяинных систем.
Невербальная коммуникация людей: основные
понятия, значение и функции.
ВСЕГО
2
8
7
16
8
10
контрольная работа
84
108
5. Образовательные технологии
При
осуществлении
курса
основы
«Физиологические
межорганизменных
взаимодействий» наряду с классическими технологиями обучения (лекции, семинары и
самостоятельная подготовка студентов) применяются и другие методы, включающие:
 лекции с использованием презентаций, иллюстрирующих основные представления
и понятия курса, что облегчает восприятие и понимание темы;
 индивидуальное
собеседование
с
преподавателем,
которое
позволяет
активизировать творческий потенциал обучающихся;
 часть лекционного материала и материалов семинарских занятий доступны через
сеть Интернет, режим доступа к которым сообщается лектором; подобное
самостоятельное обучение развивает способности к поиску магистрантами
требуемой информации в сети Интернет.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы магистрантов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
успеваемости, по итогам освоения дисциплины.
6.1. Примерная тематика рефератов и эссе:
-
сезонные ритмы генеративной функции: фотопериод, химические сигналы;
эндогенные годовые циклы;
-
феромоны, их химическая структура и основные эффекты;
-
физиологические основы доминирования – подчинения;
-
иммуно-нейроэндокринные взаимодействия как основа поведенческой защиты от
инфекций;
-
индивидуальная
изменчивость
и
возможность
селективных
изменений
физиологических свойств особей;
-
физиологические механизмы популяционных циклов грызунов.
6.2. Контрольные вопросы по курсу
1. Популяция как форма существования вида. Ее положение в общей иерархии
биосистем.
2. Структурная
организация
популяций:
демографическая
структура,
пространственно-этологическая структура, генетическая структура.
3. Исторические предпосылки становления популяционной физиологии.
4. Физиологические механизмы становления популяционной иерархии.
5. Маркирование территории и ее ресурсная стоимость.
8
6. Физиологические основы запаховой индивидуальности.
7. Физиологические механизмы полового созревания.
8. Сезонные ритмы как основа синхронизации репродуктивного состояния особей
противоположного пола у видов с сезонным размножением.
9. Физиологические эффекты минорных компоненты проростков кормовых
растений.
10. Половые феромоны – их биосинтез, секреция, восприятие и нейроэндокринная
реакция реципиента.
11. Нейрофизиологические основы формирования привязанности у моногамных
видов млекопитающих.
12. Физиологическая стоимость продуктивного успеха у видов с разными
поведенческими системами размножения.
13. Феномен массовой гибели самцов после гона, его физиологические механизмы
и адаптивная значимость.
14. Иммуно-физиологическая цена раннего вступления в размножение.
15. Физиологические механизмы экспрессии вторичных половых признаков.
16. Вторичные половые признаки и иммунитет.
17. Эндокринные и поведенческие эффекты паразитов.
18. Иммуно-физиологические механизмы, ограничивающие контакты здоровых и
инфицированных особей.
19. Физиологические основы ассортативного выбора брачного партнера.
20. Гены главного комплекса и ольфакторная привлекательность потенциальных
брачных партнеров.
21. Влияние иммуно-генетических различий матерей и зародышей на эндокринное
обеспечение беременности и последующее развитие потомков.
22. Стресс и колебания численности грызунов в оптимуме и пессимуме видового
ареала.
23. Факторы стресса в популяционном цикле у грызунов с сезонными миграциями
в места зимовки и размножения.
24. Неинвазивные методы оценки стрессированности и их роль в изучении
этологической структуры локальных поселений животных.
25. Взаимозависимость демографии и иммунитета в популяциях грызунов, как
фактор динамики эпидемической опасности природных очагов инфекций.
6.3. Итоговый контроль знаний – экзамен.
9
Образцы экзаменационных билетов:
Экзаменационный билет №1
1. Основные категории, объекты и методы популяционной физиологии.
2. Иммуно-физиологическая цена раннего вступления в размножение.
Экзаменационный билет №2
1. Физиологические механизмы становления популяционной иерархии.
2. Стресс и колебания численности грызунов в оптимуме и пессимуме
видового ареала.
Экзаменационный билет №3
1. Иммуно-физиологические
механизмы
ограничения
воспроизводства
инфицированных особей.
2. Половые
феромоны
–
их
биосинтез,
секреция,
восприятие
и
нейроэндокринная реакция реципиента.
Экзаменационный билет №4
1. Взаимосвязь демографии и иммунитета в популяциях грызунов как
фактор
динамики
эпидемической
активности
очагов
природных
инфекций.
2. Роль неинвазивных методов в изучении этологической структуры
популяций животных.
Экзаменационный билет №5
1. Физиологические основы запаховой индивидуальности.
2. Невербальная коммуникация у людей.
6.4. Самостоятельная работа студентов по темам:
 Структура популяций. Запаховая индивидуальность и ее физиологические основы.
 Как соотносятся вторичные половые признаки и иммунитет?
 Физиологические основы ассортативного выбора брачного партнера.
 Феномен массовой гибели самцов после гона, его физиологические механизмы и
адаптивная значимость.
 Иммуно-физиологические
механизмы,
ограничивающие
воспроизводство
инфицированных особей.
 Влияние иммуно-генетических различий матерей и зародышей на эндокринное
обеспечение беременности и развития потомков.
10
 Неинвазивные методы оценки стрессированности и их роль в изучении этологической
структуры локальных поселений животных.
7.
Учебно-методическое
и
информационное
обеспечение
дисциплины
«Физиологические основы межорганизменных взаимодействий»
Рекомендуемая литература
Основная:
Мошкин М.П.
Популяционная физиология и этология млекопитающих и птиц в
проектах РФФИ. Вестник РФФИ, 2000, № 3, с. 5-17.
Мошкин М.П., Герлинская Л.А., Евсиков В.И. Иммунная система и реализация
поведенческих стратегий размножения при паразитарных прессах. Журн. общей биол.,
2003, 64(1): 23-44.
Шилов И.А. Эколого-физиологические основы популяционных отношений
у
животных. 1977, М., Изд-во МГУ, 263 с.
Шилов И.А. Экология. 2001, М., Высшая школа, 512 с.
Дополнительная
Кроукрофт П. Артур, Билл и другие: Все о мышах. 1970 М., Мир, 158 с.
Науменко Е.В. О регуляции численности популяций у млекопитающих. В кн.:
Экологическая физиология животных. 1979, Л., Наука, Ч.1, 318-342.
Новиков С.И. Феромоны и размножение млекопитающих. 1988. Л., Наука, 170 с.
Сибирский экологический журнал. 1999, т.6, №1 (цикл статей, посвященных
популяционной экологии водяной полевки.
Carter C.S., DeVries A.C. and Getz L.L. Physiological substrates of mammalian monogamy:
The prairie vole model. Neirosci. Biobehav. Rev. 1995, 19, 303-314.
Blalock E. The immune system our sixth sense // The Immunologist. 1994. V.2. № 1. P.
8-15.
Bronson F.H. The reproductive ecology of the house mouse // Quarterly Rev. Biol. 1979. V.
54. P. 265-299.
Brown J.L., Eklund A. Kin recognition and the major histocompatibility complex: an
integrative review // Am .Nat. 1994. V. 143. P. 435-461.
Creel S., Creel N. M, Monfort S. L. Social stress and dominance // Nature. 1996. V. 379
№6562. P. 212.
Emerson S.B. Vertebrate secondary sexual characteristics – physiological vechanisms and
evolutionary patterns. Am. Nat. 2000. 156(1), 84-91.
11
Hamilton W.D., Zuk M. Heritable true fitness and bright birds: a role for parasites // Science.
1982. V. 218. P. 384-387.
Hart B.L. Behavioural defense against parasites: interaction with parasite invasiveness //
Parasitology. 1994. V. 109. Suppl. P. 139-151.
Lochmiller R.L., Deerenberg Ch. Trade-offs in evolutionary immunology: just what is the
cost of immunity // Oikos. 2000. V. 88. P. 87-98.
Loehle C. Social barriers to pathogen transmission in wild animal populations // Ecology.
1995. V. 76. P. 326-335.
Ober C. HLA and pregnancy: the paradox of the fetal allograft // Am. J. Hum. Genet. 1998.
62. P. 1-5.
Penn D.J., Potts W.K. Chemical signals and parasite-mediated sexual selection // Trends
Ecol. Evol. 1998a. V. 13. P. 391-396.
Pfaus J.G. Neurobiology of sexual behavior. Current Opinion in Neurobiology. 1999, 9(6),
751-758.
Singh P.B. Chemosensation and genetic individuality. Reproduction, 2001, 121, 529-539.
von Schantz T., Bensch S., Grahn M., Hasselquist D., Wittzel H. Good genes, oxidative
stress and condition-dependent sexual signals // Proc. R. Soc. Lond. B. 1999. V. 266. P. 1-12.
Zuk M., McKean K.A. Sex differences in parasite infections: patterns and processes // Int. J.
Parasitol. 1996. V. 26. P. 1009-1023.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Обучение
по
дисциплине
«Физиологические
основы
межорганизменных
взаимодействий» осуществляется в 037 аудитории главного учебного корпуса ТГУ,
оснащенной мультимедиакомплексом.
12
ЛИСТ ПЕРЕУТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
Дата
№ протокола кафедрального
заседания
Подпись зав. кафедрой
13