Учебное пособие: Биология

. Соматосенсорная система. Кожная рецепция. Проприоцептивная чувствительность.

. Обонятельная система. Строение и функции обонятельного аппарата.

. Вкусовая система. Строение и функции вкусовой системы.

 Интегративная деятельность мозга

. Условный рефлекс и механизмы его образования. Методы выработки условных рефлексов. Виды условных рефлексов. Виды торможения условных рефлексов. Динамика основных нервных процессов. Типы высшей нервной деятельности. Безусловные рефлексы и инстинкты. Классификация безусловных рефлексов и инстинктов.

 Физиологические механизмы памяти. Кратковременная и долгосрочная память.

. Физиологические механизмы эмоций. Стадии развития эмоций.

. Сон и гипноз. Механизмы сна. Стадии сна. Сновидения. Гипнотический сон.

. Мышление, интеллект.

. Вторая сигнальная система. Речь.

. Функциональная межполушарная асимметрия мозга и ее эволюция.

ЛИТЕРАТУРА

1. Физиология человека и животных. /Под. ред. Когана А.Б. - М.: Высшая школа, 1984.- T. 1 - 360 c., T. 2 - 288 c.

2.  Физиология человека. /Под ред. Покровского В.М. - М.: Медицина, 1997.- T. 1 - 448 c., T. 2 - 368 c.

3. Основы физиологии человека. /Под ред. Ткаченко Б.И. - СПб.: Изд-во “Международный фонд истории науки”, 1994.
 – Т . 1 - 567 с., Т. 2 - 412 с., Т. 3 - 474 с.

4 Физиология человека и животных. /Под ред. Ноздрачева А.Д. - СПб.: Наука, 1998. - 345 с.

 5. Физиология человека. /Под ред. Шмидта Р., Тевс Г. - М.: Мир, 1984. - Т. 1 - 556 с., 1985. - Т. 2 - 240 с., 1986. – Т. 3 - 288 c., Т. 4 - 312 с.

6. .Косицкий Г.И. Физиология человека. - М.: Медицина, 1985. - 635 с.

ПРОГРАММА

вступительного экзамена для магистерской программы «Экология»

Краткая история становления и развития экологии.Значение работ А. Гумбольта. Ч. Дарвина, В.В. Докучаева в становлении экологии. К.Ф. Рулье, Н.А. Северцов – основоположники отечественной экологии. Обособление экологии как самостоятельной науки: экологические воззрения Э. Геккеля – изучение взаимоотношений организмов как представителей конкретных видов с окружающей средой.

Изучение надорганизменных биологических систем. Формирование концепции биоценозов (К. Мебиус, С. Форбс) и их динамичности (Ф. Клементс). Выделение направления популяционной экологии (Ч. Элтон). Развитие идей об экосистеме (А. Тенсли) и биогеоценозе (В.Н. Сукачев) как целостных системах.

Возникновение энергетического аспекта в изучении взаимоотношений между трофическими уровнями (В.В. Станчинский, Р. Линдеман). Зарождение теоретической экологии – применение метематических моделей межпопуляционных взаимоотношений (Л. Лотка, В. Вольтерра). Внедрение экспериментальных методов (Г.Ф. Гаузе).

Предмет и задачи современной экологии. Уровни организации жизни как отражение ее дискретности. Отдельный организм – особь – элементарная единица в экологии (В.Д. Федоров). Роль организма как структурно-функциональной подсистемы популяции. Надорганизменные биологические системы – популяции и биоценозы (сообщества). Функции популяции как формы существования вида и составной части биоценоза.

Экосистема – биокосная система: ее функции, обеспечивающие глобальный круговорот веществ в биосфере. Типы интеграции структуры природы (И.И. Шмальгаузен, С.С. Шварц, Б.Г. Иоганзен, Р.С. Вольскис, М.И. Гладышев).

Основные подходы в современной экологии – популяционный и экосистемный и соответствующие задачи. Экология как междисциплинарная область знаний и как мировоззрение организации человеческой деятельности в условиях жесткого экологического императива (Ю. Одум, М.С. Гиляров, В.Д. Федоров, И.А. Шилов, А.М. Гиляров, Н.Н. Моисеев, М. Бигон и др.).

Разделы экологии. Разные точки зрения на структуру экологии.

Методы экологии. Системный подход. Понятие о системе, ее элементах, структуре, свойствах. Мониторинг – интегральная оценка качества среды на основе системного подхода. Биомониторинг, биоиндикация. Микрокосмы – искусственные частично замкнутые и самоподдерживающиеся многовидовые системы, предназначенные для изучения влияния факторов среды на сообщества.

Методы контроля воздействия хозяйственной деятельности на экосистемы: экологический мониторинг; экологическая аттестация и паспортизация хозяйственных объектов, природно-производствненных комплексов, территорий; экологическая экспертиза.

Экология особи

Организм – дискретная самовоспроизводящаяся структура. Унитарные и модулярные организмы. Ценоорганизмы – многовидовые системы организменного ранга (И.П. Лаптев). Арена жизни. Среда обитания (среда жизни), экологический фактор, ресурс, условия жизни. Классификация экологических факторов. Ареал, биотоп, стация. Распределение особей в пределах ареала: репродукционный и трофический ареал, миграционные пути.

Общие принципы адаптации организмов. Основные понятия: адаптация генетическая и негенетическая, гомеостаз, акклимация, акклиматизация, приспособленность. Пределы адаптивных возможностей организмов – экологическая валентность вида. Эври- и стенобионтные виды. Диапазон переносимых колебаний факторов на клеточно-тканевом, организменном и популяционном уровнях.

Общие закономерности воздействия факторов среды на организмы и их ответные реакции: зоны оптимума, нормы и пессимума. Относительность величины зоны оптимума. Энергозатраты на адаптацию. Механизмы приспособления различных уровней структурной иерархии – сообщество, популяция, организм, фенотип, генотип – к среде обитания. Адаптация биосистемы как процесс подгонки оптимумов под изменившиеся условия среды (Э. Лекявичюс).

Лимитирующие факторы. “Закон минимума” Ю. Либиха. “Закон” толерантности В. Шелфорда. Фундаментальные перестройки морфологии и физиологии в эволюции различных таксонов животных и растений как адаптация к лимитирующим факторам.

Комплексное воздействие факторов. Принципы смены местообитаний. Правило предварения. Принципы экологической классификации организмов. Экоморфа (жизненная форма) как система эколого-морфологической адаптации организменного уровня.

Солнечное излучение и его составляющие. Экологические характеристики ультрафиолетовой, инфракрасной радиации и видимого света. Альбедо – мера отраженного излучения и причины, определяющие его величину. Значение компонентов видимого света в жизнедеятельности животных и растений. Ритмы солнечной активности и ритмы биологических явлений в биосфере (А.Л. Чижевский, Л.С. Берг, А.А. Максимов и др.).

Температура и организмы. Принципы классификации организмов. Пойкило- и гомойотермы, эндо- и эктотермы. Характеристика гомойотермии. Влияние температуры на развитие: активные температуры, сумма эффективных температур, температурный коэффициент Q10, термопериодизм, формообразование. Механизмы терморегуляции. Пути теплоотдачи. Противоточные теплообменники. Химическая терморегуляция: источники дополнительного тепла; географическая и эволюционная изменчивость.

Вода и организмы. Биологическое значение воды. Классификация организмов по их потребностям в воде. Адаптация растений и животных к содержанию воды в среде. Обеспеченность местообитаний животных водой и формы выделения продуктов белкового обмена.

Совместное действие температуры и влажности. Гигро- и климограммы, биоклимограммы. Гидротермический коэффициент и ареалы распространения организмов.

Эдафические факторы. Особенности почвы как среды обитания организмов. Причины многообразия организмов в почве. Экологичес­кие группы организмов почвы и их роль в почвообразовании.

Адаптивные биологические ритмы. Биологические часы и их

проявление в живой природе. Механизмы регуляции циркадных и цирканных ритмов. Фотопериодическая реакция живых организмов.

Антропогенные факторы. Основные формы воздействий человека на природу.

Экология популяций

Разные точки зрения на сущность понятия "популяция" в экологии и генетике. Популя­ция как “панмиктическая единица”, “хорологическая единица”, “структурно-организационная единица”. Типы популяций по их способности к самовоспроизведению и их роль в эволюции вида: перманентная и темпоральная популяции (Г.Х. Шапошников). Частные случаи перманентной популяции: независимые, полузависимые (В.Н. Беклемишев). Частные случаи темпоральной популяции – псевдопопуляция, зависимая и временная популяция (В.Н. Беклемишев). Типы популяций по способу размножения – панмиктические, клональные, клонально-панмиктические. Популяции растений.

Статические характеристики популяции: численность, плотность, структура (возрастная, половая, пространственная, этологическая). Типы распределения особей в пространстве и статистические методы их распознавания. Типы использования территории. 1. Интенсивный тип. Оседлые животные. Участки обитания и их типы. Формы "индивидуализации" территории. Механизмы интеграции особей. 2. Экстенсивный тип. Кочевые живот­ные (номадные). Преимущества группового образа жизни. Механизмы, определяю­щие пространственную структуру стада (стаи).

Этологическая структура. Доминирование и иерар­хия оседлых видов. Ранговые физиологические отличия. Иерархия в стадах и стаях. Внутристадные группировки - структурная основа управляемости стада. Физиологические механизмы формирования и поддержания структуры взаимоотношений в популяции. Типы соотношений пространственной и этологической структуры популяций позвоночных животных (И.А. Шилов). Эффект группы. Массовый эффект.

Половая структура. Первичное, вторичное и третичное соотношение полов. Экологические различия полов.

Возрастная структура. Причины, определяющие возрастной состав популяции. Возрастная структура популяций животных, способы ее выражения. Экологические различия возрастных групп.

Структура фитопопуляций. Особи – структурные единицы фитопопуляций. Особь унитарных организмов – генет, модулярных организмов-рамет. Многообразие форм и свойств особей в популяциях. Основные категории структуры фитопопуляций. Генетическая, возрастная, размерная, половая. Виталитет. Популяционная структура видов растений.

Динамические характеристики популяции: рождаемость, смертность, иммиграция, скорость роста популяции. Типы кривых выживания – распределение смертности по возрастам. Когортные таблицы выживания для популяций с неперекрывающимися и перекрывающимися поколениями. Статические таблицы выживания. Возрастная таблица плодовитости. Расчет ожидаемой продолжительности жизни.

Типы роста популяций. Условия экспоненциального и логистического (S-образного) роста численности. Предельная численность, емкость среды, сопротивление среды.

Типы экологических стратегий. K- и r-стратегии. Система эколого-ценотических стратегий растений (система Раменского-Грайма). Жизненность.

Динамика численности популяций. Факторы динамики: модифицирующие и регулирующие. Биоценотические и внутривидовые регуляторные механизмы. Территориальное поведение и иерархическая структура популяций – механизмы авторегуляции. Способы регуляции численности в зависимости от положения организмов в пищевой цепи. Регуляционизм и стохастизм. Способы регулирования численности через зависимые от плотности факторы – рождаемость и смертность. Реагирование растений на повышение плотности популяции. Правило Сукачёва и результаты его экспериментальной проверки. Типы динамики численности. Популяционные волны (волны жизни) и их значение. Общие принципы регуляции численности организмов.

Экология сообществ

Сообщество. Биоценотические постулаты В. Тишлера (Н.В. Реймерс). Правило замещения, или дублирования. Различные взгляды на природу сообществ: выделение сообществ, соотношение дискретности и континуальности. Экоклин.

Структура сообщества. Видовая структура. Причины, влияющие на видовое разнообразие и его показатели. Соотношение числа видов и их численности. Экологическая структура: соотношение экологических групп, жизненных форм. Пространственная структура: ярусное и мозаичное сложение.

Устойчивость сообществ. Связь между сложностью сообщества и его устойчивостью. Хрупкость сложных сообществ, развивающихся в стабильных средах.

Отношения организмов в биоценозах. Трофические, топические, форические и фабрические связи. Отношения хищник-жертва. Функциональная и численная реакция хищника на возрастание количества жертвы. Колебания системы хищник-жертва. Коэволюция хищника и жертвы

Конкуренция. Эксплуатация и интерференция (Т. Парк). Лабораторные опыты с простейшими, микроорганизмами и насекомыми. Принципы конкурентного исключения (закон Гаузе) и его современная трактовка. Сосуществование видов.

Мутуализм. Примеры мутуализма среди животных и животных с растениями. Другие формы межвидовых взаимоотношений: паразитизм, синойкия, комменсализм, аменсализм.

Экологические ниши. Направления развития концепции экологических ниш (Гринелл, Элтон, Хатчинсон, Гаузе). Многомерная ниша Хатчинсона. Перекрывание ниш. Одномерные иерархические ниши (Е.И. Хлебосолов). Экологические викариаты.

Концепция экосистемы. Структурные элементы и процессы, обеспечивающие функционирование экосистемы. Петли обратных связей. Среда на входе и среда на выходе. Проблема проведения границ экосистемы. Экотон. Краевой эффект.

Биогеоценоз. Структура, связи, границы. Биогеогоризонты, ярусы, парцеллы, консорции в биогеоценотических системах. Сходство и различие экосистемы и биогеоценоза.

Энергетика экосистемы. Функциональный состав сообщества. Пищевые цепи, их типы. Трофические уровни. Передача энергии в экосистеме. Законы термодинамики, лежащие в основе функционирования экосистем. Энтропия экосистемы. Экологическая эффективность. Биологический круговорот веществ. Биологическая продуктивность. Первичная и вторичная продукции сообщества. Экологические пирамиды.

Водные экосистемы. Вода как среда жизни. Экологическая зональность морских и пресных водоемов (на примере озера). Свойства воды – теплоемкость, теплопроводность, плотность, соленость и другие – и приспособление к ним живых организмов. Причины ограниченности эволюции теплокровности у водных животных. Экологические группы организмов населения водоемов. Трофическая структура водных биогеоценозов.

Особенности наземных и водных экосистем. Роль высших и низших растений, соотношение продукции и биомассы животных и растений, разнообразие видов организмов, световой режим, типы пищевых цепей, градиент давления.

Почва – среда, промежуточная между наземной и водной. Ее роль в эволюции животного мира (М.С. Гиляров). Трофическая структура почвенных экосистем.

Биомная классификация экосистем Земли. Разнообразие и состояние биомов суши в России.

Сельскохозяйственные экосистемы, или аргоэкосистемы (АгрЭС). Отличие и сходство агробиоценоза и естественного биогеоценоза. Энергетический бюджет системы. Человеческая деятельность – дополнительный суровый фактор естественного отбора для комплексов организмов, заселяющих посевы культурных растений. Пути приспособлений беспозвоночных животных к смене сельскохозяйственных культур (М.С. Гиляров). Главные модули самоорганизации в АгрЭС (Б.М. Миркин).

Динамика экосистем. Циклические изменения сообществ – флюктуации (суточные, сезонные, многолетние). Сукцессии. Аутогенные и аллогенные сукцессии. Эндо- и сингенез. Первичные и вторичные сукцессии. Этапы развития сукцессий – сериальные стадии. Формирование климаксового сообщества. Общие закономерности сукцессий. Устойчивость и стабильность экосистем. Интегральная оценка уязвимости экосистем суши Российской Федерации.

 Учение о биосфере

Понятие "биосфера" и роль в его формировании Ж.-Б. Ламарка, Э. Зюсса, В.И. Вернадского.Учение В.И. Вернадского (1863-1945) о биосфере. Определение понятия, границы биосферы. Оболочки (геосферы) Земли, охватывае­мые биосферой: атмосфера, гидросфера, земная кора (литосфера), их особенности. “Область былых биосфер”.

Структура (компоненты) биосферы. Живое вещество. Биогеохи­мические функции живого вещества. Соотношение понятий "биосфера", "биогеосфера", "биогеоценотический покров", "фитогеосфера", "пленка жизни".

          Эволюция биосферы. Идеи В.И. Вернадского о переходе биосферы в ноосферу. Идеалис­тические представления Ле Руа и Теяр-де-Шардена. Свойства ноо­сферы.

 . Охрана природы

Теоретические основы охраны природы. Определение понятия "охрана природы", развитие форм охраны, аспекты. Классификация природных ресурсов.Краткая история развития охраны природы

          Природоохранные действия до н.э., в XI-XVII вв., 1805-1917 г.Зарождение природоохранного движения в России. Подходы к охране природы. Роль ученых в становлении движения: И.П. Бородин, В.В. До­кучаев. Г.А. Кожевников, А.П. Семёнов-Тян-Шанский. Создание Государственного комитета по охране природы.

Первые декреты Советской власти по охране природы и первые запо­ведники. Охрана природы в годы НЭП (1925-1929). Упадок эстетического подхода к охране природы. Развитие ути­литарных установок в использовании природных ресурсов. Работа по звероводству и акклиматизации новых видов животных: Б.М.Житков, П.А.Мантейфель, Н.П.Лавров. Краеведческое движение. Организация ВООП.

Развитее исследований в области экологии сообществ. Роль В.В. Станчинского в развитии биоценологии.

Охрана природа в годы первых пятилеток. Развитие тезиса о великом преобразовании природы. Борьба ученых за спасение заповедников как центров экологических исследований.

Расцвет теоретической экологии - Станчинский, Сукачев, Бекле­мишев, Алехин, Троицкий, Северцов, Кашкаров, Зернов, Шалыт. Кризис в экологии. Разгром школы В.В. Станчинского в Аскании-Нова.

Охрана природы без экологии – лысенковщина. Усиление нажима на охраняемые природные территории, вмеша­тельство в природные процессы заповедников. Ученые-борцы за охрану природы (Б.Е. Райков, Г.А. Кожевников, В.Н. Макаров, М.М.Завадовский, А.Н.Формозов и др.).

Современное социально-экономическое развитие и состояние окружающей среды. Причины грядущего экологического кризиса. Необходимость стратегии совместного выживания цивилизации и биосферы – коэволюции (Н.Н. Моисеев). Переход мирового сообщества и каждого государства к устойчивому развитию. “Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию”.

Использование человеком территории планеты. Категории ООПТ (особо охраняемых природных территорий) по международной и отечественной классификации. Их назначение, степень заповедности режима, научное и практическое значение. Биосферные заповедники. Регуляция антропогенных нагрузок в ООПТ. Проблемы ООПТ в России.

Генофонд живой природы. Характеристика видового разнообразия флоры и фауны России. Причины обеднения и вымирания видов флоры и фауны. Отрицательные последствия уменьшения численности организмов. Пути сохранения разнообразия живого планеты.

Стратегия сохранения редких видов России. Цель и объекты стратегии. Биологические основы сохранения редких видов. Красная и Белая книги РФ. Красная книга и Черный список МСОП. Первый национальный доклад РФ “Сохранение биологического разнообразия”.

Биологическое загрязнение и его последствия. Загрязнение биоты. Инвазионные виды растений и животных территории России.

Экологизация землепользования. Земельные ресурсы мира и страны. Категории земель и их распределение по природным зонам. Основ­ные причины, вызывающие деградацию почвы. Предотвращение загрязне­ния окружающей среды в сельскохозяйственном производстве: пестици­ды, минеральные удобрения. Экологическая альтернатива в земледелии.

Лесной покров Земли. Лесной фонд континентов и стран. Природ­ные свойства лесов. Группы лесов. Территориальная неравномерность размещения лесов в стране, проблемы лесопользования и лесоразведения в России.

Нелесные растительные комплексы: степи, луга, городские и пригородные зеленые насаждения. Редкие и исчезающие виды растений. Комплекс охранных мероприятий.

Болота - экологические резерваты природы. Водно-болотные угодья России, охраняемые Рамсарской конвенцией.

Атмосфера воздуха. Природные и антропогенные источники загрязнений, состав загрязнителей. Состояние атмосферного воздуха в городах Российской Федерации. Типы смогов. Теногенное влияние на озоновый слой. Новая теория образования “озоновых дыр”. Мероприятия по охране воздушной среды.

Водные ресурсы Земли и страны. Статические и возобновимые водные ресурсы. Истощение, засорение и загрязнение вод. Природные и антропогенные источники загрязнения вод и влияние загрязнения вод на состояние гидробионтов. Качество питьевой воды и здоровье населения. Меры охраны водных ресурсов и питьевых вод.

Энергетика и охрана окружающей среды. Виды энергетических ресурсов. Гидро- и теплоэнергетика, воздействие на окружающую среду. Атомная энергетика с экологических позиций. Современные тенденции развития энергетики. Коммерческие и некоммерческие источники первичной энергии. Парниковый эффект и глобальное изменение климата. Многообразие энергетики будущего.

Проблемы экологии и охраны природы Ростовской области. Характеристика природных ресурсов. ООПТ области. Степной заповедник “Ростовский”. Донское постоянное запретное рыбное пространство. Эколого-географические проблемы Азовского моря. Памятники природы с разным режимом использования. Меры по оптимизации природопользования в области.

Проблема экологически устойчивого развития биосферы. Монито­ринг природной среды и возобновимых природных ресурсов. Категории мониторинга. Критерии для определения приоритетов при организации мониторинга. Всемирная стратегия охраны природы. Стратегия выхода Российской Федерации из экологического кризиса.

Современная система управления природопользованием и охраной окружающей среды. Структура Федеральных и региональных органов управления. Природоохранное законодательство. Общественное эколого-природоохранное движение в стране и мире. Международное сотрудничество в области охраны природной среды. Объекты Всемирного наследия. Периодические экологические издания.

ЛИТЕРАТУРА

основная:

1. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции, сообщества. - М.: Мир, 1989. Т.1 – 667 с., Т.2. – 477 с.

2. Гиляров A.M. Популяционная экология. - М.: МГУ, 1990. – 191 с.

3. Одум Ю. Экология. - М.: Мир, 1986., Т.1. – 328 с., Т.2. – 376 с.

4. Чернова Н.М., Былова A.M. Экология. - М.: Просвещение, 1988. - 272 с.

5. Михеев А.В., Галушин В.М. и др. Охрана природа. - М.: Просвещение, 1987. – 256 с.

6. Шилов И.А. Экология. М.: - Высшая школа, 1997. – 512 с.

дополнительная:

1.  Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек – Экономика – Биота – Среда. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 566 с.

2.  Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Экология. - М.: ПРИОР, 2000. – 304 с.

3.  Реймерс Н.Ф. Надежды на выживание человечества: Концептуальная экология. - М.: Россия молодая – Экология, 1992. – 367 с.

4.  Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. – М.: МГУ, 1980. – 464 с.