Популяционная физиология

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Утверждаю
Директор Биологического института
_________________________________
«_____»_ _____________________2009 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ДИСЦИПЛИНЫ
«ПОПУЛЯЦИОННАЯ ФИЗИОЛОГИЯ»
Направление 020201 «Биология»
Магистерская программа 510603 «Зоология позвоночных»
Статус дисциплины: 992 СДМ
(федеральный компонент)
Томск – 2009
Одобрено кафедрой _зоологии позвоночных и экологии
Протокол № 62 от «12» февраля 2009 г.
Зав. кафедрой ____________________
_Н.С.Москвитина__
Рекомендовано методической комиссией Биологического института
Председатель методической комиссии
М.В. Олонова
«______» ____________2009 г.
Рабочая программа по курсу «Популяционная физиология» составлена на основе
требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования по направлению (020201 – биология), утвержденного 10 марта 2000 г.
Общий объем курса 100 ч., из них – лекционные 36 ч., самостоятельная работа студентов
– 64 ч. Экзамен в первом семестре. Общая трудоемкость курса 2,7 зач. ед.
Составители: д.б.н., профессор М.П.Мошкин
Рецензент: д.б.н., профессор Н.С.Москвитина
1. Организационно-методический раздел
1.1. Популяционная физиология
Лекционный курс относится к естественно-научным дисциплинам.
1.2. Популяционная физиология предназначена для студентов, изучающих физиологию
и экологию животных.
Основной целью данной дисциплины является знакомство студентов с
мультидисциплинарными исследованиями, которые направлены на вскрытие
физиологических механизмов межорганизменных взаимодействий, обеспечивающих
устойчивое существование видов.
Для достижение данной цели читается 20 ч лекционный курс, проводится 3 семинара и 2
практические работы на базе Лаборатории экологической физиологии ИСиЭЖ СО РАН, а
также около 6 часов отводится на самостоятельную работу студентов.
1.3. По окончанию курса студент должен:
- иметь представление о физиологических основах формирования демографической,
пространственно-этологической и генетической структур популяций животных;
- знать основные категории популяционной экологии;
- выполнять некоторые эколого-физиологические тесты, а также научится
анализировать современную литературы, посвященную экологической физиологии,
популяционной экологии и генетике.
1.4. Итоговый контроль – экзамен
Текущий контроль – семинары; самостоятельная подготовка докладов.
2. Содержание дисциплины
2.1. Популяционная физиология является оригинальным лекционным курсом. Его
основной целью является наполнение содержанием общих представлений об
адаптивном реагировании популяций на основе интеграции поведенческих и
физиологических реакций отдельных особей. В последние годы публикуется
значительное количество работ, отражающих участие физиологических механизмов в
формировании демографической, пространственно-этологической и генетической
структур популяций. Эти сведения рассредоточены по научным журналам разного
профиля. Вместе с тем, развитие теоретических и прикладных аспектов современной
экологии нуждается в обобщенном рассмотрении этологических, зоологических,
физиологических и популяционно-генетических процессов как единой основы
динамики и гомеостаза природных популяций животных.
2.2. Тематический план курса
Наименование разделов и тем
Введение в популяционную
экологию
Физиологические основы
формирования популяционной
демографии:
- созревание;
- синхронизация репродуктивного статуса самцов и самок
(сезонные биоритмы; сигналы
растений; феромоны)
2
Количество часов
СемиЛаборатор- Самосто- Всего
нары
ные
ятельная часов
работы
работа
2
4
2
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
4
2
2
2
10
6
2
2
2
12
Физиологические механизмы
популяционной динамики
4
2
2
8
20
2
10
6
2
40
Лекции
Итоговый семинар (экзамен)
Итого по курсу
8
4
2.3 . Содержание отдельных разделов и тем
-
-
Введение в популяционную экологию. Популяция как форма существования
вида. Ее положение в общей иерархии биосистем. Структурная организация
популяций: демографическая структура,
пространственно-этологическая
структура, генетическая структура. Исторические предпосылки становления
популяционной физиологии. Объекты и методы популяционной физиологии.
Практические перспективы.
Физиологические основы формирования популяционной демографии.
Основные механизмы полового созревания. Синхронизация репродуктивного
состояния особей противоположного пола у видов с сезонным размножением. Роль
-
-
минорных компонентов растений в координации размножения травоядных
животных и сроков вегетации. Половые феромоны – их биосинтез, секреция,
восприятие и нейроэндокринная реакция реципиента.
Механизмы поведенческих стратегий размножения. Нейрофизиологические
основы формирования привязанности у моногамных видов млекопитающих.
Феномен массовой гибели самцов после гона, его физиологические механизмы и
адаптивная значимость. Иммуно-физиологическая цена раннего вступления в
размножение. Вторичные половые признаки и иммунитет. Иммунофизиологические механизмы, ограничивающие воспроизводство инфицированных
особей. Влияние иммуно-генетических различий матерей и зародышей на
эндокринное обеспечение беременности и развитие потомков.
Физиологические механизмы популяционной динамики. Стресс и колебания
численности грызунов в оптимуме и пессимуме видового ареала. Факторы стресса
в популяционном цикле у грызунов с сезонными миграциями в места зимовки и
размножения. Взаимозависимость демографии и иммунитета в популяциях
грызунов, как фактор динамики эпидемической опасности природных очагов
инфекций.
2.4. Вопросы и задания для самостоятельной работы:
- 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.
3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
3.3. Экзаменационные вопросы:
- Популяция как форма существования вида. Ее положение в общей иерархии
биосистем
- Структурная
организация
популяций:
демографическая
структура,
пространственно-этологическая структура, генетическая структура
- Исторические предпосылки становления популяционной физиологии
- Физиологические механизмы становления популяционной иерархии
- Маркирование территории и ее ресурсная стоимость
- Физиологические основы запаховой индивидуальности
- Физиологические механизмы полового созревания
- Сезонные ритмы как основа синхронизации репродуктивного состояния особей
противоположного пола у видов с сезонным размножением
- Физиологические эффекты минорных компоненты проростков кормовых растений
- Половые феромоны – их биосинтез, секреция, восприятие и нейроэндокринная
реакция реципиента
- Нейрофизиологические основы формирования привязанности у моногамных видов
млекопитающих
- Физиологическая стоимость продуктивного успеха у видов с разными
поведенческими системами размножения
- Феномен массовой гибели самцов после гона, его физиологические механизмы и
адаптивная значимость
-
Иммуно-физиологическая цена раннего вступления в размножение
Физиологические механизмы экспрессии вторичных половых признаков
Вторичные половые признаки и иммунитет
Эндокринные и поведенческие эффекты паразитов
Иммуно-физиологические механизмы, ограничивающие контакты здоровых и
инфицированных особей
Физиологические основы ассортативного выбора брачного партнера
Гены главного комплекса и ольфакторная привлекательность потенциальных
брачных партнеров
Влияние иммуно-генетических различий матерей и зародышей на эндокринное
обеспечение беременности и последующее развитие потомков
Стресс и колебания численности грызунов в оптимуме и пессимуме видового
ареала
Факторы стресса в популяционном цикле у грызунов с сезонными миграциями в
места зимовки и размножения
Неинвазивные методы оценки стрессированности и их роль в изучении
этологической структуры локальных поселений животных
Взаимозависимость демографии и иммунитета в популяциях грызунов, как фактор
динамики эпидемической опасности природных очагов инфекций.
3.4. Литература:
Кроукрофт П. Артур, Билл и другие: Все о мышах. 1970 М., Мир, 158 с.
М.П. Мошкин 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
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,
популяционной экологии водяной полевки.
№1
(цикл
статей,
посвященных
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.
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.
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), 751758.
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.
ЛИСТ ПЕРЕУТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
Дата
14.09.2009
№ протокола
кафедрального заседания
72
Подпись зав. кафедрой