Программа дисциплины

«БИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ЭКОЛОГИИ»

II. Содержание курса

Тема I. Наука биология. Общие положения:

Раздел 1. Биология, этапы развития, методы исследования. Биология - комплексная наука о живой природе, её место в образовании и жизни человека, роль в формировании современного экологического мышления. Этапы исторического развития и становления науки. Исторические типы биологических знаний и влияние религиозных течений на методы изучения природы. Традиционная биология. Методология предмета. Связь экспериментального метода и метода моделирования процессов. Применение описательного и сравнительного метода на современном этапе развития науки. Физические и химические методы в биологии.

Раздел 2. Комплекс биологических знаний. Различные направления в изучении живых систем и объектов. Вклад современных биологических данных в создании научной картины мира. Дифференциация и интеграция различных биологических наук. Зоология и ботаника, как старейшие направления биологии. Генная инженерия, радиобиология, космическая биология и другие современные направления. Подразделения биологии по объектам и задачам изучения. Применение биологических знаний. Биология как фундаментальная основа экологии, медицины, биотехнологии, а также других современных направлений науки и промышленности. Бионика.

Раздел 3. Свойства живой материи. «Жизнь» - различные определения и сущность понятия. Земные условия, как уникальная совокупность появления и развития жизни. Вездесущность и разнообразие форм живого на Земле. «Химический состав» жизни. Специфичность организации и упорядоченность структур. Целостность и дискретность. Обмен веществ и обеспечение энергией живых систем. Раздражимость и психические функции организмов. Наличие онтогенетического и филогенетического развития. Наследственность и изменчивость - основа эволюции и процветания. Ритмичность жизнедеятельности организмов. Явление жизни - форма движения материи.

Раздел 4. Уровни организации природы. Элементарная частица, атом, молекула - кирпичики мироздания. Клетка - основа жизни. Ткани, органы и системы органов - составляющие уровни организма. Популяционно-видовой уровень - уровень эволюции. Биоценоз и экосистема - единицы формирования отношений «организм - организм» и «организм - окружающая среда». Биосфера - глобальная оболочка Земли. Солнечная система, Галактика, Вселенная.

Раздел 5. Теории происхождения жизни. Представления о происхождении жизни на различных этапах становления человеческого общества. Происхождение Вселенной и происхождение жизни. Современные взгляды на возникновение органического мира. Различные подходы к вопросу о происхождении жизни. Материалистические и идеалистические теории. Теории креационизма и панспермии. Теория самозарождения или стационарного состояния. Теория абиогенеза и биогенеза.

Раздел 6. Геохронологическая шкала. Шкала геологического времени. Эоны, эры и периоды в развитии земной коры и органического мира земли. Архей - эра зарождения жизни. Юра - период процветания Рептилий. Карбон и мел - периоды накопления остатков. Кайнозой - эра современной жизни. Абсолютная и относительная геохронология.

Тема II. Многообразие живых организмов:

Раздел 7. Таксономические группы. Систематика, Классификация и Таксономия - науки о распределении биоразнообразия по группам. Разнообразие существующих классификаций. Их отличительны признаки и недостатки. Методы классификации. Морфология и физиология в качестве основы таксономии. Современная концепция систематики. Дифференцированные систематические единицы. Вид и критерии вида. Абсолютное и относительное понятие вида. Бинарная номенклатура. Популяция, как часть вида и единица эволюции. Связь и зависимость понятий род, семейство, отряд, класс. Высшие классификационные таксоны - отдел, тип, царство.

Раздел 8. Основные группы живых организмов. Разнообразие жизни на Земле. Естественные и искусственные системы. Царство Вирусов, Бактерий или Дробянок, Грибов, Растений и Животных. Группы прокариотических и эукариотических организмов. Низшие и высшие растения. Споровые и семенные. Однодольные и двудольные. Одноклеточность и происхождение многоклеточных организмов. Беспозвоночные и позвоночные животные. Первично и вторичноротые. Лучевая и билатеральная симметрия.

Раздел 9. Краткая характеристика групп живых организмов. Вирусы и вирионы - как особая форма существования. История изучения. Строение и значение. Бактерии - основа пищевой промышленности и генной инженерии. Морфологические формы бактерий. Их классификация и роль в круговороте веществ в геосферах Земли. Царство грибов, особенности строения и жизнедеятельности. Промежуточность положения и гетерогенность группы. Роль грибов в очищении экосистем. Использование человеком. Лишайники - отдел или форма существования. Индикатор чистоты атмосферы. Классификация водорослей. Фитопланктон. Очищение водоёмов и почвообразование. Мхи, плауны и папоротники - современные и вымершие формы. Образование залежей органического топлива. Циклы развития и роль в природе. Голосеменные - роль в природопользовании. Покрытосеменные - самая процветающая группа растений. Классификация, строение и функции в биосфере. Вопрос происхождения и эволюции. Тип простейших животных - одноклеточная форма жизни. Паразиты, свободноживущие и симбионты. Классификация и наиболее известные представители. Тип Губки - уникальные живые организмы и слепая ветвь эволюции. Кишечнополостные - самые древние многоклеточные животные и их роль в формировании облика планеты. Плоские, Круглые и Кольчатые черви. Особенности строения и существования. Паразитизм. Тип Членистоногие - самая многочисленная группа организмов на Земле. Трудности классификации. Эволюция и роль, как составляющего звена всех экосистем. Моллюски, классификация, строение и функции. Полиморфизм и распространение. Иглокожие носители амбулакральной (воднососудистой) системы. Тип Хордовые, классификация и эволюция. Рыбы, Птицы, Земноводные, Пресмыкающиеся и Млекопитающие - морфология, физиология и особенности систематики.

Раздел 10. Категории живых организмов. Автотрофные и гетеротрофные организмы - их роль в продуктивности экосистем. Различные типы дыхания и группы организмов по отношению к свободному кислороду. Продуценты, консументы и редуценты - составляющие звенья трофической цепи.

Тема III. Основы биохимии:

Раздел 11. Химический состав живых организмов. Неорганические и органические вещества клетки. Макро- и микромолекулы. Мономеры и полимеры клеточного строения.

Раздел 12. Атомный состав. Макро-, микро- и ультрамикроэлементы - составляющие клеточного вещества. Их формы и доли в составе организмов. Биогенные элементы.

Раздел 13. Неорганические вещества.

Вода - основа жизни. Содержание в различных клетках и тканях. Функции воды. Минеральные соли и роль катионно-анионных реакций в организмах. Биогенные функции солей.

Раздел 14. Органические вещества. Углеводы. Классификация, номенклатура. Биологическая роль изомеризации и цикличности молекул. Функции углеводов. Липиды. Сложность строения и химическое разнообразие. Растительные и животные жиры. Классы липидов и их функции в природе. Белки - их фундаментальная роль в органическом мире. Аминокислоты - структурные элементы белков. Разнообразие физико-химических свойств белков и их функции. Строение и типы нуклеиновых кислот. Их локализация и роль в организмах.

Раздел 15. Обмен веществ и энергии. Сущность и значение реакций метаболизма. Генерирование и подготовка энергии. Стабилизация и использование. Анаболизм. Совокупность реакций синтеза. Ассимиляция у гетеротрофных и автотрофных организмов. Катаболизм. Энергетический потенциал обмена веществ. Роль АТФ, как универсального хранителя и переносчика энергии в метаболических процессах. Законы термодинамики в живых системах. Информация и энтропия в организмах. Регулирующие механизмы обмена веществ. Ферменты.

Раздел 16. Фотосинтез. Процессы образования первичной продукции на планете. Фотосинтезирующие пигменты. Фазы фотосинтеза и уравнения реакций. Фотофосфорилирование. Хемосинтез.

Раздел 17. Синтез белка. Экспрессия информации в клетках. Этапы белкового синтеза. Процесс транскрипции и трансляции. Свойства генетического кода. Другие реакции матричного синтеза. Регуляция экспрессии генов.

Раздел 18. Этапы катаболизма. Подготовительный этап. Неполное окисление. Дыхание. Акцептор и доноры электронов. Гликолиз, брожение, цикл Кребса, электрон-транспортная цепь - составляющие процесса окисления. Суммарное уравнение расщепления глюкозы.

Тема IV. Основы цитологии:

Раздел 19. Клеточная теория. Время и история создания. Вклад различных учёных в формирование теории. Основные положения теории. Методы изучения клеток.

Раздел 20. Строение прокариотической и эукариотической клетки. Особенности и различия. Структурно-функциональная организация. Уровни прокариотичеких и типы эукариотических клеток. Одноклеточные и многоклеточные организмы.

Раздел 21. Органеллы клетки — их форма, строение и функции. Основные составляющие клетки - клеточная оболочка, цитоплазма, ядро и органеллы. Роль в функционировании. Различия в размерах и формах.

Раздел 22. Строение растительной, животной и клетки грибов. Отличительные признаки клеток. Сходство и различие в функционировании.

Раздел 23. Клеточный цикл. Определение и фазы. Амитоз - аномальная форма деления. Митоз - форма роста, регенерации и бесполого размножения. Мейоз - редукционное деление. Биологическое значение митотического и мейотического деления в развитии организмов.

Тема V. Размножение организмов:

Раздел 24. Бесполое размножение. Типы и распространение в природе. Размножение вирусов. Вегетативное размножение. Деление и множественное деление. Фрагментация и почкование. Спорообразование. Чередование поколений. Клонирование, как вид бесполого размножения.

Раздел 25. Половое размножение. Происхождение процесса и половой диморфизм. Фазы полового размножения. Гаметогенез - оогенез и сперматогенез: фазы размножения, роста и созревания. Механизм оплодотворения у разных организмов. Формирование зиготы. Гермафродитизм. Партеногенез - виды и распространение.

Тема VI. Эмбриология или Биология индивидуального развития:

Раздел 26. Эмбриональный период. Представление об онтогенезе. Дробление, гаструляция - фазы эмбриогенеза. Гистогенез, органогенез - заключительные стадии дифференцировки зародышевых листков. Функциональное различие между экто-, мезо- и энтодермой.

Раздел 27. Постэмбриональный период. Начало, продолжительность и фазы периода.

Раздел 28. Типы онтогенеза. Непрямой личиночный тип развития. Виды прямого развития у разных групп организмов. Яйцекладный тип и внутриутробный - основные признаки и осуществление жизненных функций зародышем.

Тема VII. Основы генетики:

Раздел 29. Основные понятия и методы. История развития науки. Гибридологический метод - основа генетики. Гены и аллели. Генотип и фенотип. Доминантные и рецессивные признаки. Гомозиготные и гетерозиготные организмы. Взаимодействие генов. Строение и локализация хромосом - наследственного материала клетки. Соматические и половые клетки в организме. Использование генеалогического метода. Обусловленность биохимического метода цитогенетикой. Применение и возможности популяционного метода.

Раздел 30. Хромосомная теория. Исторические этапы становления теории. Основные положения теории. Т. Морган -создатель теории. Понятие кроссинговера. Хромосомное и нехромосомное наследование.

Раздел 31. Наследственность и законы наследования. Теория наследования признаков, как процесса непрерывности жизни. Работа Г. Менделя. Закон единообразия гибридов первого поколения. Цитологические основы первого закона и расщепления во втором поколении. Статистический характер явлений расщепления. Анализирующее и возвратное скрещивание. Закон независимого комбинирования и сцепленного наследования. Аутосомы и гетерохромосомы, наследование сцепленное с полом.

Раздел 32. Изменчивость и формы изменчивости. Причины появления новых признаков. Модификационная изменчивость и границы варьирования. Норма реакции различных признаков и экспрессивность. Комбинативная изменчивость - варианты возникновения. Количественные и качественные мутации. Свойства мутаций и классификация. Мутагенные факторы.

Раздел 33. Селекция.

Методы создания новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Методы селекции. Возможности использования различных видов отбора. Внутривидовая и межвидовая гибридизация. Полиплоидия и мутагенез. Клеточная и генная инженерия -как наиболее современные методы селекции. Достижения Н. И. Вавилова.

Раздел 34. Генная инженерия. История возникновения. «Инструменты» и методы генной инженерии. Возможности и перспективы.

Тема VIII. Гистология:

Раздел 35. Ткани растений. Ткань - результат развития живых форм. Механизмы объединения клеток в ткани способы передачи вещества, энергии и импульса. Меристематическая ткань растений, обеспечивающая рост. Виды покровных тканей. Проводящие ткани - ксилема и флоэма. Функции основных тканей.

Раздел 36. Ткани животных. Морфофункциональный принцип классификации ткани животных. Строение и функции эпителиальной ткани. Виды соединительной ткани. Кровь и лимфа - проблемы происхождения и функционирования. Мышечная и нервная ткань.

Тема IX. Теория эволюции:

Раздел 37. Доказательство эволюции живого мира. Эволюционные идеи в истории науки. История представлений о развитии жизни на Земле. Работы К. Линнея и Ж.Б. Ламарка. Синтетическая теория эволюции. Данные сравнительной анатомии и эмбриологии - основа биогенетического закона. Геологический и палеонтологический методы доказательства эволюции.

Раздел 38. Эволюционное учение Ч. Дарвина. Естественнонаучные предпосылки теории. Основные положения теории. Всеобщая индивидуальная изменчивость и избыточная численность потомства - основа эволюционного развития. Борьба за существование и естественный отбор Ч. Дарвина.

Раздел 39. Факторы эволюции. Взаимодействие организма и среды - возможность процветания организмов. Элементарный эволюционный процесс. Популяционные волны и дрейф генов. Пространственная и биологическая изоляция. Стабилизирующий и движущий отбор - направляющие факторы эволюции.

Раздел 40. Микроэволюция. Генетические процессы в популяциях. Эволюционное значение мутаций и инбридинга. Видообразование (симпатрическое и аллопатрическое) - завершающий этап развития. Относительный характер приспособленности организмов.

Раздел 41. Макроэволюция. Эволюция надвидовых таксонов. Дивергенция и конвергенция. Гомологичные и аналогичные органы. Биологический прогресс и регрессивные направления эволюции. Ароморфозы - развитие новых свойств. Идиоадаптация или аллогенез эволюции. Катагенез - общая дегенерация организации. Правила эволюции. Филогенез основных групп организмов.

Тема X. Основы экологии:

Раздел 42. Аутэкология. Экология особей. Среды жизни и адаптация. Экологические факторы - абиотические, биотические и антропические. Действие факторов. Толерантность организмов.

Раздел 43. Демэкология. Популяционная экология. Показатели и структура популяции. Стратегии и кривые выживания. Динамика и кривые роста. Регуляция численности и гомеостаз.

Раздел 44. Синэкология. Экология сообщества. Типы взаимоотношений между организмами. Концепция экосистемы. История изучения. Структура и функционирование биогеоценозов. Стабильность и динамика. Пищевые цепи, сети и понятие экологической ниши. Продуктивность экосистемы.

Раздел 44. Биосферология. Происхождение геосфер Земли. Атмосфера, гидросфера и литосфера - строение, состав и функции. Границы биосферы и структурные особенности. Функции живого вещества.

Работа В.И. Вернадского о роли живых организмов. Круговороты вещества на Земле.

Тема XI. Заключение:

Раздел 46. Биологические ресурсы. Глобальный, региональный, локальный уровни охраны биологического разнообразия. Экологизация сознания. Переход от антропоцентризма к экоцентризму. Биоэтика.