Г истология
Эпителиальные ткани. Общая характеристика и классификации эпителиев. Строение эпителиев в связи с особенностями их функции. Гистогенез и регенерации эпителиальных тканей.
Эпителий желез. Общая характеристика. Классификация желез в связи с их строением и функцией. Микроскопическое и электронномикроскопическое строение. Типы секреции.
Соединительные ткани. Рыхлая соединительная ткань. Межклеточное вещество. Ретикулиновые, эластические и коллагеновые волокна. Функции и химический состав основного вещества. Формирование межклеточного вещества и роль клеток в этом процессе. Клетки соединительной ткани.
Хрящевая ткань. Хрящевые клетки. Структура промежуточного вещества и его химический состав. Различные виды хрящевой ткани. Гистогенез хрящевой ткани. Регенерация. Возрастные изменения.
Костная ткань. Костные клетки. Структура и химический состав промежуточного вещества. Грубоволокнистая и пластинчатая кость. Остеон (гаверсова система). Гистогенез костной ткани. Регенерация. Возрастные изменения костной ткани.
Соединительные ткани со специальными свойствами. Ретикулярная ткань. Жировая ткань. Пигментная ткань. Зародышевые ткани.
Мышечная ткань. Общая морфо-функционапьная характеристика мышечной ткани. Классификация. Гладкая мышечная ткань. Строение гладкой мышечной ткани млекопитающих. Гистогенез гладкой мышечной ткани. Поперечно-полосатая мышечная ткань. Мышечное волокно как структурно-функциональная единица. Основы сокращения миофибрилл. Гистогенез поперечно-полосатой мышцы.
Нервная ткань. Общая морфо-функциональная характеристика нервной ткани. Типы нейронов и их строение. Микроскопическое и электронномикроскопическое строение нервных клеток. Синапсы и их электронномикроскопическое строение. Эффекторные и рецепторные нервные окончания. Строение мякотных и безмякотных нервных волокон.
Строение и функции нейроглии. Эпендима. Астроглия. Олигодендроглия. Микроглия.
Биофизика
Стационарное состояние, его сходство и различия с состоянием термодинамического равновесия. Основные функции, характеризующие стационарное состояние: энтропия, свободная энергия и время. Наличие градиентов в стационарном состоянии и в состоянии термодинамического равновесия. Основное свойство устойчивого стационарного состояния (постулат И.Пригожина). Основное свойство неустойчивого стационарного состояния. Стремление биологических систем к стационарному состоянию - принцип Ле-Шателье-Брауна. Механизмы регуляции, обеспечивающие устойчивость и неустрйчивость стационарных систем.
Множественность стационарных состояний в биологических системах. Модели триггерного типа. Фазовый портрет типа "седло" - устойчивые и неустойчивые особые точки, сепаратрисы, зоны слияния устойчивых особых точек. Параметры и переменные. Силовое и параметрическое переключение триггера. Множественность стационарных состояний в ферментативных системах. Гистерезисные явления.
Кооперативные свойства макромолекул. Переход спираль-клубок. Модель Хилла, объясняющая связывание кислорода гемоглобином (кооперативное связывание). Третичная и четвертичная структуры молекул дезоксигемоглобина и оксигемоглобина, Концепция электронно- конформационных взаимодействий в молекуле гемоглобина при оксигенации.
Явления поляризации, возникающие при прохождении постоянного электрического тока через биологический объект: электронная, ионная, дипольная, макроструктурная, поляризация границы раздела и электролитическая поляризация. Время релаксации поляризаций различного вида. Особенности прохождения переменного электрического ток через живую систему. Дисперсия электропроводности и причины ее возникновения.
Сравнительная радиочувствительность биологических объектов. Спектр радиочувствительности. Влияние пролиферативной активности и степени дифференцировки клеток на их чувствительность к облучению. Радиочувствительность in vivo и in vitro. Кислородный эффект при лучевом поражении.
Биохимия и молекулярная биология Биохимия как наука о веществах, входящих в состав живой природы, и их превращениях, лежащих в основе жизненных явлений. Роль и место биохимии в системе естественных наук. Обмен веществ как важнейшая особенность живой материи.
Белки. Их биологическая роль, значение в построении живой материи и в процессах жизнедеятельности. Аминокислоты. Их физикохимические свойства и классификация. Способы связи аминокислот в белке. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Альфа- спираль и бета-структура. Физико-химические свойства белков. Денатурация белков.
Ферменты. Сущность явления катализа. Особенности ферментативного катализа. Строение ферментов. Активный центр и функциональные участки. Простые и сложные ферменты. Энергия активации и ее влияние на скорость химической реакции. Общие представления о механизме ферментативного катализа. Стационарная кинетика Михаэлиса- Ментен. Ингибиторы ферментов; основные типы ингибирования.
Нуклеиновые кислоты. Роль нуклеиновых кислот в формировании и свойствах живой материи. Строение нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеотиды и нуклеозиды. Структура ДНК. Принцип комплементарности и двуспиральная структура ДНК. Репликация ДНК. Структурные и функциональные особенности основных классов РНК - матричных, рибосомальных, транспортных. Транскрипция РНК.
Биосинтез белка. Функции мРНК в синтезе белка. Генетический код, его основные характеристики. Основные этапы биосинтеза белка. Активация аминокислот. Инициация трансляции. Процесс трансляции на рибосомах. Терминация трансляции.
Регуляция биосинтеза белка на уровне транскрипции. Структура оперона. Сигнальные и регуляторные участки оперона (промотор, терминатор, оператор). Механизм регуляции биосинтеза белка, репрессоры и активаторы.
Обмен аминокислот. Пути образования и распада аминокислот в организме. Трансаминирование, его механизм, биологическое значение. Окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты. Цикл мочевины. Особенности обмена отдельных аминокислот.
Углеводы. Их биологическая роль, классификация и номенклатура. Структура, свойства и распространение в природе основных представителей углеводов. Моносахариды. Олигосахариды. Резервные и структурные полисахариды.
Пути обмена углеводов. Гликолиз. Глюконеогенез. Пентозофосфатный путь. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Пируватдегидрогеназный комплекс. Цикл трикарбоновых кислот. Связь между обменом белков, углеводов и липидов. Синтез и распад резервных полисахаридов на примере гликогена.
Биоэнергетика. АТФ и ее роль в метаболизме. Механизм использования энергии гидролиза АТФ для запуска процессов, требующих притока энергии извне. Окислительное фосфорилирование. Дыхательная цепь. Энергетическое значение ступенчатого транспорта электронов от субстратов окисления к кислороду. Представление о механизмах сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Хемиосмотическая гипотеза сопряжения.
Липиды и их обмен. Строение, классификация и номенклатура липидов. Основные представители триглицеридов, фосфолипидов, цереброзидов, стеринов.
Жирные кислоты, их классификация и номенклатура. Ферментативный распад и синтез триглицеридов и фосфолипидов. Окисление жирных кислот. Синтез жирных кислот.
Принципы регуляции обмена веществ в клетке. Химическая природа и биологическая роль важнейших гормонов. Их роль в регуляции обмена веществ и синтеза белков. Механизм действия стероидных и белковых гормонов. Функции циклических нуклеотидов (3,5-цАМФ и 3,5-цГМФ) в регуляторных реакциях.
Генетика и селекция
Предмет генетики. Наследственность и изменчивость на разных уровнях организации: вирусы, прокариоты, эукариоты. Г.Мендель как основатель генетического анализа. Вторичное открытие законов Менделя. Мутационная теория Г.де Фриза. Гибридологический анализ, мутационная теория как основа формирования генетики. Хромосомная теория наследственности, теория гена.
Представления о строении вида, закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.
Генетическая гетерогенность популяций. Открытие мутагенного действия рентгеновского излучения.
Методы генетики. Связь генетики с эволюционным учением. Г енетика и другие разделы биологии.
Значение генетики для сельского хозяйства и медицины.
Роль отечественных ученых в развитии генетики и селекции (Н.И.Вавилов, К.К.Кольцов, Ю.А.Филипченко, А.С.Серебровский, Г.Д.Карпеченко, С.С.Четвериков, БЛ.Астауров, М.Ф.Иванов, И.В.Мичурин, П.ПЛукьяненко, В.С.Пустовойт).
Перспективы развития и задачи современной генетики. Охрана среды: сохранение генетического потенциала планеты.
Моногибридное и полигибридное скрещивания. Представления об аллелях, взаимодействие аллелей: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование. Расщепление во втором поколении при неполном доминировании и кодоминировании. Относительный характер доминирования.
Понятие о генотипе и фенотипе, гомозиготность и гетерозиготность. Закономерности наследования при ди- и полигибридных скрещиваниях Принцип независимого наследования генов. Общая формула расщеплений при независимом наследовании. Статистический характер расщепления.
Комбинативная изменчивость, ее значение в селекции и эволюции.
Взаимодействие неаллельных генов. Возможные отклонения от менделевской формулы моногенного расщепления и возможные модификации формулы дигибридного расщепления вследствие взаимодействия неаллельных генов. Типы взаимодействия генов: комплементарное, эпистатическое, полимерное и пр.
Влияние внешней среды на действие генов и формирование признаков.
Плейотропное действие гена. Пенетрантность и экспрессивность. Причины возможных отклонений в расщеплениях. Летальные гены.
Особенности наследования количественных признаков. Статистический анализ наследования количественных признаков
Представление о генотипе как системе аллельных и неаллельных генных взаимодействий. Роль естественного отбора в формировании системы генотипа. Наследование признаков, сцепленных с полом. Расщепление по полу и половые хромосомы. Гомо- и гетерогаметный пол. Типы хромосомного определения пола. Наследование признаков, сцепленных с полом. Реципрокные скрещивания. "Крисс-кросс" наследования. Наследование сцепленных с полом признаков при первичном и вторичном нерасхождении Х-хромосом - прямое доказательство роли хромосом в наследственности.
Открытие явления кроссинговера. Сцепление и кроссинговер. Нарушение менделевской формулы дигибридного расщепления вследствие сцепленного наследования. Изучение сцепления признаков у дрозофилы в экспериментах Т.Г.Моргана и его школы.
Локализация генов. Линейное расположение генов в группах сцепления. Принципы построения генетических карт. Примеры генетических карт. Сопоставление числа групп сцепления и числа хромосом у генетически изученных объектов.
Двойной кроссинговер. Результаты четного и нечетного числа обменов. Типы двойных обменов: двух-, трех-, четыреххроматидные. Максимальная наблюдаемая частота кроссинговера между двумя генами. Хромосомная и хроматидная интерференция. Положительная и отрицательная интерференция.
Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование. Закономерности наследования при "цитоплазматической" локализации генов. Критерии цитоплазматической наследственности. Митотическое расщепление. Пластидная наследственность.
Классификация видов изменчивости. Понятие о генотипической (комбинатавной и мутационной) и паратипической (модификационной) изменчивости. Мутационная изменчивость. Классификация мутаций по характеру изменений фенотипа. Различие мутаций по их адаптивному значению. Понятие о биологической и хозяйственной полезности мутаций.
Классификация мутаций по характеру изменения генотипа: генные, хромосомные, геномные, цитоплазматические. Генеративные и соматические мутации. Спонтанные и индуцированные мутации. Количественные методы учета мутаций. Генные мутации. Мутации прямые и обратные. Множественный аллелизм. Молекулярный механизм генных мутаций.
Хромосомные мутации. Внутрихромосомные перестройки: нехватки (дефишенси и делеции), умножение идентичных участков (дупликации), инверсии. Межхромосомные перестройки - транслокации. Геномные мутации. Полиплоидия. Фенотипические эффекты полиплоидии. Искусственное получение полиплоидов. Автополиплоидия. Расщепление по генотипу и фенотипу при автополиплоидии.
Анеуплоидия (гетероплоидия): нуллисомики и моносомики, полисомики. Особенности мейоза и образование гамет у анеуплоидов. Жизнеспособность и плодовитость анеуплоидных форм.
Понятие о виде и популяции. Популяция как естественно-историческая структура. Понятие о частотах генов и частотах генотипов.
Математические модели в популяционной генетике. Закон Харди- Вайнберга, его значение и практическое использование.
Генетическая гетерогенность популяций. Методы изучения природных популяций. Факторы динамики генетического состава популяции. Роль мутационного процесса. Популяционные волны (дрейф генов), их специфичность и роль в динамике генных частот. Изоляция. Распространенность панмиксии в природных популяциях. Ассортативное и селективное скрещивания. Инбридинг. Межпопуляционные миграции. Естественный отбор как направляющий фактор эволюции популяций. Понятие о приспособленности и коэффициенте отбора, о внутрипопуляционном генетическом полиморфизме, о генетическом грузе популяции. Изучение количественных признаков в популяциях.
Человек как объект генетических исследований. Методы изучения генетики человека: генеалогический, цитогенетический, близнецовый, онтогенетический, популяционный методы, метод культуры клеток. Изоляты.
Наследственные болезни и распространение их в человеческих популяциях. Понятие о наследственных и врожденных аномалиях. Хромосомные болезни.
Критика расистских теорий с позиций генетики.
Генетические основы селекции. Предмет и методология селекции. Генетика как теоретическая основа селекции. Учение об исходном материале. Центры происхождения культурных растений по П.И. Вавилову.
Понятие о породе, сорте, штамме. Сохранение генофонда ценных культурных и диких форм растений и животных.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости |(Н.И. Вавилов). Значение наследственной изменчивости организмов для 1 селекционного процесса и эволюции.
Роль частной генетики отдельных видов организмов в селекции. Использование индуцированных мутаций и комбинатнвной изменчивости в селекции растений, животных и микроорганизмов. Роль полиплоидии в повышении продуктивности растений.
Системы скрещиваний в селекции растений и животных. Аутбридинг. Инбридинг. Коэффициент инбридинга - показатель степени гомозиготностн организмов. Линейная селекция. Отдаленная гибридизация. Особенности межвидовой и межродовой гибридизации: скрещиваемость, фертильность и особенности расщепления у гибридов. Пути преодоления нескрещиваемости. Работы отечественных ученых: И.В. Мичурина, Г.Д. Карпеченко и др.
Явление гетерозиса и его генетические механизмы. Перспективные методы генетической и клеточной инженерии в селекции и биотехнологии.
Теория эволюции
Теория эволюции - область биологии, изучающая и описывающая механизм и закономерности исторического развития биологических систем. Основные черты биологической эволюции: адаптивность, поступательный характер. Эволюционизм и креационизм.
Факторы эволюции. Микроэволюция.
Генетические основы эволюции. Понятие наследственной и ненаследственной изменчивости. Индивидуальная и групповая изменчивость. Мутационный процесс. Генеративные и соматические мутации. Частота мутирования. Популяция как элементарная единица эволюции. Правило Харли - Вайнберга. Генофонд популяции. Факторы, формирующие генофонд. Комбинативная изменчивость. Поток генов.
Генотип и фенотип. Фенотипическое проявление мутаций. Норма реакции. Морфозы. Адаптивные модификации.
Наследственная изменчивость как материал эволюции.
Экологические основы эволюции. Понятие борьбы за существование. Биогеоценоз как арена борьбы за существование. Формы элиминации. Избирательная и не избирательна» элиминация. Элиминация и отбор. Формы борьбы за существование. Соотношение борьбы за существование и естественного отбора.
Искусственный отбор. Формы искусственного отбора. Бессознательный отбор. Методический отбор.
Естественный отбор. Механизм естественного отбора. Отбор как дифференциальное переживание особей и как дифференциональное воспроизведение генотипов. Отбор как причина эволюции онтогенеза. Факторы, влияющие на преобразование генофонда популяции под действием отбора. Системы скрещивания.
Формы естественного отбора. Стабилизирующий отбор, механизм действия, значение в эволюции. Движущий отбор, механизм действия, значение в эволюции. Формирование сбалансированного генетического полиморфизма и нормы реакции под действием отбора.
Творческая роль естественного отбора. Адаптация как результат эволюции.
Вид и видообразования. Популяция как структурное подразделение вида. Иерархия популяций. Критерии вида.
Основные модели видообразования. Изоляция. Формы репродуктивной изоляции. Прекопуляционные и посткопуляционные изолирующие барьеры. Теория аплопатрического видообразования. Теория симпатрического видообразования. Другие модели видообразования. Темпы видообразования. Вид как этап эволюции и как уровень организации биологических систем.
Пути и закономерности эволюции. Макроэволюция.
Соотношение микро и макроэволюции. Микроэволюция и макроэволюция, определение понятий. Макроэволюция и филогенез. Принципы реконструкции филогенеза. Понятие гомологии. Исторический метод в биологии.
Соотношение индивидуального и исторического развития. Биогенетический закон. Понятие о рекапитуляции. Генетикоэволюционные причины рекапитуляции. Теория филэмбриогенеза.
Корреляция индивидуального развития. Темпы онтогенетических корреляций и их эволюциях. Автономизация и рационализация процессов онтогенеза. Накопление корреляций общего значения. Рекапитуляция с точки зрения теории корреляций.
Дифференциация и интеграция в онтогенезе. Дифференциация как выражение прогрессивной эволюции. Мультифункциональность и множественное обеспечение биологически важных функций как основа дифференциации. Основные типы преобразования мультифункциональных систем.
Координации - механизм интеграции в процессе филогенеза. Тины координации. Координация и онтогенетические корреляции.
Закономерности филогенеза. Понятие об адаптивной зоне эволюции. Принцип неспециализированности предков. Специализация как основа освоения новых адаптивных зон. Дивергенция. Параллелизм и конвергенция. Темпы филогенеза.
Главные направления эволюционного процесса. Теория биологического прогресса. Критерии прогресса. Основные пути достижения биологического прогресса: ароморфоз, алломорфоз, специализация. Основные формы специализации (теломорфоз, гипоморфоз, гиперморфоз, катаморфоз). Типичная смена фаз адаптациоморфоза.
Основные недарвиновские теории эволюции. Ламаркизм и неоламаркизм.
Теория Лысенко. Мутационизм. Сальтационизм. Автогенез. Номогенез.
Биология размножения и развития
Гаметогенез. Половые и соматические клетки. Происхождение первичных половых клеток, миграция. Строение яичников. Стадии оогенеза. Типы питания яйцеклеток. Строение яйцеклетки и яйцевых оболочек. Строение семенников. Стадии сперматогенеза. Строение сперматозоидов. Гормональная регуляция полового цикла.
Оплодотворение. Дистантные взаимоотношения. Акросомная реакция. Кортикальная реакция. Моноспермия и полиспермия. Партеногенез естественный и искусственный.
Дробление. Особенности деления клеток в период дробления. Синхронный и асинхронный периоды. Типы дробления, их зависимость от количества желтка, его распределения в цитоплазме и от свойств цитоплазмы. Строение бластулы у животных с разным типом дробления. Особенности дробления и образование бластоцисты у млекопитающих.
Гаструляция. Общая характеристика процессов гаструляции. Способы образования энтодермы и мезодермы. Начальные этапы развития хордовых. Основные черты развития ланцетника. Особенности развития амфибий. Гаструляция птиц. Гаструляция млекопитающих.
Органогенез хордовых. Нейруляция. Образование нервной трубки. Индукция нервной системы. Расчленение хордо-мезодермального зачатка (хорда, сомит, сомитная ножка, боковая пластинка, париетальный и висцеральный листки и образование вторичной полости тела).
Производные эктодермы. Развитие нервной системы и органов чувств. Производные нервного гребня. Индукционные процессы в развитии нервной системы и органов чувств. Развитие кожных покровов и их производных. Взаимодействия между экто- и мезодермапьными компонентами закладок.
Производные энтодермы. Развитие пищеварительной системы и органов дыхания. Формообразовательные взаимодействия между энтодермальным эпителием и мезенхимой при детерминации и дифференцировке производных энтодермы.
Производные мезодермы. Развитие скелета и мышц. Дифференцировка сомита. Эктомезенхима и образование висцерального скелета. Развитие кровеносной системы. Закладка сердца, кровяных островков, кровеносных сосудов.
Развитие мочеполовой системы. Образование почек, взаимодействие тканей при развитии выделительной системы у позвоночных. Образование полового валика. Половая дифференцировка гонад и половых протоков. Генетические и гормональные механизмы половой дифференцировки.
Яйцевые оболочки, их свойства и экологическое значение. Провизорные органы у амниот: желточный мешок, амнион, хорион и аллантоис. Их развитие, строение, функции. Плацента: строение, морфологическая и морфофункциональная классификация, функции плаценты.
Общая экология
Этапы развития экологии. Предмет и объект современной экологии. Экология как междисциплинарная область знаний. Сущность экологического подхода.
Взаимодействия организма и среды (аутэкология). Фундаментальные свойства живых систем. Уровни биологической организации: клеточный, организменный, популяционный, биоценотический, экосистемный, биосферный. Организм как дискретная самовоспроизводящаяся открытая система. Разнообразие организмов. Источники энергии для организмов. Кривые толерантности. Экологическая пластичность вида.
Представление о физико-химической среде обитания организмов. Абиотические и биотические факторы. Экологическое значение основных абиотических факторов: тепла, освещенности, влажности, солености, концентрации биогенных элементов. Лимитирующие факторы.
Популяции (демэкология). Определение понятия «популяции» в экологии. Экологические (статистические и динамические) характеристики популяции: ареал, численность, плотность, рождаемость, смертность. Кривые выживания. Скорость естественного роста популяции, кривые роста. Экспоненциальная и логистическая модели роста популяции. Жизненные стратегии популяции.
Структура популяций: возрастная, половая, пространственная. Характер пространственного размещения особей: случайное, групповое, равномерное. Механизмы поддержания пространственной структуры. Половая структура популяции. Соотношение полов в популяциях.
Сообщество и экосистемы (синэкология). Соотношение понятий экосистема, биогеоценоз, биоценоз. Подходы и методы изучения экосистем. Функциональные группы организмов в сообществе: продуценты, консументы, редуценты. Вещество и энергия в экосистемах. Энергетика экосистем. Экосистема и 2-ой закон термодинамики. Трофические уровни. Пищевые цепи и сети.
Экологические пирамиды: численности, биомассы, энергии. Чистая и валовая продукция экосистем. Экосистемы во времени, типы динамики. Механизмы сукцессии. Концепция климакса.
Антропогенные экосистемы: агроэкосистемы и урбоэкосистемы. Отличия их от естественных биогеоценозов.
Учение о биосфере. Истоки учения В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Основные этапы развития биосферы. Эволюция биосферы. Биогеохимические функции живого вещества биосферы: газовая, концентрационная, окислительно-восстановительная, биохимическая, деструктивная.
Круговорот важнейших химических элементов в биосфере.
Человек
Предмет и метод анатомии человека. Место человека в природе. Антропогенез. Биосоциальная сущность человека. Понятия: орган, система
органов, организм. Анатомическая терминология.
Остеология. Кость как орган. Развитие кости. Скелет человека. Основной закон остеологии.
Синдесмология (артрология). Синартрозы и их классификация. Диартрозы и их классификация. Морфология сустава. Сведения о гигиене связочно-суставного аппарата. Оси и плоскости вращения. Основной закон синдесмологии.
Миология. Функция движения. Эволюция движений. Мышца как орган. Классификация мышц. Работа мышц. Сила мышц и условия ее проявления. Развитие мышц. Особенности мышечной системы человека. Работа и ортостатика. Основной закон миологии.
Антропология. Предмет антропологии, ее место в системе наук. Конституция человека - комплексная биомедицинская проблема. Понятие об общей конституции и парциальных конституциях. Морфологическая конституция.
Спланхнология. Развитие внутренних органов. Особенности строения полых внутренних органов. Слизистая, мышечная и серозная (соединительнотканная) оболочки. Проникновение веществ через всасывающий и выделительный эпителий.
Пищеварительная система. Особенности строения ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника. Пищеварительные железы. Брюшина и ее производные.
Дыхательная система. Воздухоносные пути. Гортань. Голосообразование. Строение легкого. Плевра. Механизм вдоха и выдоха.
Выделительная система. Органы выделения. Почка, ее наружное и внутреннее строение. Нефрон, его кровоснабжение, виды нефронов. Кровоснабжение почки. Образование мочи.
Половая система. Строение яичка и яичника. Оплодотворение. Изменения в организме женщины после оплодотворения. Эндокринология. Классификация желез внутренней секреции.
Ангиология. Строение сердца и кровеносных сосудов. Артерии и вены. Круги кровообращения. Особенности васкуляризации различных органов. Мозговое кровообращение. Внутриутробное кровообращение. Лимфатическая система. Основной закон ангиологии.
Неврология. Центральная нервная система. Нейрон структурная и функциональная единица нервной системы. Спинной мозг, нервный сегмент. Спинномозговые нервы и сплетения. Головной мозг его развитие. Мозговой ствол, мозжечок. Большие полушария головного мозга, цито - и миелоархитектоника. Понятие о локализации функций. Черепно-мозговые нервы. Проводящие пути центральной нервной системы. Пирамидная и экстрапирамидная нервная система. Вегетативная нервная система, ее симпатическая и парасимпатическая части. Основной закон неврологии.
Эстезиология. Зрительный анализатор. Строение глаза. Слуховой анализатор. Строение наружного, среднего и внутреннего уха. Проприоцепция. Обоняние. Вкус. Основной закон эстезиологии.
Генетико-физиологические аспекты здоровья. Здоровье и болезнь. Здоровье и факторы риска. Стресс. Интегральный неспецифический нейроэндокринный ответ. Реактивность организма и ее роль в возникновении, развитии и исходе болезней.
Г еоэкология
Географическая экология как раздел экологии, исследующий экосистемы высоких иерархических уровней - от ландшафта до биосферы включительно, как междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом. Основные понятия, объект, задачи, методы. Понятия: окружающая среда, природная среда, экосфера, географическая оболочка, геологическая среда, геосфера, техносфера, природно-техническая система, социосфера, ноосфера, глобальные экологические изменения. Объект и предмет исследования геоэкологии. История геоэкологии как научного направления: Томас Мальтус, Адам Смит, Джорж Перкинс Марш, Элизе Реклю, В.В.Докучаев. В.И.Вернадский, роль и значение его идей. Римский клуб, его роль в формировании современных взглядов на взаимоотношения геосфер Земли и общества.
Взаимодействие человека и природы на разных этапах развития общества. Взаимозависимость общества и системы Земля на современном этапе. Экологический кризис современной цивилизации - Нарушение гомеостаза системы как следствие деятельности человека. Понятие и методы мониторинга: аэрокосмический, геофизический, санитарно-гигиенический, индикационный и др.
Природные механизмы и процессы, управляющие системой Земля. Геосферы Земли, их основные особенности. Экосфера земли как сложная динамическая саморегулирующаяся система. Гомеостазис системы. Роль живого вещества в функционировании системы Земля.
Основные особенности энергетического баланса Земли. Основные круговороты вещества: водный, биогеохимические, эрозии-седиментации, циркуляция атмосферы и океана. Глобальные циклы веществ: круговорот углерода, азота, фосфора, серы, изменения энергетического баланса и круговоротов вещества под влиянием деятельности человека.
Социально-экономические процессы, определяющие глобальные экологические изменения. Население мира и ere регионов: численность, пространственное распределение, демографическая нагрузка на среду, демографическая политика в разных странах.
Потребление природных ресурсов, его региональные и национальные особенности, необходимость регулирования. Классификация приходных ресурсов. Геоэкологические «услуги» и их потребление.
Научно-техническая революция, ее роль в формировании глобального экологического кризиса. Роль технологий будущего в решении основных геоэкологических проблем.
Геосферы Земли и деятельность человека. Атмосфера. Влияние деятельности человека. Возникновение и эволюция атмосферы. Основные особенности атмосферы, ее роль в динамической системе Земля. Антропогенные изменения состояния атмосферы и их последствия (изменения альбедо поверхности Земли, изменения влагооборота, климат городов и пр.). Загрязнение воздуха: источники, загрязнители, последствия. Асидификация. Кислотные осадки: источники, распределение, последствия, управление, международное сотрудничество. Фоновое загрязнение из атмосферы. Мониторинг и управление качеством воздуха. Состояние воздушного бассейна и методы управления им в России и других странах.
Изменения климата вследствие увеличения парникового эффекта атмосферы. Режим и баланс углекислого газа и других газов с парниковым эффектом; ожидаемые климатические изменения; природные, экономические, социальные и политические последствия; стратегии приспособления и управления; Международная конвенция по изменению климата. Нарушение озонового слоя: факторы и процессы, состояние озонового слоя и его изменения, последствия. Международные соглашения.
Гидросфера. Влияние деятельности человека. Общие сведения о гидросфере Земли. Основные особенности гидросферы. Центральная роль воды во многих природных процессах и проблемах окружающей среды. Глобальный круговорот воды, его роль в функционировании системы Земля. Природные воды - индикатор и интегратор процессов в бассейне.
Внутренние водоемы. Ресурсы пресной воды. Экологические проблемы регулирования стока и крупномасштабных перебросов вод для орошения и осушения земель.
Регулирование водопотребления. Дефицит пресной воды и управление водными ресурсами. Вопросы экологической безопасности при использовании международных водных ресурсов. Основные проблемы качества воды. Водно-экологические катастрофы.
Моря и океаны. Основные особенности Мирового океана. Его род динамической системе Земля. Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря: экономическое развитие прибрежных зон; катастрофы при перевозке опасных загрязняющих веществ; сброс загрязненных вод с судов в море; загрязнения стоками рек; выпадение загрязнений из атмосферы; добыча нефти, и газа.
Использование морских биологических ресурсов. Соотношение естественной биологической продуктивности и вылова. Морские млекопитающие: состояние и регулирование.
Международное сотрудничество (Программа региональных морей ЮНЕП, Хельсинкская комиссия, конвенции ММО по сбросам загрязняющих веществ с судов, международные исследования МОК/ЮНЕСКО и др.). Перспективы международного сотрудничества и проблемы экологической безопасности по Черному морю, Каспию и Аралу.
Экологические проблемы использования земельных ресурсов. Основные особенности геосферы почв (педосферы) и ее значение в функционировании системы Земля. Глобальная оценка деградации почв (ЮНЕП).
Земельный фонд мира и его использование. Земельные ресурсы и продовольственные потребности населения мира. Потенциальное плодородие почв и ограничения. Стратегия использования почв и земельных ресурсов.
Литосфера. Влияние деятельности человека. Основные особенности литосферы. Ее роль в системе Земля и человеческом обществе. Экологические функции литосферы. Основные процессы функционирования и поддержания гомеостазиса (инерционность, круговорот веществ, проточность и т.п.).
Основные типы техногенных воздействий на литосферу. Антропогенные геологические процессы. Геологическая среда и ее устойчивость к техногенным воздействиям. Масштабы техногенных изменений среды и их экологические последствия.
Особенности проявления техногенных изменений в зависимости от строения геологической среды, сейсмо-тектонической активности, энергии рельефа, состояния массивов.
Методы оценки состояния геологической среды. Прогнозирование вероятных изменений. Рациональное использование геологической среды позиций сохранения ее экологических функций.
Биосфера. Основные особенности биосферы как одной из геосфер. Особая роль и значение живого вещества в функционировании системы Земля (учение В.И.Вернадского о биосфере). Влияние деятельности человека. Антропогенная деградация биосферы; снижение естественной биологической продуктивности экосистем. Современные ландшафты - результат антропогенной трансформацией естественных ландшафтов. Классификация современных ландшафтов мира, их распространение. Проблемы обезлесения: распространение, природные и социально- экономические факторы, стратегии, международное сотрудничество. Проблемы опустынивания: определение понятия, распространение, роль естестественных и социально-экономических факторов, стратегии. Международная конвенция по борьбе с опустыниванием.
Сохранение генетического разнообразия: состояние проблемы, приоритетные ландшафты и экосистемы, стратегии ex-situ и in-situ, международное сотрудничество. Программы «Всемирная стратегия охраны природы» (1980) и «В заботе о Земле» (1991). Национальные стратегии в области охраны природы. Международная конвенция по охране биологического разнообразия.
Ггоэкологические аспекты функционирования природно-техногенных систем.
Геоэкологические аспекты энергетики. Структура производства и потребления энергии, ее изменения в прошлом и прогноз. Экологические проблемы различных видов производства и потребления энергии. Альтернативные энергетические стратегии человечества.
Геоэкологические аспекты сельскохозяйственной деятельности. Экологические проблемы земледелия (водная и ветровая эрозия почв, засоление, заболачивание, интенсификация миграции химических соединений, усиление стока наносов, последствия применения удобрений и пестицидов, уплотнение почв): факторы, последствия, экономика, управление. Экологические проблемы животноводства и скотоводства. Экологически устойчивое и экологически чистое сельское хозяйство.
Геоэкологические аспекты разработки полезных ископаемых. Экологические последствия добычи полезных ископаемых и использования природных ресурсов. Вопросы организации территории и перспективного планирования управления качеством среды при освоении месторождений полезных ископаемом
Геоэкологические аспекты промышленного производства. Экологические проблемы функционирования промышленности. Типы промышленности в связи с использованием энергии, сырья и материалов, загрязнением окружающей среды. Управление выбросами, сбросами отходами промышленности (технологические, экономические, административные и юридические подходы). Промышленные катастрофы и меры защиты от них.
Ггоэкологические аспекты транспорта. Экологические последствия различных видов транспорта (авиационный, автомобильный, железнодорожный, водный, трубопроводный, НЭП).
Геоэкологические аспекты урбанизации. Тенденции урбанизация. Экологические проблемы урбанизации: техногенные биогеохимические аномалии, качество воздуха, водоснабжение и канализация, удалением переработка отходов, использование земель.
Управление экологическим состоянием природных и природнотехногенных объектов. Геополитические проблемы геоэкологии. Международное экологическое сотрудничество и механизмы его осуществления. Проблемы экологической безопасности.
Современные международные программы, исследующие глобальные изменения в экосфере (Международная геосферно-биосферная программа, Всемирная программа исследования климата, Программа по социально- экономическим аспектам глобальных изменений).
Комиссия по окружающей среде и развитию под председательством Г.Х.Брутланд (отчет «Наше общее будущее»). Понятие устойчивого развития, его роль и стратегическое значение.
Стратегии выживания человечества (теория ноосферы, неомальтузианство, рыночные подходы). Концепция несущей способности (потенциальной емкости) территории. Стратегия устойчивого развития, ее анализ. Принципы устойчивого развития. Различие между ростом и развитием. Понятие об экологической экономике. Геоэкологические идеи. Необходимость экологизации социально-экономических институтов как важнейшее средство выживания человечества. Конференции ООН но окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (1992). Система международных экологических конвенций. Международные экологические отношения после конференции в Рио-де-Жанейро. Конференция ООН по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (2002). Киотский протокол.
Геохимия и геофизика биосферы
Введение в геохимию биосферы. Предмет, история, методология и практическое значение геохимии. Основные понятия, термины учения о биосфере, геохимия биосферы, ее связь с другими науками. Основоположники геохимии, вклад в дисциплину Р. Гольдшмидта, Ф. Кларка, В.И.Вернадского, А.Е.Ферсмана и др. Геохимические методы исследования биосферы и окружающей среды. Физико-химические методы анализа биологических объектов.
Распространение химических элементов в природе. Элементы. Периодическая таблица элементов. Распространенность элементов. Геохимическая классификация элементов по В.Гольдшмидту и В.И.Вернадскому. Распространенность химических элементов в оболочках Земли. Химический состав земной коры, мантии и ядра. Магматические, осадочные, метаморфические горные породы, их классификация и химический состав. Химическое выветривание. Изменения состава, вызываемые выветриванием. Закон Кларка - Вернадского. Кларки концентрации и рассеивания. Атомный номер и распространенность химических элементов. Энергетические источники геохимических процессов.
Миграция химических элементов. Общие особенности миграции химических элементов в земной коре. Внутренние и внешние факторы миграции. Формы нахождения химических элементов. Экстенсивные и интенсивные параметры миграции. Геохимические потоки, барьеры, их типы. Концентрация элементов на физико-химических барьерах.
Механическая миграция. Основные особенности механогенеза. Системы механогенеза.
Общие закономерности миграции воды. Свойства воды. Растворы и растворимость. Окисление и восстановление. Eh и pH природных сред. Вода как среда миграции. Температурные условия водной миграции. Характеристика природных вод. Геохимическая классификация вод. Интенсивность водной миграции и концентрации элементов. Системы криогенеза. Галогенез. Гидротермальные системы. Геохимические барьеры гидротермальных систем.
Физико-химическая миграция. Общие закономерности физикохимической миграции. Ионы в земной коре. Термодинамика физикохимической миграции. Радиоактивные процессы в земной коре. Изотопы и периодическая таблица элементов. Радиоактивность и геохронология. Рубидий - стронциевая система, уран - торий - свинцовая система, калий - аргоновая система. Радиоуглеродная |4С система. Радиоактивность и энергетика Земли.
Миграция газов. Общие закономерности миграции газов. Строение атмосферы. Газовый состав разных слоев атмосферы. Влияние биосферы на газовый состав атмосферы. Газы подземной атмосферы и гидросферы. Газы месторождений полезных ископаемых. «Газовое дыхание» земной коры.
Биогенная миграция. Общие особенности биогенной миграции.
Органические вещества, распространенные в природе. Образование живого вещества. Количество живого вещества. Кларки живого вещества Химический состав отдельных организмов. Роль химических элементов в живых организмах. Дефицитные и избыточные элементы. Учение о биогеохимических провинциях, геохимическая экология. Концентрационная функция живого вещества. Селективность биологического накопления химических элементов в растениях и животных. Разложение органических веществ. Биогеохимические циклы. Углеродный цикл. Круговорот азота, фосфора, кальция, кремния в биосфере. Циклы микроэлементов. Органическая химия морской воды и морских осадков.
Биокосные системы. Почвы. Химический состав почв. Минеральная часть почвы. Органическая часть почвы. Коры выветривания. Химический и минеральный состав пород. Химическое и биологическое выветривание. Изменения состава, вызываемые выветриванием.
Ландшафты. Геохимия ландшафта. Техногенные ландшафты, агроландшафты. Техногенная миграция. Общие особенности техногенной миграции. Техногенные геохимические аномалии и барьеры. Развитие энергетики и проблема глобального изменения климата.
Введение в геофизику биосферы. Предмет, задачи, методы геофизических исследований биосферы. Значение работ В.И.Вернадского и А.Л.Чижевского в развитии учения о биосфере и солнечно-земных связей. Энергия Солнца как основной источник энергии биосферы. Солнечная радиация. Виды солнечной радиации. Прямая, рассеянная, отраженная радиация, альбедо. Суммарная радиация и радиационный баланс. Фотосинтетическая активная радиация - ФАР. Спектральный состав солнечной радиации, физиологическое значение составных частей спектра.
Основы физики Земли, геофизические поля. Основные особенности Геофизического строения Земли и ее оболочек. Глобальные геофизические поля, их роль в эволюции Земли. Гравитационное поле Земли. Градационное воздействие Луны и других космических тел на приливные родессы в гидро - и литосфере. Значение приливных процессов. Электромагнитные поля Земли и их особенности. Электромагнитные поля и жизнедеятельность организмов. Радиационные поля Земли. Источники околоземных и земных радиационных полей. Влияние радиации на развитие биосферы.
Геофизика ландшафта. Пространство и время как ландшафтногеографические характеристики природно-территориальных комплексов (ПТК). Горизонтальные и вертикальные границы ПТК. Пространственные свойства ПТК. ПТК и время их существования.
Элементарные структурно-функциональные части ПТК и их основание свойства. Понятие геомассы, их классификация.
Аэромассы. Функциональная роль аэромасс, их классификация. Количество аэромассы в разных ПТК. Связь количества аэромассы с мощностью ПТК, плотностью воздуха и скоростью ветра. Аэромассы как показатель эффективности трансформации воздушных масс ПТК. Погода и трансформация воздушных масс.
Фитомасса. Основные свойства, классификация. Связь количества фитомассы с физико-географическими характеристиками и состоянием ПТК. Влияние фитомасс на формирование климата и микроклимата. Ландшафтногеографические свойства фитомасс. Зоомасса. Их классификация. Мортмасса. Свойства и классификация. Структурно-функциональные особенности и количество мортмассы, динамика количества мортмассы. Педомасса Определение, основные свойства, классификация. Литомасса, их роль в функционировании природно-территориальных комплексов. Гидромасса. Подразделение гидромасс. Количество гидромасс в природнотерриториальных комплексах.
Функционирование природно-территориальных комплексов. Функционирование как совокупность процессов обмена и трансформации вещества и энергии в ПТК. Основные и элементарные процессы функционирования ПТК.
Солнечная радиация. Трансформация солнечной энергии, основные типы трансформации. Суммарная радиация в условиях горного рельефа. Пропускание и поглощение солнечной радиации. Тепловой баланс. Трансформация солнечной энергии в биогенном компоненте ПТК Энергетика зеленых растений и внешняя среда. Энергетика животных и внешняя среда. Трансформация солнечной энергии в других компонентах ПТК.
Трансформация гравитационной (потенциальной) энергии. Другие виды энергии в ПТК.
Влагооборот в ПТК. Водный баланс территорий. Основные типы водного режима территории. Составные части влагооборота. Осадки, их классификация. Перехват осадков растительностью. Поверхностный сток. Перенос влаги в подземной части ПТК. Испарение, испаряемость, транспирация.
Биогеоцикл в природно-территориальных комплексах. Общая схема биогеоцикла. Зеленые фракции фитомассы и фотосинтез. Трансформация вещества в мортмассу. Дыхание как один из процессов биогеоцикла. Биогеоцикл и ландшафтно-географические процессы в почве. Поглощение минеральных веществ из почвы растениями.
Структура элементарных природно-территориальных комплексов. Вертикальная структура и геогоризонты. Геогоризонты и их отличия от генетических горизонтов почвы, ярусов растительности и биогеогоризонтов. Основные свойства биогеогоризонтов.
Структурно-функциональные особенности ландшафтов. Латеральные (горизонтальные) потоки геомасс в ландшафте. Общая циркуляция атмосферы. Местные ветры. Гравигенные потоки. Латеральные перемещения геомасс в подземной части ландшафта. Латеральные потоки, связанные с флювиальными процессами. Латеральные перемещения фитомасс. Зоогенные миграции. Состояние ландшафта. Оптика ландшафта. Теплофизика ландшафта. Радиофизика ландшафта.
Организм и среда
Введение. Определение и содержание современной экологии. История возникновения экологических взглядов на взаимоотношение организмов и среды. Основные задачи и проблемы экологии, ее подразделение на аутэкологию, демэкологию и синэкологию.
Структура биосферы. Учение академика В.И. Вернадского. Живое, косное и биокосное вещество. Организм, как среда жизни. Условия устойчивости круговорота веществ в биосфере. Пространственное распределение жизни в различных средах.
Взаимодействие организма и среды. Фундаментальные свойства живых систем. Уровни биологической организации. Организм как дискретная, самовоспроизводящаяся открытая система, связанная со средой обменом вещества, энергии и информации. Разнообразие организмов. Источники энергии для организмов. Автотрофы и гетеротрофы. Фотосинтез и дыхание: кислород атмосферы как продукт фотосинтеза. Основные группы фотосинтезирующих организмов (планктонные цианобактерии и водоросли в морях и высшие растения на суше). Хемосинтез, жизнь в анаэробных условиях. Основные группы гетеротрофов (бактерии, грибы, животные). Трофические отношения между организмами: продуценты, консументы, редуценты. Гомеостаз (сохранение постоянства внутренней среды организма); принципы регуляции жизненных функций. Возможности адаптации организмов к изменениям условий среды. Генетические пределы адаптации. Эврибионты и стенобионты. Гомойо- и пойкилотермность. Принципы воспроизведения и развития различных организмов. Особенности зависимости организма от среды на разных стадиях жизненного цикла. Критические периоды развития.
Факторы и ресурсы среды. Представление о физико-химической среде обитания организмов; особенности водной, почвенной и воздушной сред. Абиотические и биотические факторы. Экологическое значение основных абиотических факторов: тепла, освещенности, влажности, солености, концентрации биогенных элементов. Заменимые и незаменимые ресурсы. Сигнальное значение абиотических факторов. Суточная и сезонная цикличность. Лимитирующие факторы. Правило Либиха. Взаимодействие экологических факторов. Распределение отдельных видов по градиенту условий. Представление об экологической нише: потенциальная и реальная нишы.
Организмы - индикаторы качества среды. Биоиндикация.
Экологическая иммунология. Ферменты - маркеры неблагоприятного воздействия окружающей среды на организм человека. Влияние звуков и шумов естественного и искусственного происхождения на организм человека.
Экологический мониторинг, классификация, нормативные документы, методы. Биологические ритмы. Значение циркадных ритмов в адаптации организмов к окружающей среде. Моделирование условий, изменяющих биоритмы.
Экология человека
Проблема взаимоотношения человека с окружающей средой и ее связь с природой человека. Экологические аспекты человека как биологического вида. Потребности человека биосоциального организма.
История экологии человека как научного направления в экологии и человекознании. Краткие исторические сведения развития представлений о человеке. Предмет современной экологии человека. Определения экологии человека как научного направления по А.Л. Яншину и В.П. Казначееву, по
Н.Ф. Реймерсу по Агаджаняну. Цели и задачи экологии человека. Основные пути достижения целей и решения задач экологии человека.
Категории адаптации как основа изучения взаимоотношений человека и среды. Определения адаптации как процесса, явления, предела, понятия, системы реакций, синонима индивидуального здоровья. Эволюция и формы адаптаций. Адаптогенные факторы. Фазы развития процесса адаптации. Адаптация организма к различным условиям. Стресс как реакция адаптации. Специфика адаптации к психогенным факторам. Управление адаптацией.
Категория дезадаптации. Дезадаптация как аналог нездоровья. Невроз как дезадаптация.
Типы адаптации. Человек в условиях крайнего севера. Экология человека в жарком климате. Адаптация к космическим факторам. Космические ритмы разной частоты. Ритмоводители эндогенные и экзогенные.
Конституция, расы, среда обитания. Учение о конституциях человека.
Время и функции организма. Синхронизация работы различных систем. Внешние задаватели ритма их характер и особенность. Биоритмы. Результаты устранения или изменения времязадавателей. Переработка временной информации. Фактор опережения.
Социапьно-экономичекая политика. Гигиена и охрана труда. Понятие утомление, усталость. Фактор трудового ритма. Многообразие биологических циклов. Экология человека и средняя продолжительность жизни. Экологические условия крупного города. Следствие нарушения биологических ритмов. Влияние антропоидной среды.
Биосоциальная сущность человека. Сходство человека с близкородственными видами. Отличия от них. Значение отличий для человекознания и экологии человека. Биологизированность некоторых форм социального поведения человека. Социализация биологических инстинктов: пищевого, ориентировочного, оборонительного, репродуктивного. Пищевые связи у человека. Экология питания. Дезадаптация на уровне пищевого инстинкта. Информационные связи: подражание, образование, опыт как примеры адаптации. Негенетическое наследование культуры как основное отличие ориентировочного поведения человека от ориентации у животных.
Репродуктивное поведение человека и специфическая адаптация к нему: интимность репродуктивного поведения, любовные чувства. Репродуктивное поведение и его формы. Трансформация и сублимация репродуктивного поведения как попытка избежать дезадаптации.
Перспективы человека. Прогнозы и их условность. Варианты будущего человека: медицинские, биохимические (гормональная адаптация), генетические (генетическая евгеника), социальные (социальная евгеника), гипотетические и все научные.