Институт естественных и социально-экономических наук

ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ НАУК

Кафедра анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭВОЛЮЦИОННАЯ ФИЗИОЛОГИЯ»

Составители:

Заслуженный работник

Высшей школы РФ,

д.б.н, профессор Великанова Л.К.

к.б.н., доцент Завьялова Я. Л.

Согласовано:

Зав. кафедрой анатомии,

физиологии и валеологии д.б.н., профессор Айзман. Р.И.

Новосибирск – 2006

Пояснительная записка

1.1. Цель, задачи и место дисциплины в системе подготовки специалистов

Преподавание всех биологических дисциплин в вузе построено на признании ведущей роли эволюционной теории. Это в равной мере касается изучения в школе зоологии; анатомии, физиологии и гигиены человека; а так же общей биологии.

Однако зачастую эволюция строения, а особенно эволюция функций и биохимических процессов лишь декларируется. Основные положения эволюционной теории не подвергаются анализу и научному доказательству. При изучении царства животных очень скупо представлены вопросы, характеризующие эволюцию различных функций организма, практически не изучаются проблемы исторического становления и развития процессов жизнедеятельности. Отсутствие этих данных нарушает стройное представление о взаимосвязи изменения организма в процессе эволюционного развития и роли в этом окружающей среды.

Исходя из сказанного выше, введение в программу подготовки студентов биологического профиля дисциплины «Эволюционная физиология» является своевременным и рациональным.

Цель дисциплины: понимание причин возникновения, путей развития, закономерностей становления и превращения функций в процессе исторического развития животного мира; выявление приспособительного характера эволюционных преобразований и их роли в повышении резервных возможностей организма животных.

Задачи дисциплины:

1. Изучение исторического пути развития функций путем последовательного закрепления сдвигов, улучшающих приспособление организма к окружающей среде.

2. Выявление причин возникновения новых функций и превращения,
изменения и исчезновения старых.

3. Обнаружение повторяемости исторического развития в процессе онтогенеза.

4. Выявление значения исторического развития функций в совершенствовании
резервных возможностей организма.

5. Определение значения эволюционной физиологии в понимании
совершенствования здоровья и причин развития болезни.

6. Расширение общебиологического образования учителей путем раскрытия
основных положений эволюционной теории.

Место дисциплины в системе подготовки специалиста:

Дисциплина «Эволюционная физиология» представляет собой обобщающий курс, изучение которого базируется на знании зоологии беспозвоночных и позвоночных, физиологии человека и животных, эмбриологии, гистологии и биохимии.

Изучение эволюционной физиологии позволяет получить дополнительные подтверждения правоты эволюционной теории. Историческое развитие функций служит дополнительным аргументом материалистического представления о развитии живой природы. Кроме того, положения эволюционной физиологии являются важным звеном в понимании формирования здоровья в ходе прогрессивной эволюции, а также развития болезни, как следствия нарушения реализации достигнутого уровня эволюционного развития.

1.2.Требования к знаниям и умениям:

В результате изучения курса «Эволюционная физиология» учитель должен овладеть соответствующими знаниями по проблеме исторического развития функций, уметь использовать полученные знания в процессе преподавания курсов «Зоология», «Человек и его здоровье» и «Общая биология», уметь организовать факультативные занятия по указанному курсу. Особенно это касается углубленного и дифференцированного изучения предметов биологического профиля. Учитель, обладая знаниями эволюционной физиологии, должен иметь навыки организации конференции, диспута и др. форм активного изучения предмета.

1.3.Принципы построения и структура учебной дисциплины:

Дисциплина «Эволюционная физиология» предусматривается в специальности 032400 - «Биология» и в специальности 032-400 с дополнительной специальностью 031000 «Педагогика и психология», входя в региональный компонент подготовки специалиста. Количество часов на этих специальностях одинаково и составляет всего 112 часа. Из них 48 часов аудиторных занятий, 64 часа на самостоятельную работу студентов. Аудиторные часы составляют: 24 - лекционных и 24 семинарских. Курс заканчивается зачетом в IX семестре.

2. Содержание учебной дисциплины

Лекционный курс

1. Введение. Предмет и методы эволюционной физиологии.

Задачи курса. Значение эволюции физиологии для школьного курса биологии и психологии. История развития эволюционной физиологии. Вклад российских ученых, особенности развития этой науки в России. Цели, предмет и методы эволюционной физиологии.

Эволюция регуляции функций

Взаимосвязь эволюции Вселенной, Солнечной системы, Земли, жизни. Уровни организации живого вещества и регуляция функций. Регуляция как физическое, химическое, биологическое объединение организма. Гуморальная и нервная регуляция.

Общие закономерности эволюции циркулирующей жидкости

Эволюция формирования внутренней среды организма. Значение циркулирующей жидкости в жизни организма. Транспортная функция крови и ее эволюция. Появление клеток и пигментов крови.

В лекциях используются таблицы: эволюция эритроцитов и лейкоцитов. Эволюция пигментов крови.

Историческое развитие сердечно-сосудистой системы

Дососудистая и сосудистая система циркуляции жидкости. Лакунарная и замкнутая сосудистая система. Эволюция сердца беспозвоночных и позвоночных животных. Эволюция функционального совершенства сердца и сосудов, его связь с уровнем метаболизма и локомоции.

Используются слайды: Эволюция сердечно-сосудистой системы. Таблицы АД позвоночных и беспозвоночных животных. Зависимость размеров сердца от массы организма и температуры тела.

5. Эволюция внешнего дыхания

Роль дыхания в жизни животных. Особенности газообмена в водной и воздушной среде. Эктодермальные органы дыхания беспозвоночных. Эволюция дыхания беспозвоночных животных: жаберное, легочное, трахеальное дыхание. Эволюция внешнего дыхания позвоночных. Происхождение жаберного аппарата позвоночных. Зависимость строения и величины жабр от образа жизни. Аппарат наземного дыхания позвоночных, его происхождение. Эволюция воздухоносных путей и легких позвоночных. Особенности механизма вентиляции легких у земноводных, пресмыкающихся, млекопитающих и птиц. Связь эволюции дыхательной и циркуляторной систем.

Используются слайды:

Эволюция дыхания.

Таблицы:

Газообмен в жабрах. Дыхательное значение плавательного пузыря.

Эволюция пищеварения

Эволюция питания и пищеварения. Внутриклеточное питание б/п (амебоциты),

полостное пищеварение и их эволюция. Эволюция секреции и секреторного парата. Пищеварительная система, железы и ферменты позвоночных животных.

Слайды - таблицы: эволюция пищеварения.

Мембранное пищеварение. Эволюция секреторной системы.

Эволюция почек и водно-солевого гомеостаза

Экскреция как обязательное условие жизни. Пойкило- и гомоосмические

животные. Эволюция асимметрии каналов и насосов в мембране экскреторных

клеток, эволюция межклеточной контактной структуры. Эволюция

выделительных органов беспозвоночных животных ( контрактильная вакуоль, протонефридии, метанефридии, целомодукт, мальпигиевы сосуды). Эволюция выделительной системы позвоночных (мезо- и метанефрос). Онтогенез почки как подтверждение этапов ее эволюции

Слайды.

Таблицы:

Асимметрия каналов и насосов в мембране экскреторных клеток, строение и

функции мальпигиевых сосудов насекомых. Эволюция строения нефрона

высших животных.

Филогенез временных связей

Несигнальная и сигнальная формы приспособления. Значение опережающих способов реагирования для достижения приспособительного результата. Виды несигнальных и сигнальных реакций, их эволюция у беспозвоночных и позвоночных животных.

Эволюция размножения.

Роль конвариантной редупликации и избыточного воспроизведения в биологической эволюции. Мутации и половой процесс как источники наследственной изменчивости. Пол, системы определения пола. Бесполое и половое размножение, их виды, экологическое и эволюционное значение. Особенности размножения вирусов, бактерий, одноклеточных животных. Размножение в наземно-воздушной среде: ароморфозы и идиоадаптации. Эволюция размножения беспозвоночных. Вегетативное размножение. Гермафродитизм. Партеногенез. Эволюция размножения позвоночных. Эволюция размножения плацентарных. Развитие системы мать-плод.

Литература

4.1. Основная литература:

1. Айзман Р.И. «Онтогенез почки», Новосибирск. Изд-во НГПИ, 1990г.

2. Великанова Л.К. «Основы эволюционной физиологии». Новосибирск. Изд-
во Наука-Центр, 2004 г.

3. Великанова Л.К. «Эволюция функции почек и водно-солевого обмена».
Новосибирск. Изд-во НГПИ, 1990г.

4. Казначеев В.П. «Учение Вернадского о биосфере», Новосибирск, Наука,
1989г. 248с.

5. Шмидт-Нильсен К. «Физиология животных, приспособление и среда» в 2
томах, М. Мир. 1982г.

6. Проссер Л. «Сравнительная физиология животных» в III томах. М, Мир
1977-1978 гг.

7. Казначеев В.П., Спирин Е.А. «Космопланетарный феномен человека»
Новосибирск, Наука. 1991г. 304с.

8. Беляев Д.К. и др. Общая биология (учебник для 10-11 кл.
общеобразовательных учреждений) М.: Просвещение. 1997, с 142-235с.

4.2. Дополнительная литература:

1. Великанова Л.К., Айзман Р.И., Абаскалова Н.П. «Резервные возможности
функции почек и водно-солевого гомеостаза», Новосибирск, 1997г., с. 7-21.

2. Наточин Ю.В. «Эволюция водно-солевого обмена и почки» (Эволюционная
физиология), Л., Наука, 1983 г. II с. 371-415

3. Наточин Ю.В. «Проблемы эволюционной физиологии водно-солевого
обмена», Л., Наука, 1984 г.

4. Рощевский М.П. «Эволюционная электрокардиология», Л., Наука, 1972 г.

5. Руководство по физиологии (РФ) «Эволюционная физиология» в 2 частях,
Л., Наука

Вопросы к зачету

1. Предмет эволюционной физиологии, ее место среди биологических дисциплин

2. Методы эволюционной физиологии

3. История развития эволюционной физиологии. Роль И. П. Павлова, И. М. Сеченова, Л.А. Орбели в создании российской школы эволюционной физиологии

4. Значение курса эволюционной физиологии для преподавания биологии в школе.

5. Эволюция внутренней среды организма. Формирование и значение внутриклеточной и внеклеточной жидкости.

6. Значение циркулирующей жидкости в жизни организма, ее виды, эволюция.

7. Эволюция объема и ионного состава циркулирующей жидкости.

8. Эволюция кислотно-основного состава. Значение килотно-основного баланса. Роль буферных систем в транспорте углекислого газа.

9. Транспортная функция крови: механизм перехода дыхательных газов из воздуха в кровь, ткани и в обратном направлении; эволюция кислородной емкости крови и кривой диссоциации оксигемоглобина. Роль пигментов и клеток крови в транспорте кислорода, их эволюция.

10. Эволюция свертывания крови как защитной функции организма.

11. Значение системы циркуляции жидкости, ее эволюция у беспозвоночных.

12. Дососудистая и сосудистая транспортные системы, их особенности. Значение развития сосудистой транспортной системы, связь с формированием третьего зародышевого листка.

13. Появление и развитие сердечно-сосудистой системы лакунарного и замкнутого типа. Функциональные возможности этих систем, их эволюция у беспозвоночных животных разных систематических групп.

14. Эволюция сердца и его проводящей системы у позвоночных животных.

15. Эволюция сосудистого русла у позвоночных животных.

16. Кровяное давление у беспозвоночных и позвоночных животных: условия возникновения, значение, взаимосвязь с размерами тела, особенностями обмена веществ и образа жизни.

17. Эволюция нервной и гуморальной регуляции работы сердца.

18. Эволюции дыхания: появление дыхательных органов, дыхательных движений, дыхательной системы. Особенности газообмена в водной и наземно-воздушной среде, магистральные направления эволюции дыхания в этих средах.

19. Кардиореспираторная система: строение, возникновение, эволюция.

20. Происхождение и эволюция дыхательных органов беспозвоночных в водной и наземно-воздушной среде (жабры, легкие, трахеи).

21. Аппарат внешнего дыхания водных позвоночных животных – жабры: происхождение и строение жабр, взаимодействие потоков воды и крови, их роль в газообмене рыб. Связь двигательной активности рыб с развитием и размерами жабр.

22. Аппарат внешнего дыхания наземных позвоночных животных – легкие: происхождение, особенности газообмена; развитие легких и воздухоносных путей у амфибий и рептилий.

23. Механизм вентиляции легких позвоночных животных: нагнетательный и всасывающий механизмы, их особенности у амфибий и рептилий.

24. Эволюция дыхательного аппарата птиц и млекопитающих в связи с гомотермностью. Механизм вентиляции легких птиц и млекопитающих.

25. Значение пищеварения в жизни животных и человека. Понятие питания и пищеварения. Причина появления пищеварения.

26. Виды пищеварения: внутриклеточное, полостное и пристеночное. Внутриклеточное пищеварение простейших животных.

27. Роль И.И.Мечникова в изучении эволюции внутриклеточного пищеварения. Эволюция фагоцитоза как процесса переваривания и защиты организма.

28. Эволюция полостного пищеварения. Развитие секреторной системы. Эволюция секреции и секреторных желез (Теория Иордана и А.М. Уголева).

29. Пристеночное пищеварение.

30. Функциональная связь полостного и внутриклеточного пищеварения у беспозвоночных животных.

31. Строение и эволюция пищеварительной системы членистоногих.

32. Строение и эволюция пищеварительной системы позвоночных животных.

33. Значение экологических факторов в эволюции физиологии водно-солевого гомеостаза и органов выделения. Пойкило- и гомоосмия, их развитие и роль в эволюции животных.

34. Основные направления эволюции экскреторных органов: формирование асимметричного расположения каналов и насосов на мембране клеток; формирование клеточных контактов; появление и совершенствование канальцевых и фильтрующих структур выделительной системы.

35. Формирование экскреторной системы в процессе эволюции беспозвоночных: контрактильная вакуоль; протонефридии; метанефридии; целомодукты; мальпигиевы сосуды.

36. Эволюционные преобразования системы выделения и водно-солевого обмена в связи с переходом членистоногих к наземному образу жизни.

37. Этапы эволюционных преобразований почек позвоночных животных: пронефрос; мезонефрос; метанефрос.

38. Эволюция выделения у хрящевых и костистых рыб.

39. Эволюционные преобразования системы выделения и водно-солевого обмена в связи с переходом позвоночных к наземному образу жизни.

40. Совершенствование функций нефрона в ходе эволюции: развитие клубочка и канальцев, эпителиальной стенки различных сегментов нефрона

41. Эволюция механизмов регуляции функций органов выделения и роль их интеграции в совершенствовании водно-солевого гомеостаза.

42. Значение регуляции функций организма, ее возникновение и развитие. Виды гуморальной регуляции. Взаимосвязь эволюции гуморальной и нервной регуляции.

43. Эволюция гуморальной, в том числе эндокринной, регуляции у беспозвоночных.

44. Роль эндокринной системы в регуляции метаморфоза у членистоногих. Гормональная система насекомых. Эндокринная регуляция стадий онтогенеза (яйцо→личинка→куколка→имаго).

45. Эволюция эндокринной системы у низших позвоночных.

46. Развитие щитовидной железы и эволюционное преобразование физиологической роли ее гормонов у рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих.

47. Роль и эволюция коры и мозгового вещества надпочечников у позвоночных.

48. Эволюция эндокринных функций поджелудочной железы.

49. Эволюция гипоталамо-гипофизарной системы позвоночных, развитие функций адено- и нейрогипофиза.

50. Значение локомоции в жизни живых существ. Роль мышечной и нервной ткани в локомоции.

51. Этапы эволюции мышечной ткани: миоэпителиальная клетка, гладкомышечная клетка, исчерченная мускулатура. Возникновение мышечного автоматизма и нервной регуляции сокращений.

52. Эволюция форм и видов локомоции у беспозвоночных и позвоночных животных (дорычажная и рычажная локомоция).

53. Развитие мускулатуры у членистоногих, в т.ч. насекомых. Асинхронные мышечные сокращения.

54. Развитие мускулатуры у позвоночных. Усложнение ее строения в связи переходом к обитанию в наземно-воздушной среде.

55. Изменение роли нервной системы в работе мышечного аппарата у высших беспозвоночных животных и позвоночных животных. Формирование тонических и фазических мышц, их регуляция.

56. Значение развития локомоции для эволюции других систем организма.

57. Значение нервной регуляции функций. Общие направления и основные этапы эволюции нервной системы в различных систематических группах. Причины параллелизма в развитии нервной системы.

58. Эволюция нервной системы у беспозвоночных. (кишечно-полостных, низших и высших червей, моллюсков, членистоногих)

59. Эволюция нервной системы у хордовых (ланцетник, рыбы, земноводные, рептилии, птицы, млекопитающие)

60. Адаптация организма к действию полезных или вредных факторов окружающей среды.

61. Появление опережающих индивидуально-приспособительных реакций и их эволюция.

62. Донервная, индивидуально-приспособительная реакция. Суммационный и сенсибилизационый механизм индивидуально- приспособительных реакций.

63. Нервные, сигнальные индивидуально- приспособительные реакции.

64. Инстинкт как механизм поведенческих реакций, основанных на видовом опыте Условия, определяющие инстинкт. Особенности и значение инстинктов у беспозвоночных и позвоночных.

65. Поведенческие реакции, основанные на индивидуально- приобретенном опыте. Условные рефлексы у червей, моллюсков, членистоногих.

66. Поведенческие реакции, основанные на индивидуально- приобретенном опыте. Условные рефлексы у низших и высших позвоночных.

67. Особенности поведенческих реакций у приматов. Подражательные реакции антропоидов и их значение в индивидуальной адаптации.

68. Роль предметной и орудийной деятельности высших животных в их поведении.

69. Роль абстрактно-логического мышления и речевой деятельности человека в его поведении.

70. Роль конвариантной редупликации и избыточного воспроизведения в биологической эволюции

71. Бесполое размножение, его виды, экологическое и эволюционное значение.

72. Половое размножение, его виды, экологическое и эволюционное значение.

73. Размножение бактерий. Особенности и роль трансформации, трансдукции и коньюгации.

74. Размножение одноклеточных животных. Значение и особенности полового процесса.

75. Гермафродитизм: особенности, возникновение, значение.

76. Партеногенез: особенности, возникновение, значение.

77. Размножение в наземно-воздушной среде: ароморфозы и идиоадаптации.

78. Эволюция размножения беспозвоночных.

79. Эволюция размножения позвоночных.

80. Эволюция размножения плацентарных. Развитие системы мать-плод.