Рабочая программа по экологической физиологии для студентов

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГПО ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия
Кафедра анатомии, физиологии и патологической анатомии
Биотехнологический факультет
Рабочая программа
по дисциплине
«ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ»
Ульяновск – 2008
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия
Кафедра анатомии, физиологии и патологической анатомии
Рабочая программа
по дисциплине
«ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ»
для студентов 2 курса биотехнологического факультета
специальности 110305.65 - «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции»
всех специальностей очного отделения, срок обучения 5 лет
Курс ______________________2
Семестр ____________________4
Лекции ___________________16
ЛПЗ ______________________36
Зачет _______________4 семестр
Всего аудиторных занятий __ 52
Самостоятельная работа ____ 48
Всего по дисциплине ______ 100
Ульяновск 2008
1. Цели и задачи дисциплины в учебном процессе
Цель дисциплины приобретение студентами теоретических знаний и практических навыков по курсу «Экологическая физиология», которая подробно рассматривает
экологические механизмы адаптации организма к среде обитания, факторы внешней среды и их влияние на организмы культивируемых животных, природные комплексы,
преобразованные деятельностью человека для производства экологически безопасной продукции животноводства; необходимых специалисту для научного обоснования мероприятий, связанных с созданием оптимальных условий содержания, кормления и эксплуатации животных, предупреждением заболеваний, оценкой здоровья, характера и
степени нарушений деятельности органов и организма, определением путей и способов воздействий на организм в целях коррекции деятельности органов.
Задачи дисциплины являются - сформировать у студентов знания частных и общих механизмов и закономерностей деятельности клеток, тканей, органов и целостного
организма, механизмов нейро – гуморальной регуляции физиологических процессов и функций у млекопитающих и птиц под воздействием различных факторов и механизмов их формирования;
- приобретение навыков по эколого –физиологическому исследованию и умений использования знаний экологической физиологии в практике животноводства.
Как сложная важнейшая и многогранная наука - экологическая физиология включает данные многих сложных дисциплин, имеет глубокую связь с биохимией, биофизикой, опирается на морфологию, физиологию и другие дисциплины.
Ставиться цель координировать полученные знания по экологической физиологии с анатомией, биохимией, разведением, кормлением и др. смежными дисциплинами
устраняя дублирование и повторение.
Изучение экологической физиологии позволит найти правильное решение задач повышения продуктивности сельскохозяйственного производства. Экологофизиологический подход важен и в отношении сохранения и рационального использования животного мира в соответствии с законом об охране природы. Решение всех этих
задач невозможно без определенной суммы знаний по экологической физиологии.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Своѐ место в учебном процессе экологическая физиология занимает как дисциплина, которая позволит получить углубленные профессиональные знания с экологоадаптационных позиций, что на практике обеспечивает понимание и усвоение зоотехнических наук.
В результате изучения дисциплины студент должен знать - общие принципы адаптации организма, а также понятия о стрессе и стрессовом воздействии, изучить основы этологии, иметь представление о периодических физиологических процессах в организме животных и человека при различных условиях жизни, знать не только физиологические механизмы природных адаптаций, но и уметь прогнозировать здоровье животных и человека.
Студент должен овладеть: методами научных исследований функциональных систем организма животного: системы крови, кровообращения, дыхания, обмена веществ и энергии, выделения, центральной нервной системы, высшей нервной деятельности и анализаторов.
Студент должен уметь:
- самостоятельно получить кровь от животных, стабилизировать и фракционировать ее, проводить исследование гематологических показателей крови (гемоглобина,
числа эритроцитов, лейкоцитов, СОЭ и др.);
- самостоятельно определять число сокращений сердца, частоту пульса, выслушивать и определять тоны сердца фонендоскопом, измерять артериальное давление у
животных;
- самостоятельно определять частоту и тип дыхания у животных;
- самостоятельно измерять температуру тела в разных участках тела и знать нормальные показатели ее у разных животных;
- самостоятельно исследовать основные рефлексы, используемые на практике: рефлекс холки, анальный, глазосердечный и др.;
- самостоятельно определять число рубца и жвачных движений;
- самостоятельно вырабатывать условные рефлексы у сельскохозяйственных животных на натуральные и индифферентные раздражители, определять типологические
особенности ВНД животных;
- использовать знания экологической физиологии при оценке состояния животного.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные работы
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля
Всего часов
100
52
16
36
48
Зачет
4. Содержание дисциплины.
4.1. Тематический план дисциплины и виды занятий
№
п/п
Наименования тем
раздела
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Природные факторы среды и их влияние на организм. Экологическая безопасность. Предмет и задачи экологической физиологии.
Учение о физиологических адаптациях. Общие принципы адаптаций организма. Физиологическая адаптация организма к абиотическим факторам среды. Адаптация к передвижению и мышечной деятельности.
Физиологическая адаптация организма к абиотическим факторам
среды.
Адаптация к питанию, пищевая специализация и обмен веществ.
Понятие о стрессе и стрессовом воздействии.
Основы этологии. Виды, формы и системы поведения.
Биоритмологические процессы. Влияние природных циклов и
метеорологических факторов на организм животных.
Возрастная физиология.
ИТОГО
Самостоятельная
работа
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные занятия
Итого
1
-
1
2
1
12
13
10
2
2
4
5
4
4
4
4
6
8
2
4
10
12
6
3
10
10
4
16
2
36
2
52
4
48
4.2. Содержание дисциплины
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ
№
п/п
1
2
3
4
5
Кол-во Технические и
Форма
Название лекций и краткое их содержание
часов другие средства контроля
обучения
Природные факторы среды и их влияние на организм. Экологическая безопасность. Предмет
Видеофильм,
Опрос,
2
и задачи экологической физиологии. Аспекты экологической физиологии. Предмет и задачи.
плакаты
зачет
Экологическая физиология человека. Практическое значение эколого-физиологических исследований.
Учение о физиологических адаптациях. Общие принципы адаптаций организма. Физиологическая адаптация организма к абиотическим факторам среды.
Среда обитания. Общие принципы адаптаций. Единство организма и среды. Физиологические механизмы адаптации. Клеточный и тканевые уровни адаптации. Органный и системный уровни адаптации.
Физиологическая адаптация организма к абиотическим факторам среды. Адаптация к передвижению и мышечной деятельности.
Температура среды обитания. Термические адаптации к высоким температурам и холоду.
Терморегуляция. Физиологические изменения дыхания, кровообращения, течения обменных
процессов, а также поведение животных с целью регуляции температуры.
Состав воздуха и его влияние на организм. Механизмы, обеспечивающие кислородный запрос организма. Адаптация к горным условиям.
Мышечная деятельность. Физиологическая адаптация при мышечной деятельности. Двигательная активность и утомление. Адинамия, гиподинамия и их последствия.
Понятие о стрессе и стрессовом воздействии.
Классификация стресс факторов. Стадии стресса. Механизм стресс - реакции. Влияние
стрессов на продуктивность животных. Профилактика стресса.
Основы этологии. Виды, формы и системы поведения.
Гомеостатическое поведение. Общее представление об этологии животных. Поведенческие
реакции: врожденные и приобретенные. Классификация форм поведения с.-х. животных.
Фомы общественного поведения. Факторы, влияющие на поведение. Перспективы использования данных этологии в животноводстве.
Биоритмологические процессы. Влияние природных циклов и метеорологических факторов
на организм животных. Понятие о биоритмологии. Общие закономерности суточных и сезонных ритмов. Биологические часы. Фотопериодизм. Возможности биоритмологической
адаптации животных.
2
Видеофильм,
таблицы
Опрос,
зачет
4
Плакаты
Опрос,
зачет
4
Плакаты
Опрос,
зачет
4
Плакаты
Опрос,
зачет
5. Лабораторный практикум - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
№
Наименование лабораторных работ
п/п
1 Ознакомление студентов с порядком проведения лабораторно-практических занятий по курсу «Экологическая физио-
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
логия», методическими пособиями и руководствами: методами физиологических исследований, основной аппаратурой,
оборудованием, правилами фиксации животных, правилами техники безопасности. Ознакомление студентов с основной
и дополнительной литературой по изучаемому курсу.
Гомеостаз и адаптация. Адаптация к агентам внешней среды. Типы адаптации в зависимости от уровня регулируемых
систем. Физиологическая адаптация при мышечной деятельности.
Морфологические адаптации пойкилотермных животных.
Адаптация к абиотическим факторам среды.
Приспособительное значение отдельных элементов крови животных. Изучение гематологической картины у животных
при различных физиологических состояниях.
Субъективность ощущения и восприятия сенсорными системами. Изучение условно - рефлекторной регуляции деятельности анализаторов, явления индукции в различных анализаторах.
Адаптация к питанию, пищевая специализация и обмен веществ. Сравнительное определение реакции слюны и желудочного сока у жвачных животных, лошади, свиньи, собаки. Наблюдение под микроскопом инфузорий содержимого
рубца при высоко - и низкоконцентратных типах кормления.
Анализ среднесуточного рациона питания человека.
Сравнительная оценка температуры тела у животного в прямой кишке и кожи в различных областях (голова, спина, конечности) при различных физиологических состояниях.
Стрессы. Регистрация ЧСС (частота сердечных сокращений), ЧД (частота дыхания), ТТ (температура тела), артериального давления до и после физической нагрузки у тренированных и нетренированных животных и человека.
Особенности проявления стресса у различных видов сельскохозяйственных животных.
Нагрузки, вызываемые технологическими условиями содержания. Ветеринарно-санитарные требования на животноводческих комплексах.
Изучение свойств кратковременной и долговременной памяти.
Основы формирования поведения. Наследуемое поведение. Тестирование врожденного поведения (на примере лабораторных животных).
Формы общественного поведения. Взаимодействие животных внутри группы. Коммуникации между животными.
Частная этология животных.
Биоритмология. Анализ поведенческих реакций у дневных и ночных животных. Особенности физиологических показателей в разные периоды циркадных и циркадианных ритмов.
Возрастная физиология.
ИТОГО
Кол-во
часов
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
36
4.3. Тематика теоретического материала внеаудиторного изучения
по вопросам, не изложенным в лекциях. Вид контроля - зачет
№
Содержание тем
Количество часов
1
Адаптации к агентам внешней среды. Клеточные и тканевые адаптации у пойкилотермных организмов. Реакция организма рыб и насекомых на низкие температуры. Клеточные и тканевые адаптации у гомойотермных организмов.
Органные и системные адаптации у пойкилотермных организмов. Процессы адаптивной эволюции.
Органные и системные адаптации у гомойотермных организмов. Морфологические
приспособления к разным условиям среды. Роль системы крови в экологической специализации животных. Роль кожи, ее сосудистого аппарата, шерсти в разных условиях.
Морфофункциональные приспособления в сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной и мышечной системах. Иммунная система и ее адаптация.
Продуктивность сельскохозяйственных животных и адаптация. Особенности обмена
веществ у животных разных направлений продуктивности. Морфологические изменения у высокопродуктивных животных. Особенности функционирования органов высокопродуктивных и низкопродуктивных животных. Физиологические реакции организма
высокопродуктивных животных на резкие изменения условий среды.
Общее влияние тепла и холода на живые системы. Крайние типы адаптации к тропическому и полярному климату. Пределы выживаемости. Продолжительность выживания
при крайних температурах. Особенности теплопродукции и теплоизоляции у животных
холодных и жарких климатических зон. Видовые особенности химической терморегуляции. Вторая химическая терморегуляция.
Физиологические особенности ныряющих организмов. Особенности легочного дыхания, дыхательной функции крови, содержание миоглобина. Регуляция дыхания и кровообращения при нырянии. Морфофункциональные приспособления у ныряющих видов млекопитающих. Ответные реакции физиологических систем на изменение влажности и движения воздуха.
7
2
3
4
5
6
6
5
6
7
8
9
Физиологические гипоксии у наземных организмов. Функциональные гипоксии в связи
с оборонительными реакциями. Возбудимость дыхательного центра в периоды спячки и
бодрствования.
Ответные реакции физиологических систем на изменение влажности и движения воздуха.
Особенности пищевой адаптации сельскохозяйственных животных разных пород и направлений продуктивности. Механизмы приспособления к недостатку воды. Адаптация
животных и птиц к засолению потребляемой воды и кормов. Механизмы адаптации при
недостатке корма и воды в условиях средней полосы.
Физиологические механизмы стадных и популяционных отношений. Энергетика стадных и популяционных отношений. Стадные и агрегационные реакции. Социальное доминирование. Формирование социального поведения на разных этапах онтогенеза.
Нервные и гормональные механизмы регулирования численности в популяции. Асоциальное поведение, причины его появления, роль факторов среды. Действие антропогенных факторов на социальное поведение животных. Нежелательное поведение, его влияние на продуктивность и способы устранения.
Наследование циркадных ритмов. Метод «остановки» биологических часов и влияние
температуры среды, ингибиторов синтеза белка и мутагенов. Роль витаминов. Значение
гормонов. Биоритмы и продуктивность.
ИТОГО
5
3
5
8
3
48
Перечень вопросов к зачету
по курсу экологической физиологии
1. Предмет и задачи экологической физиологии. Практическое значение эколого-физиологических исследований.
2. Аспекты экологического мышления необходимые для выживания человека.
3. Физиологическая адаптация процессов. Эколого - генетическая классификация адаптации.
4. Экологические факторы и их действие. Общие закономерности воздействия экологических факторов на организм.
5. Основные закономерности индивидуальной адаптации.
Адаптационный синдром как механизм восстановления постоянства внутренней среды организма. Определение гомеостаза. Уровни адаптации.
6. Оценка адаптивных возможностей. Норма реакции и “цена” адаптации.
7. Адаптации организма к изменению температуры среды.
8. Адаптации организма к условиям кормления, к корму.
9. Понятие о стрессе. Классификация стресс- факторов.
10. Стадии стресса.
11. Механизм стресс реакции.
12. Связь типа высшей нервной деятельности со стрессоустойчивостью животных.
13. Особенности проявления стрессов у различных видов животных. Влияние стрессов на здоровье и продуктивность животных.
14. Профилактика стрессов у различных видов животных.
15. Этология - наука о поведении животных. Перспективы использования данных этологии в животноводстве.
16. Классификация форм и определение типа поведения животных.
17. Гомеостатическое поведение.
18. Социальное поведение животных.
19. Пищевое поведение.
20. Групповое поведение.
21. Материнское поведение.
22. Исследование поведения.
23. Формирование поведения животных (Развитие поведения). Факторы, влияющие на поведенческую активность.
24. Нагрузки, вызываемые технологическими условиями содержания крупного рогатого скота (Биоклиматология. Различные типы содержания, их
преимущества и недостатки. Основы жизненных проявлений у телят в молозивный период, в период молочного питания, от отъема до 6 месяцев.
Технология кормления. Условия содержания).
25. Нагрузки, вызываемые условиями содержания свиней (Биоклиматология свиней. Биология свиноматки, раннего отъема поросят, поведение
откормочных свиней. Технология кормления. Формирование групп).
26. Нагрузки, вызываемые условиями содержания овец (Поведение овец в различных условиях содержания. Социальные отношения в стаде. Машинное доение овец).
27. Нагрузки, вызываемые условиями содержания лошадей (Биоклиматология лошадей. Рассудительная деятельность лошадей. Социальное и половое поведение, поведение новорожденных жеребят).
28. Нагрузки, вызываемые условиями содержания птицы (Биоклиматология птиц. Социальные связи у цыплят).
29. Понятие о биоритмологии. Биологические ритмы. Ритмы Солнца и биосфера. Биологические ритмы с продолжительными периодами.
30. Общие закономерности суточных ритмов.
31. Общие закономерности сезонных ритмов. Биологические часы. Фотопериодизм.
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
Основная
1. Скопичев В.Г., Максимюк Н.Н., Шумилов Б.В. Зоотехническая физиология. – М.: КолосС, 2008.
2. Скопичев В.Г., Яковлев В.И. Частная физиология. Часть 2. Физиология продуктивных животных. – М.: КолосС, 2008.
3. Скопичев В.Г. Частная физиология. Часть 1. Физиология продуктивности. – М.: КолосС, 2006.
Дополнительная
1. Мохов Б.П., Егорова В.В, Семерханов З.Л. и др. Адаптация сельскохозяйственных животных и птицы. Ульяновск, ГСХА,
2004.
2. Лысов В.Ф., Ипполитова Т.В., Максимов В.И., Шевелев Н.С. Физиология и этология животных. – М.: КолосС, 2004.
3. Шилов Н.А. Физиологическая экология животных. М.: Высшая школа, 1985, 2000.
4. Слоним А.Д. Экологическая физиология животных. М., Высшая школа, 1971.
5. Экологическая физиология животных. Под. ред. Бехтерева. Л.: Наука, 1981, ч. 1,2,3.
6. Фурдуй Ф.Н., Шоирбу Е.Н. и др. Стресс и адаптация с.-х. животных в условиях индустриальных технологий. Кишинев,
Штинница, 1996.
7. Мак – Фарленд Д. Поведение животных. – М.: Мир, 1988.
8. Никитченко И.Н. и др. Адаптация, стрессы и продуктивность сельскохозяйственных животных. – Минск: Ураджай, 1988.
9. Плященко С.И., Сидоров В.Т. Стрессы у сельскохозяйственных животных. – М.: Агропромиздат, 1987.
10. Голиков А.Н. Адаптация сельскохозяйственных животных. – М.: Агропромиздат, 1985.
11. Меерсон Ф.З. Физиология адаптивных процессов. М.: Наука, 1986.
12. Шмидт – Нильсен К. Физиология животных. Приспособление и среда/ Под редакцией Е.М.Крепса. Кн 1,2. – М.: Мир,
1982.
13. Ковальчикова М., Ковальчик К. Адаптация и стресс при содержании и разведении сельскохозяйственных животных. – М.:
Колос , 1978.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.
Учебные и научные фильмы, используемые по дисциплине:
Обмен веществ и энергии.
Температура тела и терморегуляция.
Потребление пищи. Аппетит и его регуляция. Детализированные нормы кормления.
Дыхание.
Лактация.
Размножение.
Типы ВНД.
Железы внутренней секреции.
Анализаторы слуха и вкуса.
Форменные элементы крови.
Компенсаторно-приспособительные процессы.
Выделительная функция почек.
Гипноз.
Физиологические механизмы произвольных движений.
Физиология пищеварения.
Особенности пищеварения жвачных животных.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Специализированные лаборатории с набором приборов и устройств для изучения физиологических процессов в организме сельскохозяйственных животных.
Импульсные электростимуляторы, кимографы, миографы, хронаксиметр, динамометры, центрифуги, КФК, термостат, сушильный шкаф, спиртометр, эритрогемометры, рефрактометры, микроскопы, счетчики для подсчета лейкоцитарной формулы, камеры Горяева, газоанализатор Холдена, тонометры, аппараты Панченкова, фонендоскопы, гемометры, термометры, руминографы.
Имеется лабораторная посуда (пипетки, пробирки, колбы, спиртовки), реактивы для запланированных лабораторных
занятий, табличный материал в полном объеме курса, фильмы, видеофильмы, видеоплейер, компьютер.