Экспериментальные и теоретические методы исследования биоразнообразия

Курс читает:	к.б.н. Щербаков Д.Ю.
Аннотация рабочей программы дисциплины	Скачать
Рабочая программа	Скачать
Фонд оценочных средств	Скачать
Трудоемкость дисциплины	2 З.Е. (72 ч.)
Форма промежуточной аттестации	Экзамен

Основной задачей дисциплины является знакомство студентов с особенностями структурно-функциональной организации геномов прокариотических и эукариотических организмов. Рассматриваются вопросы из области структурной геномики, функциональной геномики и сравнительной (эволюционной) геномики, а также современные методы исследования геномных последовательностей.

Целью освоения дисциплины «Экспериментальные и компьютерные методы исследования биоразнообразия» является получение студентами основополагающих знаний об изменениях генетического разнообразия видов, входящих в сообщества организмов, о методах детекции и анализа этих изменений. В задачи курса входит знакомство с основными микроэволюционными и демографическими процессами в популяциях, классами признаков, которые используются при исследовании биоразнообразия, их особенностями и методами анализа (экспериментальными и методами обработки данных), а также с ресурсами, доступными через интернет; с основными понятиями и терминами, используемыми для описания биоразнообразия природных объектов, а также с современными методами оценки биологического и генетического разнообразия природных объектов.

Актуальность дисциплины «Экспериментальные и компьютерные методы исследования биоразнообразия» обусловлена тем, что область изучения структуры, функций и эволюции сообществ живых организмов и в их рамках — входящих в эти сообщества таксонов является наиболее стремительно развивающимся направлением современной биологии, открывающим новые горизонты для совершенствования управления природными ресурсами в условиях быстрых и масштабных глобальных изменений, для создания принципиально новых методов и технологий детекции изменений экосистем и разработки новых природоохранных стратегий.

Для достижения поставленной цели выделяются следующие задачи курса:
1. Изучить основные представления о биоразнообразии, сообществах организмов, их структуре и устойчивости, о различных ролях, которые разные виды играют в сообществах;
2. Дать представление о взаимосвязи генетического и таксономического разнообразия в различных экосистемах, об основных экспериментальных методах оценки генетического и таксономического разнообразия экосистем (сообществ организмов)
3. Изучить основные теоретические методы описания и моделирования различных процессов в экосистемах, познакомить с примерами исследования реальных экосистем
4. Дать представление об основных микроэволюционных процессах, формирующих устойчивые сообщества организмов

1. Введение в генетику популяций и сообществ
2. Внутривидовое генетическое разнообразие
3. Эффективный размер популяции Ne, его связь с физическим размером в зависимости от биологических свойств вида
4. Популяционная структура вида
5. Определение числа популяций
6. Понятие о сообществах видов
7. Анализ метагенома
8. Анализ состояния экосистемы с помощью исследования генетического разнообразия.

1. Чернова Н. М. Общая экология: учебник для пед. вузов по спец. «Биология» / Н. М. Чернова, А. М. Былова — М.: Дрофа, 2007 — 412 с.
2. Кайданов Л. З. Генетика популяций: [Учебник для вузов по направлению»Биология» и спец.»Биология» и «Генетика»] / Л.З. Кайданов; Под ред. С.Г. Инге-Вечтомова; Прил. Н.Н.Хромова-Борисова — М.: Высш. шк., 1996 — 320 с.
3. Майр Э. Популяции, виды и эволюция / Пер.с англ.М.В.Мины; Под ред.и с предисл. В.Г. Гептнера — М.: Мир, 1974. 460 с.

Дополнительная литература
4. Ясаманов Н. А. Основы геоэкологии: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по экологическим специальностям / Н.А. Ясаманов — Москва: Академия, 2007 — 351, [1] с.
5. Шилов И. А. Экология: учебник для студентов биологических и медицинских специальностей вузов / И.А. Шилов — Москва: Высшая школа, 2001 — 511, [1] с.
6. Яблоков А. В. Эволюционное учение [учебник для биол. направления и биол. спец. вузов] / А. В. Яблоков, А. Г. Юсуфов — М.: Высшая школа, 2006. 310 с.

Перечень учебно-методических материалов по самостоятельной работе обучающихся
7. Щербаков Д.Ю. Актуальные проблемы современной генетики: биоинформационные методы анализа биоразнообразия : учеб. пособие /Д. Ю. Щербаков, Р. В. Адельшин, М. В. Коваленкова. – Иркутск :Изд-во ИГУ, 2018. – 119 с.
8. Щербаков Д.Ю. Актуальные проблемы современной генетики: генетические методы анализа биоразнообразия : учеб. пособие / сост. Д. Ю. Щербаков, В. Е. Харченко. – Иркутск : Изд-во ИГУ, 2018. – 123 c.

Вопрос 1. Понятие экосистемы, экологической ниши вида.
Вопрос 2. Принцип конкурентного исключения Гаузе.
Вопрос 3. Что такое сообщество организмов, критерии выделения сообществ организмов.
Вопрос 4. Что такое видовое разнообразие. Методы экспериментального исследования видового разнообразия экосистемы.
Вопрос 5. Основные определения вида.
Вопрос 6. Метагеномные методы описания видового разнообразия в экологической микробиологии.
Вопрос 7. Основные количественные характеристики генетического разнообразия популяций и методы их вычисления из данных экспериментов.
Критерии достаточности при экспериментальных исследованиях биоразнообразия.
Вопрос 8. Эффективный размер популяции и его связь с физическим размером в зависимости от биологических свойств вида.
Вопрос 9. Основные сценарии демографических процессов, методы их определения при анализе экспериментальных данных.
Вопрос 10. Признаки рискованного состояния экосистемы, методы их выявления при анализе экспериментальных данных.
Вопрос 11. Основные классы моделей изменений генетического разнообразия.
Вопрос 12. Статистические методы сравнения сложных гипотез о микроэволюционных сценариях. Метод ABC (приближенных байесовских вычислений).