Григорьевская А.Я. Биогеография: Учебно-методическое пособие

Подождите немного. Документ загружается.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

БИОГЕОГРАФИЯ

Учебно-методическое пособие

Составитель А. Я. Григорьевская

Издательско-полиграфический центр

Воронежского государственного университета

2008

Утверждено научно-методическим советом географии и геоэкологии (№ 7

от 06.03.2008)

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре геоэкологии и

мониторинга окружающей среды факультета географии и геоэкологии

Воронежского государственного университета

Рекомендуется для студентов 2–3 курсов дневного и заочного отделений

специальностей 020401–География, 020802 – Природопользование,

020804 – Геоэкология, 020801 – Экология

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ БИОГЕОГРАФИИ.

Возникновение биогеографии как науки связывают с именем

А.Гумбольта, который пытался найти объяснение закономерностям

распространения живых организмов на поверхности Земли. Основные

понятия науки меняются в соответствии с развитием географии и биологии

на стыке которых и возникла биогеография. Объем и место биогеографии в

системе наук понимаются разными учеными неодинаково.

А.Г. Воронов (1976) рассматривает биогеографию как науку "о

закономерностях распределения и сочетания сообществ организмов и их

компонентов – растений, животных и микроорганизмов", "о растительном

покрове и животном населении, и населении микроорганизмов различных

регионов земного шара, а также о закономерностях распространения видов

и других таксонов животных, растений и микроорганизмов".

Ж. Леме (1976) определяет биогеографию как науку "о

географическом распределении живых организмов и причинах его

изменения – словом, обо всех географических аспектах биологии. Но

одновременно биогеография является и географической наукой, так как

она стремится установить связи как между растительным и животным

миром, так и географическими факторами – климатом, геоморфологией,

почвами, деятельностью человека".

П. Дансеро (1957) писал о биогеографии как о науке, посвященной

"рассмотрению экологии и географии растений и животных: она содержит

также многочисленные положения из области генетики, географии

человека, антропологии и социальных наук".

Биогеографию А. А. Тишков (1997) определяет как:

– синтетическая наука, развивающаяся на стыке двух весьма

интегрированных наук—географии и биологии;

– изучает распространение живых организмов в зависимости от

факторов окружающей среды;

– имеет своим предметом закономерности распространения живых

организмов и установление связей между ними и факторами среды;

– оперирует в своей деятельности широким спектром понятий

таксономии (виды, рода, семейства и т.д.), биохорологии (флористические,

фаунистические, биотические округа, провинции, области, районы и т.д.) и

экологии (растительность, животное население, сообщество, экосистема и

др.), т.е. расширенно трактует свои задачи, оперируя в исследованиях

разными уровнями организации живого (выше популяционного) и

разными масштабами географического пространства.

В отечественной науке традиционно биогеография рассматривалась

в рамках географических наук. В значительной степени арсенал ее

методологии складывается в контактах с науками географического цикла –

геоморфологией, ландшафтоведением, климатологией, геохимией

ландшафта, картографией и др. Ключевыми методами познания стали:

сравнительно-географический анализ, картографирование, классификация

и районирование биохорологических единиц, региональные исследования

биоты, ее ретроспективный анализ, сопоставление структуры,

функционирования и динамики экосистем, интерполяция и экстрополяция

биотической информации и другие.

В настоящее время в биогеографии рассматривается:

- география сообществ (в т.ч. география животного населения,

растительного покрова, населения микроорганизмов);

- география организмов (в т.ч. география растений – фито-

география, животных – зоогеография, микроорганизмов);

- биогеографическое районирование;

- география экосистем, их структуры, функционирования и

динамики;

- островная биогеография;

- оценка воздействия человека на биоту и экосистемы отдельных

регионов, материков и Земли и т.д.

Развитие биогеографии у нас в стране и за рубежом связано с

именами Ф.Дарлингтона, Ж. Леме, У. Нейла, И. Шмитхюзена, Г.Вальтера,

М.Д. Удварди, Р.Мак-Артура, А. П. Кузякина, А. Г. Воронова, А.Н.

Формозова; А.И. Толмачева, В.В. Алехина, Ю.И. Чернова, П.П. Второва и

др. Ее становление все более актуализирует не только методологию, но и

сам предмет исследований. В современной трактовке он может быть

сведен к географическим закономерностям формирования биологического

разнообразия на разных уровнях его проявления:

– изучение закономерностей связи биологического разнообразия

с факторами среды;

– выявление закономерностей становления биологического раз-

нообразия отдельных регионов и биосферы в целом (эволюционные,

палеогеографические и исторические аспекты);

– исследование "поведения" биологического разнообразия в условиях

естественной и искусственной изоляции ("островная биогеография",

активного обмена биот, преднамеренной и непреднамеренной интродук-

ции;

– разработка биографических основ сохранения биологического раз-

нообразия (оптимизация системы природных территорий, приоритеты в

сохранении редких и исчезающих видов растений и животных,

обоснование мероприятий по реставрации экосистем и другие).

Знания биогеографии необходимы для решения многих

практических вопросов. Без знаний по биогеографии нельзя правильно

решать вопросы рационального природопользования, осуществлять

оздоровление природной среды в целях укрепления здоровья человека,

разрабатывать проблемы мониторинга, с которым тесно связано

прогнозирование состояние географических факторов в зависимолсти от

напраления естественного развития природы и хозяйственной

деятельности человека. Роль биогеграфии в изучении этих проблем и

особенно в изучении растительного покрова очень велика.

Исходя из этого, учебно-методическое пособие по выполнению

практических заданий курса биогеография ставит целью развить у

студентов навыки работы с определенным объемом материала,

обсуждаемого в процессе обучения по курсу как в лекциооном плане, так и

на практических занятиях. Для достижнения цели задачами являются:

1. на конкретном материале провести биогеографическое

осмысление темы практического занятия;

2. научить студентов делать выводы на основании полученной

информации.

Однако существует ряд терминов и понятий заимствованных из

других дисциплин, которые широко используются в биогеографии.

Основные понятия биогеорафии.

Биогеография – наука, которая тесно связана с географией,

биологией и экологией, поэтому многие термины и понятия заимствованы

из этих дисциплин. Основными стали следующие понятия.

Биосфера (от греческого «биос» – жизнь, сфера – шар), область

активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и

верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое

вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют

друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин

«Биосфера» введен в 1875 году Э.3юссом. Учение о биосфере, как об

активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых

организмов (в том числе и человека) проявляется как геохимический фак-

тор планетарного масштаба значения, создана В.И. Вернадским (1926г.).

Биосфера – самая крупная (глобальная) экосистема Земли – область

системного взаимодействия живого и косного вещества на планете.

«Пределы биосферы обусловлены прежде всею полем существования

жизни» (Вернадский, 1926 г.). Распределение живых организмов в

биосфере и её вертикальную зональность показаны на рис. 1, 2.

Биоценоз (от био. и греческого Koinos – общий) (ценоз),

совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих

данный участок суши или водоема и характеризующихся определенными

отношениями между собой и приспособленностью к условиям

окружающей среды; 1) сообщества из продуцентов, консументов и

редуцентов, входящих в состав одного биогеоценоза и населяющих один

биотоп; 2) системная совокупность живого, характеризующаяся

определенным балансом между живыми экологическими компонентами;

3) любое сообщество взаимо-связанных организмов какого либо участка

Земли.

Рис. 1. Распределение живых организмов в биосфере:

1 – озоновый слой; 2 – граница снегов; 3 – почва; 4 – животные,

обитающие в пещерах; 5 – бактерии в нефтяных водах (высоты и глубины

даны в метрах).

Биогеоценоз (от био., гео. и греческого Koinos – общий) –

однородный участок земной поверхности с определенным составом живых

(биоценоз) и косных (приземной слой атмосферы, солнечная энергия, и

почва и др.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними

(обменом веществом и энергии). Термин предложил советский ученый

В.Н. Сукачев (1940 г.); иногда употребляется как синоним экосистемы.

Биогеосфера – оболочка земного шара на границе атмо-, гидро- и

литосферы, на которой сконцентрировано живое существо планеты,

называемое биогеосферой (синонимы: «пленка жизни» (В.И.Вернадский),

л о . . ф

стоянное нахождение человека и всесторонняя его

поверхностей,

анятых основными структурными единицами.

з х

и растение, на котором или в жилище которого они

посел

одного пояса – биозоны), например, биомы

влажн

«эпигенема», «витосфера» – сфера жизни (Б.М.Лавренко), «фитосфера»

(В.Б.Сочава)). Понятия «биогеосфера» по своему содержанию близко к

понятию « андшафтная болочка» Ф.Н Милькова Только в биогеос ере

возможно по

деятельность.

Рис. 2 Вертикальная зональность биосферы и соотношение

Биологическая совокупность – это обитании норы какого-либо

животного, или кишечника жвачных животных, или листвы дерева, когда

географическая среда ока ывает на ни косвенное воздействие (через

животное ил

яются).

Биом– совокупность растительного покрова и животного населения.

Биом представляет собой совокупность сообществ какой либо зоны или

подзоны. Это крупное экосистемное подразделение в пределах природно-

климатической зоны (и прир

ых тропических лесов.

ом ж

вляющие биоту общей территории

распр

льная степь). Иначе, участок земной поверхности с

однот

(о – – г

обыкновенного

или б приспособленные

экологических ниш в биогеоценозах,

облад б

ет

й к м е Ц т

й н

мами. Природные процессы в географической оболочке

осущ

Биологическое разнообразие – совокупность генотипов и фенотипов

популяций все организмов Земли

Биота – совокупность флоры и фауны, то есть это исторически

сложившийся к плекс ивых организмов какой либо территории

географического ранга, например, биота ландшафта, биота географической

зоны и т.д. Виды, соста

остранения, могут не иметь экологических связей, например, медведь

и таракан, береза и серая крыса.

Биотоп (от греческого биос – жизнь, опос – место) – место

обитания организмов, более или менее однородной среды (пресноводный

водоем, ковы

ипными условиями среды, занятый определенным сообществом –

биоценозом.

Биотип т греческого биос жизнь, типос – образ) руппа особей

вида и разновидности, не имеющих обычно морфологических отличий,

обладающая биологическими и физиологически устойчивыми

особенностями (например, ранняя и поздняя форма дуба

иотипы – более 100 – бурой ржавчины пшеницы, к

паразитированию на определенных сортах пшеницы).

Вид – совокупность особей, образующих географически и

экологически викарирующие популяции. Особи обладают общими

морфофизиологическими признаками, способны в природных условиях

скрещиваться и в совокупности занимать сплошной или частично

разорванный ареал. Каждый вид в природе находится в постоянной

биологической изоляции от других видов, выражаемый в не

скрещиваемости. Вид представляет собой систему генотипов, форми-

рующих определенную совокупность

ающих общей эволюцией. О щее число видов всех организмов на

Земле насчитывает от 1,5 до 5 млрд.

Географическая оболочка Земли – (ландшафтная оболочка,

эпигеосфера), сфера взаимопроникновения и взаимодействия литосферы,

атмосферы, гидросферы и биосферы. Облада сложной пространственной

дифференциацие . Верти альная ощность – д сятки км. елостнос ь

географическо оболочки определяется непрерывным э ерго- и

массообменном между сушей, атмосферой, Мировым океаном и

организ

ествляются за счет лучистой энергии солнца и внутренней энергии

Земли.

Ген (от греческого genos – род, происхождение) (наследственный

фактор) – единица наследственного материала, ответственная за

формирование количества элементарного признака. У высши организмов

(эукариот) входит в состав хромосом. Совокупность всех генов организма

составляет его генетическую конституцию – генотип. Дискретные

ы 1 В

измен

отбора).

от и г

. Все

свойс

а исторически

какой-либо

терри ся

ный мир – совокупность фауны и животного населения.

Часто

изма – процесс, состоящий из

дифф

u б

ь од д и щ

наследственные задатки были открыт в 865г. Г.Менделем; в 1909г. .

Иогансен назвал их «ген». Развитие молекулярной генетики привило к

раскрытию химической природы и енетического материала и

представление о гене как об участке молекулы ДНК (в некоторых вирусов

РНК) со специфическим набором нуклеотидов, в линейной

последовательности которых закодирована генетическая информация.

Каждый ген отвечает за синтез определенного белка (фермент или др.).

Контролируя их образование, гены управляют всеми химическими

реакциями организма и определяют таким образом его признаки.

Уникальное свойство гена – сочетание высокой устойчивости

(неизменяемости в ряду поколений) со способностью к наследуемым

ениям – мутациям, которые являются источником генетической

изменчивости организмов и основой для действия естественного

Генофонд – (от ген. и франц. fond – основание), совокупность генов,

которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.

Генотип – ( ген тип), енетическое (наследственная конституция

организма, совокупность всех его генов). В современной генетике

рассматривается не как механический набор не зависимо

функционирующих генов, а как единая система, в которой любой ген

может находится в сложном взаимодействии с остальными генами

тва и признаки организма – его фенотип – есть результат

реализации генотипа определенных условиях окружающей среды.

Животное н селение – сложившаяся совокупность

особей одного или многих видов животных в пределах

тории или акватории. Животное население характеризует

численностью особей, их сочетаниями и взаимоотношениями.

Живот

«животный мир» и «животное население» используются как

синонимы.

Зооценоз – совокупность взаимосвязанных видов животных,

сложившаяся на каком-то пространстве.

Организм (от позднелат. organize – страиваю, сообщаю стройный

вид), живое существо, обладающее совокупностью свойств, отличающих

его от неживой материи. Большинство организмов имеют клеточное

строение. Формирование целостного орган

еренциации структур (клеток, тканей, органов), функций и их

интеграции как в онто-, так и в филогенезе.

Популяция (от лат. popul s – народ, население) ( иол.),

совокупност особей ного вида, лительно зан маю ая определенное

пространства и воспроизводящая себя в течение большого числа

поколений. Каждая популяция различается по полу, возрасту,

пространственным и близкородственным объединениям особей. Группы

пространственно смежных популяций могут образовывать географическую

популяций обеспечивает эволюционную

устой

расу или подвид. Популяция – элемент рная единица эволюционного

процесса и форма существования вида. Существование внутри вида

генетически разнородных

чивость вида. Важной особенностью популяций является наличие

отличительных

признаков.

Природа – в широком смысле - весь материально – энергетический и

информационный мир Вселенной. Природа – совокупность естественных

услов

родов, семейств). На различие понятий «флора» и

«раст И.

Турма

: ли ств ок

рг

природно-антропогенных (культурных ландшафтов,

насел

боценоз), сообщество растений

(фито

требованиями к среде обитания, нередко в значительной степени

ий существования человеческого общества, на которую прямо или

косвенно воздействует человечество.

Растительность – совокупность растительных сообществ

(фитоценозов), населяющих какие либо территории. Распределение

растительности определяется основном законами зональности и

поясности. Основные классификационные единицы – тип растительности

(лес), формация (клёновая), ассоциация (мятликово-клёновая). От

растительности надо отличать флору – совокупность систематических

единиц (видов,

ительность» впервые обратил внимание швейцарский фитогеограф

н в 1849 г.

Растительный покров – совокупность флоры и растительности.

Среда 1) вещество и/и простран о ружающее

рассматриваемый объект (физическое); 2) природные тела явления, с

которыми о анизм находится в прямых или косвенных

взаимоотношениях (экологическое); 3) совокупность физических

(природных),

енных мест) и социальных факторов жизни человека (социально –

экологическое)

Сообщество – система совместно живущих в пределах некоторого

естественног объема пространства автотрофных и гетеротрофных

организмов (иногда лишь одних из них). Могут рассматриваться отдельно

сообщество организмов (микро

ценоз), сообщество животных (зооценоз) и т.п. Иногда сообщество

понимается как синоним биоценоза.

Синузия (от греч. synusia – совместное пребывание, сообщества),

совокупность видов растений, относящихся к одной или близким

жизненным формам. 1) экологически и пространственно обособленная

часть фитоценоза, состоящая из растений одной или нескольких близких

жизненных форм (например, деревья, кустарники, эпифитные лишайники,

мхи, водоросли на стволах др.); 2) одноярусное сообщество растений в

пределах фитоценоза, сформированное в определенных экологических

условиях, территориально компактн я или разобщенная, с наличием

взаимоотношений между компонентами или без них; 3) совокупность

популяций животных и растений, связанных между собой общими