Григорьевская. Уч пособие, 2008

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

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

врамках географических наук. В значительной степени арсенал ее методологии складывается в контактах с науками географического цикла – геоморфологией, ландшафтоведением, климатологией, геохимией

3

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 – фитогеография, 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

сфакторами среды;

–выявление закономерностей становления биологического разнообразия 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 интродукции;

–разработка биографических основ сохранения биологического разнообразия (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

4

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 фактор 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;

5

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),

6

«эпигенема», «витосфера» – сфера жизни (Б.М.Лавренко), «фитосфера» (В.Б.Сочава)). Понятия «биогеосфера» по своему содержанию близко к понятию «ландшафтная оболочка» Ф.Н. Милькова. Только в биогеосфере возможно постоянное нахождение человека и всесторонняя его деятельность.

Рис. 2 Вертикальная зональность биосферы и соотношение поверхностей, занятых основными структурными единицами.

Биологическая совокупность – это обитании норы какого-либо животного, или кишечника жвачных животных, или листвы дерева, когда географическая среда оказывает на них косвенное воздействие (через животное или растение, на котором или в жилище которого они поселяются).

Биом– совокупность растительного покрова и животного населения. Биом представляет собой совокупность сообществ какой либо зоны или подзоны. Это крупное экосистемное подразделение в пределах природноклиматической зоны (и природного пояса – биозоны), например, биомы влажных тропических лесов.

7

Биологическое разнообразие – совокупность генотипов и фенотипов популяций всех организмов Земли

Биота – совокупность флоры и фауны, то есть это исторически сложившийся комплекс живых организмов какой либо территории географического ранга, например, биота ландшафта, биота географической зоны и т.д. Виды, составляющие биоту общей территории распространения, могут не иметь экологических связей, например, медведь и таракан, береза и серая крыса.

Биотоп (от греческого биос – жизнь, топос – место) – место обитания организмов, более или менее однородной среды (пресноводный водоем, ковыльная степь). Иначе, участок земной поверхности с однотипными условиями среды, занятый определенным сообществом – биоценозом.

Биотип (от греческого биос – жизнь, типос – образ) – группа особей вида и разновидности, не имеющих обычно морфологических отличий, обладающая биологическими и физиологически устойчивыми особенностями (например, ранняя и поздняя форма дуба обыкновенного или биотипы – более 100 – бурой ржавчины пшеницы, приспособленные 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, формирующих определенную совокупность экологических ниш в биогеоценозах, обладающих общей эволюцией. Общее 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. Обладает сложной пространственной дифференциацией. Вертикальная мощность – десятки км. Целостность географической оболочки определяется непрерывным энерго- и массообменном между сушей, атмосферой, Мировым океаном и организмами. Природные процессы в географической оболочке осуществляются 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 высших организмов (эукариот) входит в состав хромосом. Совокупность всех генов организма составляет его генетическую конституцию – генотип. Дискретные

8

наследственные задатки были открыты в 1865г. Г.Менделем; в 1909г. В. Иогансен назвал их «ген». Развитие молекулярной генетики привило к раскрытию химической природы и генетического 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 (фермента 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 изменениям – мутациям, которые являются источником генетической изменчивости организмов и основой для действия естественного отбора).

Генофонд – (от ген. и франц. fond – основание), совокупность генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.

Генотип – (от ген и тип), генетическое (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. Все свойства и признаки организма – его фенотип – есть результат реализации генотипа в определенных условиях окружающей среды.

Животное население – исторически сложившаяся совокупность особей одного или многих видов животных в пределах какой-либо территории или акватории. Животное население характеризуется численностью особей, их сочетаниями и взаимоотношениями.

Животный мир – совокупность фауны и животного населения. Часто «животный мир» и «животное население» используются как синонимы.

Зооценоз – совокупность взаимосвязанных видов животных, сложившаяся на каком-то пространстве.

Организм (от позднелат. organize – устраиваю, сообщаю стройный вид), живое существо, обладающее совокупностью свойств, отличающих его от неживой материи. Большинство организмов имеют клеточное строение. Формирование целостного организма – процесс, состоящий из дифференциации структур (клеток, тканей, органов), функций и их интеграции как в онто-, так и в филогенезе.

Популяция (от лат. populus – народ, население) (биол.), совокупность особей одного вида, длительно занимающая 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

9

расу или подвид. Популяция – элементарная единица эволюционного процесса и форма существования вида. Существование внутри вида генетически разнородных популяций обеспечивает эволюционную устойчивость вида. Важной особенностью популяций является наличие отличительных признаков.

Природа – в широком смысле - весь материально – энергетический и информационный мир Вселенной. Природа – совокупность естественных условий существования человеческого общества, на которую прямо или косвенно воздействует человечество.

Растительность – совокупность растительных сообществ (фитоценозов), населяющих какие либо территории. Распределение растительности определяется в 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, родов, семейств). На различие понятий «флора» и «растительность» впервые обратил внимание швейцарский фитогеограф И. Турман в 1849 г.

Растительный покров – совокупность флоры и растительности. Среда: 1) вещество и/или пространство окружающее

рассматриваемый объект (физическое); 2) природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях (экологическое); 3) совокупность физических (природных), природно-антропогенных (культурных ландшафтов, населенных мест) и социальных факторов жизни человека (социально – экологическое).

Сообщество – система совместно живущих в пределах некоторого естественного объема пространства автотрофных и гетеротрофных организмов (иногда лишь одних из них). Могут рассматриваться отдельно сообщество организмов (микробоценоз), сообщество растений (фитоценоз), 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 и др.); 2) одноярусное сообщество растений в пределах фитоценоза, сформированное в определенных экологических условиях, территориально компактная или разобщенная, с наличием взаимоотношений между компонентами или без них; 3) совокупность популяций животных и растений, связанных между собой общими требованиями к среде обитания, нередко в значительной степени

10