Предмет и задачи экологической биогеографии. Методы

Вопросы к экзамену

по дисциплине «Экологическая биогеография

для студентов специальности 5В060800 Экология

Предмет и задачи экологической биогеографии. Методы

биогеографических исследований.

Биогеогра́фия — наука на стыке биологии и географии; изучает закономерности географического распространения и распределения животных, растенийи микроорганизмов. Предметами изучения биогеографии являются как распространение биоценозов, то есть географически обусловленных совокупностей живых организмов, так и характер фауны и флоры отдельных территорий

Методы:

1. географический (сравнительно-географ, картографический)., сравнительно-географическим,экологическим,количественным (установление закономерностей распределения биомассы и биологической продукции), историческим и картографическим.

2. метод климатдиаграмм – позволяет выделить характерные особенности того или иного климата

3. биологический и экологический. Необходимо глубокое знание биологических свойств, физиологии и экологии растительных и живых организмов, взаимодействие организмов между собой и со средой.

4. количественный учет организмов и оценки биомасс и продуктивности растений и животных (подсчет особей, маршрутные учеты, отлов и мечение животных, регистрация численности)

5. кибернетические исследования и методы математ моделирования.

6. методы палеонтологии, истории, геологии и палеографии – изучение былого распространения животных и растений, природных условий, сущ в различные геологические эпохи

7. Эргодический метод – изучение прошлых эпох.

Картографирование ареалов. Фиксация на карте всех пунктов местонахождения.. Используется контурный метод (крайние расположенные на границах ареала пункты соединяются сплошной линией, придавая изображению замкнутую форму.) В последние время используется сеточный метод (растровый, формализованных квадратов) Разделение территории на увязанные с градусной сеткой квадраты (11*11км=121км2). Если в пределах квадрата встречается вид – квадрат заштриховывается.

Основные понятия и разделы биогеографии.

биогеография –наука о географическом распределении живых организмов и причинах его изменения, т.е. о всех географических аспектах биологии.

Ареал– область распространения вида (рода, таксона) растений или животных; маркер распространения биоты

Биоценоз– однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (биотоп) компонентов, объединенных обменом вещества и энергии в единый природный комплекс.

Экосистема – сов-ть организмов и условий среды, в которых есть режим саморегуляции. Широкое понятие: любые совокупности взаимодействия организмов, усл среды обитания вне зав-ти от того есть саморегуляция.

Популяция – совокупность особей одного вида, в течение большого числа поколений населяющая определенное пространство и отделенная от соседних

Фауна – совокупность видов животных, обитающих на определенной территории.

Флора – исторически сложившаяся совокупность таксонов растений, произрастающих или произраставших ранее на данной территории. По территориальным рангам выделяют флору Земли (примерно 375 тыс. видов), флору материков и их частей, островные флоры, горные флоры, флоры государств и их административных районов. Кроме того, рассматривают флоры отдельных систематических подразделений (флоры водорослей, мхов, ископаемые флоры и др.).

Разделы:

* Историческая биогеография – анализ фаун и флор во времени пространстве. Показывает из каких таксон.групп, каким путем и в какое время образовались те или иные современные или ископаемые флоры и фауны.

*Эколог.биогеография – исследует закономерности распространения сообществ, образуемых совместно обитаемыми растениями, животными и микроорганизмами.

Самостоятельные разделы:

* биогеография мирового океана биоиндикациягеногеография биогеография ресурсоведения островная биогеография география биоразноообразия биогеография картографирован биогеография суши биогеография пресных вод

2. Фаунистические регионы суши: царство Неогея.

Фаунистическое районирование — районирование поверхности Земли на соподчинённые регионы, отличающиеся особенностями фаунистического состава.

Фаунистическое районирование суши предполагает 2 подхода:

фауногенетический — главная роль в выделении фаун играют эндемики и реликты;

ландшафтно-зональный — изучение животного населения, представители которого связаны общностью местообитания и экологическими отношениями.

Важную роль играют границы между регионами различного таксономического ранга — зоохороны. Для картографирования зоохоронов применяется метод синперат: на карту наносят ареалы возможно большего числа видов, полосы сгущения границ ареалов – синператы. Синператы проходят, в основном, по труднодоступным участкам — горным хребтам, крупным рекам и т. п.

Неогея. Царство охватывает в основном Центральную и Южную Америку. В нем нет однопроходных, обитают несколько групп сумчатых, почти полностью отсутствуют насекомоядные млекопитающие из плацентарных и значительно разнообразны неполнозубые. У неполнозубых (муравьеды, ленивцы, броненосцы) зубы не дифференцированы, лишены эмали и корней, нет резцов и клыков.

Царству соответствует одна область. Неотропическая область. Фауна области, занимающей Центральную и Южную Америку, а также острова Вест-Индии, Галапагосские, Хуан-Фернандес, Огненную Землю и Фолклендские, очень разнообразна. Уже назывались представители неполнозубых. Из эндемичных семейств рукокрылых интересны вампиры (листоносые), летучих собак нет. Из сумчатых млекопитающих эндемично семейство ценолестовых и почти эндемично — опоссумов, отдельные виды которых проникли в Северную Америку. Многочисленны обезьяны, относящиеся к подотряду широконосых. Много грызунов: морские свинки с самым крупным в мире грызуном капибарой (водосвинка), агути (золотой заяц), цепкохвостые дикообразы, нутрия, туко-туко, вискачи и шиншилы. Мало насекомоядных, только в северной части обитают щелезуб, землеройки-бурозубки. На севере за пределы области выходят тапиры (из копытных), здесь же широко распространены свиньи пекари. Повсеместны ламы (безгорбые верблюды) и мазамы (мелкие олени). Разнообразны хищные — ягуар, оцелот, гривистый волк, кустарниковая собака, еноты, носухи, очковый медведь. Из птиц эндемичны страусы нанду, краксы (древесные куры), тинаму, паламедеи, гарпии, древолазы, грифы-кондоры, туканы (перцеяды), гоацины. Неотропос — центр разнообразия колибри. Обычны цапли, ибисы, аисты, утки, совы и другие хищные птицы, кукушки, попугаи (особенно амазона и ара), дятлы, голуби и др. Южную Америку можно назвать континентом птиц. Однако здесь нет журавлей, дроф и птиц-носорогов, характерных для Старого Света. Из ящериц обычны игуаны, змей — удавы коралус (древесный) и анаконда, а также ядовитые жарараки, бушмейстер и гремучие змеи. Разнообразны бокошейные черепахи. Настоящие лягушки встречаются только на севере, широко распространены квакши, жабы и лягушки пипы. Эндемичны кайманы, аллигаторы и двоякодышащая рыба цератоу.

Область делится на четыре подобласти: Центральноамериканскую, Антильскую (Вест-Индскую), Бразильскую (Гвиано-Бразильскую), Чилийскую (Чилийско-Патагонскую). Своеобразие их фауны определяется свойственными этим территориям растительными формациями, а также наличием эндемиков и реликтов. Отметим только, что фауна Центральноамериканской подобласти носит переходный характер, сюда проникают представители голарктических родов — хорьки, лисицы, рыси, зайцы, суслики, полевки, землеройки-бурозубки, летяги и др.

3. Сообщества внутренних водоемов и водотоков.

Озера, водохранилища и пруды. В отличие от морей и океанов, являющих собой единое целое, озера разделены большими участками суши.

Большинство озер геологически молоды. Крупные озера образовались в ледниковый или послеледниковый период. Только некоторые из них имеют третичный, и даже мезозойский возраст. Как правило, биота древних озер богата эндемичными видами (Байкал в Азии, Танганьика в Африке, Охрида в Западной Македонии и др.).

По содержанию солей озера можно разделить на две большие группы--пресные и соленые. К пресным относятся водоемы, концентрация солей в которых менее 0,50/00. Химический состав воды в них определяется нахождением водоема в той или иной природной зоне. В воде озер тундры преобладают ионы кремния и гидрокарбонатный (НСО3-), лесной зоны--кальция и гидрокарбонатный, степной--натрия и сульфатный (SО42-) или натрия и хлора, пустынной--натрия и хлора.

Жесткость пресной воды, обусловленная содержанием углекислого кальция, является одним из факторов, определяющих видовой состав озер. Например, пресноводные губки и мшанки предпочитают жесткую воду, а моллюски — мягкую.

Озерный нектон состоит в основном из рыб. В литоральной зоне обитают амфибии, черепахи, змеи и насекомые. Набор видов нектона зависит от природной зоны, в которой расположено озеро, и его типа. Олиготрофнмг озера благоприятны для лососей, форелей, сигов и гольцов. Кроме того, в них обитают окуни, щуки, плотва, уклейки, гольяны и др. Эвтрофные водоемы богаты карпами, которые хорошо переносят дефицит кислорода.

Реки, ручьи, источники, болота. Водотоки отличаются от водоемов несколькими особенностями. Прежде всего, течения в них являются более важным условием существования организмов, чем во внутренних водоемах. Реки и ручьи испытывают большее влияние со стороны суши, так как площадь их водосбора во многих случаях, особенно у крупных рек (Волга, Дунай, Енисей, Нил и др.), оказывается не только неизмеримо больше, но и сложнее по природным условиям. Концентрация кислорода в проточной воде обычно выше и более равномерно распределена, чем в стоячей.

Воды рек и ручьев пресные. По химическому составу вод все реки мира подразделяются на жестководные, или карбонатные, с минерализацией до 100 мг/л, и мягководные, или хлоридные, с минерализацией до 25 мг/л. Химический состав вод карбонатных рек связан с выветриванием скальных пород, а хлоридных--с атмосферными осадками. Кроме того, существуют «черные» реки с большим содержанием взвешенных в воде органических веществ. В промышленных и сельскохозяйственных районах воды рек и ручьев значительно загрязнены.

Биота рек и ручьев состоит из бентоса, планктона и нектона. В зависимости от характера дна (ил, рыхлые наносы, плотный грунт, скальные участки и т. д.) в водотоках обитают различные бентические животные. Бентос быстрых потоков резко отличается от бентоса медленных. Песчаное дно и скальные участки, как правило, мало заселены. В илах плесов живут кольчатые черви, пластинчатожаберные моллюски, личинки поденок и комаров. Камни на быстрых потоках обрастают водорослями, а иногда и мхами. Высшая водная растительность широко распространена на участках с медленным течением.

Планктон представлен водорослями, рачками и коловратками. Верховья рек и ручьев с быстрым течением лишены настоящего планктона, поскольку в таких условиях планктонные организмы не размножаются.

Нектон образуют рыбы, способные перемещаться против течения. Разные рыбы от истока до устья занимают отрезки реки, различающиеся по скорости течения. Так, в Европе форель обитает в прохладных и быстрых водах, хариус, усач, пескарь, окунь, елец, голавль --на участках с достаточно быстрым течением, хорошей аэрацией, песчаным и гравийным дном, лещ, карп, линь, плотва, уклейка и щука — на отрезках рек с медленным течением, илистым или мелкопесчаным дном. Тропические реки с медленным течением заселены полуводными животными: черепахами, ящерицами и крокодилами. В реках с медленно текущими водами Ганге, Инде, Брахмапутре и Хугли живет пресноводный гангский дельфин (сусак), а в Амазонке, Ориноко, Токантисе и их многочисленных притоках--амазонский дельфин (иния, или боуто).

4. Фаунистические регионы суши: царство Нотогея.

Фаунистическое районирование суши предполагает 2 подхода:

фауногенетический — главная роль в выделении фаун играют эндемики и реликты;

Нотогею образует одна область.

Австралийская область. В ней выделяются пять подобластей.

1. Папуасская подобласть. Эта подобласть включает острова Сулавеси, Тимор и прилегающие к ним Новую Гвинею, Молуккские острова, архипелаг Бисмарка, полуострова Арнемленд и Кейп-Йорк на севере Австралии, а также сопредельные с ними острова. Наиболее типичная фауна подобласти представлена на Новой Гвинее. Из эндемиков здесь обитают род проехидна из семейства ехидновых, два рода сумчатых и три рода грызунов. Некоторые нелетающие млекопитающие (макаки, виверры, долгопят, ящеры и др.) сосредочены в северной части подобласти, другие (сумчатые и примитивные грызуны) — в южной. Очень разнообразны летучие собаки, несколько родов из которых эндемичны. Из птиц широко распространены бескилевые казуары, сорные, или большеногие, куры, венценосные голуби, питты, шалашники, райские птицы, попугаи-какаду).

2. Австралийская подобласть. Она занимает материк, кроме входящих в Папуасскую подобласть северных полуостровов, и остров Тасманию. Для нее наиболее характерны сумчатые, которые в большинстве своем являются эндемиками. Именно они занимают те экологические ниши, которые на других территориях заняты плацентарными млекопитающими. Среди сумчатых широко распространены сумчатые муравьеды, куницы, барсуки, белки, сони, вомбаты, кроты, коала, кенгуру. Сумчатый волк, возможно, исчез. Из однопроходных эндемичен утконос. Обитают здесь и плацентарные, однако они представлены только грызунами из семейства мышиных и рукокрылыми. Вселение собаки динго и кролика связано с человеком. Птицы разнообразны и принадлежат к 50 семействам (эму, казуары, лирохвосты, сорные куры, попугаи, медоносы и др.). Из зимородков интересен гигантский смеющийся зимородок. Своеобразны также австралийские черепахи, ящерицы (молох), змеи, жабы, свистуны и квакши. Крокодилы встречаются только в северной части материка. Следует заметить, что фауна Австралии значительно изменена человеком.

3. Новозеландская подобласть. Кроме двух крупных островов Новой Зеландии подобласть включает и ряд малых сопредельных островов — Окленд, Кемпбелл, Антиподы и Чатем. Единственный грызун, обитающий здесь, - маорийская (полинезийская) крыса, очевидно, была завезена мореплавателями. Млекопитающие представлены двумя видами летучих мышей, один из которых — футлярокрыл, ведущий и наземный образ жизни. Эндемичны нелетающие птицы: киви, совиный попугай (какапо), пастушок такахе (чрезвычайно редок), из летающих такими являются новозеландские крапивники, совы, кукушки, голуби, зимородки и различные воробьиные. На малых островах сохранилось наиболее древнее из современных пресмыкающихся — гаттерия. Из других рептилий представлены гекконы и сцинки, из лягушек эндемична лиопельма. Змей, черепах и скорпионов нет.

4. Полинезийская подобласть. Эта подобласть образована островами субтропических и тропических широт Тихого океана, кроме Гавайских и уже названных. Здесь преобладают странствующие формы — летучие собаки из млекопитающих, стрижи саланганы из птиц. Из наземных млекопитающих широко распространена полинезийская крыса, ящериц — гекконы и сцинки, змей — тихоокеанские удавчики.

5. Гавайская подобласть. На входящих в подобласть одноименных островах эндемично семейство птиц цветочниц.

5. Биомы островов: материковые, океанические, геосинклинарные

Биом — совокупность экосистем одной природно-климатической зоны

По другим источникам биом — более крупная, чем биоценоз, биосистема, включающая в себя множество тесно связанных биоценозов. Так, в определении Юджина Одума, биом — «термин, определяющий крупную региональную или субконтинентальную биосистему, характеризующуюся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта».

Существует несколько классификаций биомов, включающих от 10 до 32 типов. Распределение биомов происходит по принципу широтной и вертикальной зональностей, а также секторности.

1. Общая характеристика. Биоты островов морей и океанов чрезвычайно разнообразны. Тесно связанные с условиями образования самих островов, они, однако, не имеют ни одной черты, которая была бы свойственна всем островам без исключения.Разнообразие биоты острова зависит от его происхождения, возраста, размеров, удаленности от материка и свойственных ему природных условий.

По своему происхождению острова в морях и океанах подразделяются на две основные группы – материковые и океанические.

1. Материковые представляют собой отделившуюся в ту или иную геологическую эпоху часть континента. Они выступают над уровнем воды в пределах подводной окраины материков и сложены обычно коренными породами (Великобритания, Гренландия, Мадагаскар, Новая Зеландия, Новая Каледония, Гавайские и др.). Мелкие могут образовываться в результате аккумулятивной деятельности волн и прибоя.

2. Океанические острова распространены в пределах ложа океанов и на срединно-океанических хребтах. К ним относятся коралловые (атоллы и рифы) и вулканические острова (Галапагосские, Кергелен, Маскаренские, Канарские, Пасхи и др.).

Между этими двумя группами островов, материковых и океанических, встречаются промежуточные формы – геосинклинальные острова, или острова переходной зоны и островных дуг. Они отличаются наибольшим разнообразием природных условий и имеют более сложную структуру ландшафтов — от равнинных до горных территорий. Как правило, все геосинклинальные острова формируются в архипелаги или образуют островные дуги (Большие Зондские, Филиппинские, Японские и др.).

По сложности экосистем острова могут быть низкими, включая биогенные (атоллы, рифы и мангровые) и шельфовые, и высокими (вулканические, геосинклинальные и материкового склона, или шельфовые). Высокие острова, в свою очередь, могут иметь слабо или хорошо выраженную высотную поясность.