8025

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.А. Моралова, И.М. Афанасьева

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БИОГЕОГРАФИИ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекционным и практическим занятиям по дисциплине «Биогеография» для обучающихся по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование, профиль Прикладная экология и природопользование

Нижний Новгород

2022

1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.А. Моралова, И.М. Афанасьева

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БИОГЕОГРАФИИ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекционным и практическим занятиям по дисциплине «Биогеография» для обучающихся по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование, профиль Прикладная экология и природопользование

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

2

УДК 574.9

Моралова Е. А. Экологические аспекты биогеографии [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. /Е.А. Моралова, И. М. Афанасьева; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2022. – 72 с; ил.35. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

В пособии даются тематика лекций, их краткое содержание, а также методические рекомендации по выполнению практических работ обучающихся по дисциплине «Биогеография». В пособии рассматриваются экологические методы, широко используемым в биогеографии – это классификация ареалов флоры и фауны, определение и нанесение ареалов на карту.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и практическим занятиям по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование, профиль Прикладная экология и природопользование.

© Е.А. Моралова, И. М. Афанасьева, 2022 © ННГАСУ, 2022.

3

СОДЕРЖАНИЕ

4

Введение

Биогеография – наука о закономерностях географического распространения и размещения живых организмов и их сообществ на Земле. Биогеография является одной из тех наук о Земле, данные которых необходимы для разработки стратегии развития мирового сообщества на ближайшую перспективу.

Сообщества и организмы – объекты исследования не только биогеографии,

но и биологии и экологии. Как географическая наука, биогеография изучает про-

странственное расположение организмов, а с экологической точки зрения – взаи-

модействие организмов с окружающей средой, влияние среды на их состояние и устойчивое развитие.

Биогеографию и экологию часто считали синонимами, включали как разде-

лы одну в другую, обе эти науки относили к биологии и т. д. На самом деле обе эти науки являются самостоятельными науками и каждой присуще свои методы,

свои средства изучения объектов, своя история развития.

Термин «экология» предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов».

Основные понятия биогеографии. Начальным этапом биогеографического изучения любого региона являются флористические и фаунистические исследова-

ния. Здесь используются такие понятия и термины, как флора и фауна. Биота –

совокупность флоры и фауны. Одной из важнейших географических характери-

стик, используемых при изучении флоры и фауны, является ареал – часть земной поверхности (акватории), в пределах которой долгое время постоянно встречают-

ся популяции определенного вида живых организмов. Другой путь изучения фло-

ры и фауны – экологическая биогеография, которая исследует закономерности распространения сообществ, образуемых совместно обитающими растениями,

животными, микробами.

Одна из важнейших экологических проблем, решение которых возможно лишь в рамках международного сотрудничества ученых, – определение характе-

ристик экологической устойчивости планеты в целом и основных подсистем био-

сферы. Методы и подходы биогеографии, накопленный этой наукой опыт анализа

5

экосистем играют решающую роль в реализации устойчивого развития всего ми-

рового сообщества.

1. Теоретическая часть

1.1.Ареал

Ареалогия – это раздел биогеографии, изучающий формирование, динами-

ку, очертания ареалов.

Географический ареал – это часть земной поверхности (территории или акватории), на которой постоянно встречаются популяции определенного вида организмов, входящего в таксономические категории более высокого ранга – ро-

ды, семейства. В зависимости от таксона можно говорить об ареале вида, рода,

семейства.

Ареал (от лат. area – площадь, пространство) – часть земной поверхно-

сти (территории или акватории), в пределах которой распространены и проходят полный цикл своего развития данная таксономическая категория, какой-либо тип сообщества. Это одно из основных понятий в биологических дисциплинах, изу-

чающих географическое распространение организмов, — географии растений и зоогеографии.

Ареал вида представляет собой сочетание видовых требований с опреде-

лённой суммой экологических условий на обширной территории или акватории.

Однако эта эколого-географическая зависимость видов осложняется изменения-

ми физико-географических условий в прошлом, например климата, растительно-

го покрова, формы земной поверхности и пр.

Формирование ареала связано с образованием вида и завоеванием им про-

странства. Новые виды образуются путем изменчивости предковых форм, есте-

ственного отбора и сохранения наиболее приспособленных, победивших в борь-

бе за существование. Процесс увеличения биоразнообразия основан на теории монофилитической эволюции Ч. Дарвина. Согласно этой теории, все многообра-

зие видов в крупной таксономической группе растений или животных происхо-

дит от одного корня в результате дивергенции – расхождения признаков. На пер-

6

вых этапах дивергенция осуществляется в процессе микроэволюции, т. е. измен-

чивости существующих организационных признаков. Она носит ярко выражен-

ный приспособительный (адаптационный) характер.

Виды, попавшие в географическую изоляцию, дают начало ветвям филоге-

нетического древа, все дальше отходящим от основного ствола сначала на уровне микро-, а затем и макроэволюционной дивергенции. Таким образом,

формируются неповторимые черты биот, отличающиеся не только по составу видов, но и родов, и семейств.

Каждый вид существует определенное время, его популяция растет, увели-

чивается площадь распространения. Затем в силу разнообразных причин проис-

ходит вымирание особей отдельных видов, их ареалы сокращаются и, наконец,

они исчезают. В одних случаях исчезновение вида не прерывает хода эволюции,

старый вид вытесняется новым; в других – гибель вида означает слепую ветвь филогенетического древа.

Процесс формирования нового ареала, как правило, монотопичен – возник-

новение вида происходит в одном месте, откуда он начинает завоевывать про-

странство. Новый вид происходит от одного предка или в результате гибридиза-

ции. Эти положения являются ключевыми для понимания истории формирова-

ния ареала.

Расселению организмов способствуют различные приспособления их за-

чатков (диаспор): при половом размножении растений – спор, плодов, семян, при вегетативном - луковиц, клубней, корневищ, ползучих побегов и т. д.

У животных роль диаспор могут играть яйца, личинки, цисты. Плоды и семена большинства водных, а также и значительного количества наземных рас-

тений легко переносятся текучими водами, чем облегчается расселение растений вниз по течению рек. Многие плоды и семена могут переноситься морскими те-

чениями. Например, ареал кокосовой пальмы охватывает берега тропических островов, разбросанных по акваториям Тихого и Индийского океанов. Кокосо-

вые орехи, попадая в воду, разносятся морскими течениями. Они хорошо при-

способлены к длительным морским путешествиям. Своей плавучестью они обя-

7

заны заполненной воздухом и непроницаемой для соленой морской воды волок-

нистой наружной оболочке. Орехи не теряют способности к прорастанию после плавания в море в течение 3 – 4 месяцев. За это время они могут быть перенесе-

ны на расстояние до 5000 км.

Легкость спор и мелких семян множества видов обеспечивает возможность переноса их на более или менее значительное расстояние даже слабыми токами воздуха. У растений с более тяжелыми семенами (или плодами) возможность пе-

реноса по воздуху часто возрастает благодаря “летательным приспособлениям” –

волосистым придаткам, разного рода хохолкам, перепончатым лопастям, “кры-

лышкам” и т. д., подчас обладающим довольно сложным устройством (рис. 1).

Рис. 1. Плоды и семена, распространяемые ветром: 1 – одуванчик и его плоды;

2 – плоды чертополоха; 3- семена сосны; 4 – плоды клёна; 5 – соплодие липы; 6 – плоды вяза; 7 – плод граба; 8 – плод берёзы

Перенос зачатков растений при помощи ветра может осуществляться не только по воздуху: опавшие на землю плоды и семена, при наличии у них лету-

чек, могут перегоняться ветром по поверхности почвы; семена деревьев, опав-

шие зимой на затвердевшую поверхность снежного покрова, перегоняются,

скользя по ней, особенно легко. Упав на поверхность воды, снабженные летуч-

ками семена, долго не тонут и под напором ветра легко передвигаются по по-

верхности водоемов.

8

У многих растений семена или плоды переносятся животными благодаря разного рода прицепкам, которыми они прикрепляются к шерсти или другим покровам (рис. 2). То же может достигаться и при помощи клейких выделений.

Рис. 2. Плоды и семена, распространяемые животными: 1 – соплодие лопуха;

2 – побег подмаренника цепкого с плодами; 3 – одиночный плод череды

Семена растений, плоды которых поедаются животными, переносятся по-

следними в кишечнике и попадают на поверхность почвы с пометом. Перенос семян на значительные расстояния птицами играет особенно важную роль для расселения растений.

Семена многих растений обретают всхожесть только после того как прой-

дут через желудочный тракт животного. Бывает и так, что определенные жи-

вотные делают для себя запасы питательных семян, но используют их не пол-

ностью или просто теряют часть своих “складов”, которые тогда и превраща-

ются в рассадники растений соответствующего вида. Большую роль в распро-

странении растений играет человек. Например, растения вводились в культуру первоначально в центрах своего происхождения, а затем начинали культивиро-

ваться широко по земному шару. Нередко в новых районах растения чувствуют себя даже лучше и завоевывают большие территории, чем на родине. В каче-

стве примеров можно привести плантации кофе (родина Эфиопия), бананов и цитрусовых (родина Юго-Восточная Азия) в Южной Америке; картофеля, ку-

9

курузы, подсолнечника (родина Центральная и Южная Америка) в Европе и Азии.

Многие вредные растения и сорняки разносятся человеком из-за неосто-

рожности. Ярким примером формирования нового ареала является история быстрого расселения в Европе американского по происхождению водного рас-

тения элодея (Elodea canadensis). Она была завезена в Европу в 1836 г. Далее ее распространение шло уже помимо воли человека. Элодея так быстро заполняла водоемы, что это дало повод назвать ее “водяная чума”.

В способах распространения неподвижных или малоподвижных животных много общего с растениями. Многие виды пауков летят по воздуху благодаря выпускаемой ими паутинной нити. Ураганы и смерчи переносят насекомых и птиц. Сами животные разносят своих паразитов. Водоплавающие птицы на своих лапках переносят диаспоры растений и беспозвоночных, земноводных и рыб, способствуя обогащению фауны водоемов.

Особенно велика роль морских течений в переносе диаспор животных.

Многие донные беспозвоночные (моллюски, иглокожие, кишечнополостные,

черви, членистоногие) ведут сидячий образ жизни, прирастая к субстрату, или передвигаются по дну в пределах ограниченной площади. Однако их личинки проходят планктонную стадию развития в поверхностные толще воды. Здесь они подхватываются течениями и переносятся на многие тысячи миль.

У планктонных организмов развились замечательные приспособления для того, чтобы без лишней затраты усилий держаться в толще воды. При помощи различных выростов, щетинок они приобретают большую поверхность по сравнению с массой тела. Кроме того, планктонные организмы содержат ка-

пельки жира, которые одновременно служат запасным веществом и облегчают массу тела в воде.

Подвижные формы животных расселяются активно. Два главных фактора определяют их стремление к перемещению: инстинкт продолжения рода и по-

иски пищи. Для многих птиц районы, богатые пищей и пригодные для выведе-

10