Биогеография. Методические указания к практическим занятиям и организации самостоятельной работы студентов

БИОГЕОГРАФИЯ

Методические указания к практическим занятиям и организации самостоятельной работы студентов

Авторы - составители Р.С. Зарипова, П.А.Кузьмин

Набережные Челны, 2016

УДК 574.9 ББК 28.08

Б 63

Биогеография: Методические указания к практическим занятиям и организации самостоятельной работы студентов / авт.-сост. Р.С. Зарипова, П.А. Кузьмин. – Набережные Челны: НГПУ, 2016. – 38 с.

Методические указания одержат перечень тем и заданий, необходимых для изучения предмета в соответствии с программой курса «Биогеография». Рассмотрены основные биомы земного шара, выявлены их основные флористические и фаунистические особенности. В каждой теме предлагается перечень заданий, которые помогают освоить характерные черты рассматриваемых биомов и вопросы к семинарским занятиям, которые предусматривают самостоятельную подготовку студентов.

ISBN - нет

© Зарипова Р.С., Кузьмин П.А., 2016 © Издательство НГПУ, 2016

1

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………. 3

Тема 1. Биоценоз – предмет изучения биогеографии…………………… 4

Тема 2. Биом тундр, и ее аналоги в Южном полушарии……………… 5

Тема 3. Хвойные леса умеренного пояса………………………………… 7

Тема 4. Биомы лиственных лесов умеренного пояса…………………… 8

Тема 5. Степи, прерии и их аналоги в Южном полушарии……….......... 11

Тема 6. Саванны…………………………………………………………… 13

Тема 7. Биомы пустынь…………………………………………………… 14

Тема 8. Субтропические биоценозы земного шара……………………... 18

Тема 9. Биоценозы влажных вечнозеленых тропических лесов….......... 19

Тема 10. Высотная поясность биоценозов……………………………….. 21

Тема 11. Биогеография океанов и морей………………………………… 22

Самостоятельное изучение разделов дисциплины……………………… 23

Вопросы для промежуточной аттестации……………………………….. 25

Использованная литература………………………………………………. 26

Приложение………………………………………………………………… 27

2

ВВЕДЕНИЕ

В задачи курса входит формирование знаний о географическом распространении живых организмов и их сообществ, закономерностях структуры растительного покрова и животного населения планеты в целом и отдельных ее регионов. Знание основных положений биогеографии необходимо для решения вопросов природопользования, охраны природы, биоиндикации и мониторинга состояния окружающей среды. Современная экологическая ситуация в мире, с которой тесно связаны проблемы охраны

ивоспроизводства биологических ресурсов, сложилась в результате действия следующих факторов: усложнение и количественный рост антропосистемы; достигнутый уровень промышленности и сельского хозяйства; недостаточность внимания со стороны многих парламентов и правительств к проблемам экологии; слабый в ряде случаев контроль за состоянием биологических ресурсов или вообще его отсутствие; неполнота научного познания организации и распределения жизни на Земле, экологическая и биогеографическая безграмотность большинства населения Земли, включая специалистов, разрабатывающих тот или иной «глобальный» проект преобразования природы. Особо необходимо подчеркнуть значение просветительской деятельности. Важнейшими критериями качества окружающей среды служит состояние здоровья населения и сохранность видового разнообразия и численности биоты. Биогеография, как

иэкология, является научной основой охраны и рационального использования биологических ресурсов мира и его отдельных регионов. Если прикладная задача экологии — контроль за качественным состоянием природной среды, то биогеографии — сохранение всего видового богатства органической жизни на Земле. Решение современных сложных проблем охраны органической жизни на Земле требует от биогеографии и экологии более полного изучения географии всех групп организмов и среды их обитания. В свою очередь, оно будет способствовать совершенствованию методики биогеографических и экологических исследований и расширению арсенала средств научного познания сущности жизни на Земле.

3

Тема 1: БИОЦЕНОЗ - ПРЕДМЕТ ИЗУЧЕНИЯ БИОГЕОГРАФИИ

Биоценоз представляет собой эволюционно сложившуюся форму организации живого населения биосферы, многовидовую биологическую (экологическую) экосистему. Биоценоз населяет строго определенный биотоп, а потому четко ограничен в пространстве. Он обязательно состоит из продуцентов, консументов и редуцентов. В ее состав входят представители различных таксонов, отличающиеся по своим экологическим и физическим свойствам и связанные по многим формам биологических отношений как между собой, так и с окружающей их неорганической (абиотической) средой. Типы взаимоотношений видов в биоценозах – пищевые, пространственные и средообразующие. Устойчивые взаимоотношения устанавливаются только между популяциями видов, входящих в состав данного биоценоза. Стабильность это адаптации в результате совместного существования вида в составе сообщества. Функция биоценотических систем

– поддержание биогенного круговорота веществ. Любой биоценоз занимает определенный участок абиотической среды – биотоп – пространство с однородными условиями, заселенное сообществом организмов. В пределах биоценоза различают фитоценоз – устойчивое сообщество растительных организмов, зооценоз – совокупность взаимосвязанных видов животных и микробиоценоз – сообщество микроорганизмов.

Цель: Углубленное изучение особенностей и составных частей биоценоза, его структуры и динамики.

Ключевые понятия

Биоценоз. Биотоп. Биохора. Доминант. Эдификатор. Ассектатор (второстепенный вид). Ярусность. Синузия. Консорция. Флуктуация. Сукцессия. Ассоциация. Формация. Биом.

Темы докладов (рефератов)

1.Учение В Н Сукачева о биогеоценозах.

2.Структура биоценоза.

3.Типы взаимоотношений между организмами.

4.Стадии формирования экосистем.

Вопросы для повторения

1.Начертите схему биоценоза с указанием основных составных частей: автотрофов, гетеротрофов и редуцентов. Как по-другому называются автотрофы? Гетеротрофы?

2.Приведите примеры эдификаторов и ассектаторов для разных типов экосистем республики Татарстан.

3.Какие ярусы можно выделить в лесах республики Татарстан?

4.На примере дуба укажите возможных консортов.

5.Какие виды пионерной растительности характерны для заброшенных пашен

6.Каков биологический смысл ярусности в биоценозе?

7. Какие организмы называют эндемиками?

4

Задания для практической работы.

Задание 1. Разобрать понятия: фитоценоз, зооценоз, биоценоз, растительность (растительный покров), животное население.

Задание 2. Изучить биоценоз луга по следующему плану: 1.Местообитание.

2.Биомасса, первичная и вторичная продукция.

3.Видовой состав: простые и сложные биоценозы, видовая насыщенность, видовое богатство, эндемизм.

4.Роль видов в биоценозе: доминирующие, ассектаторы, эдификаторы. 5.Вертикальная структура биоценозов - ярусное распределение видов (надземная и

подземная).

6.Горизонтальное распределение видов: сомкнутость растительного покрова, синузии.

7.Биотические факторы: отношения между организмами, взаимоотношения между растениями; взаимоотношения между животными; взаимоотношения между растениями и животными.

8.Изменения биоценозов во времени (динамика): суточные; сезонные (аспективные); многолетние (флуктуации); сукцессии.

9. Единицы классификации биоценозов.

Тема 2. БИОМ ТУНДРЫ, И ЕЕ АНАЛОГИ В ЮЖНОМ ПОЛУШАРИИ

Тундра – это безлесный биом с узким слоем жизни, господством экосистем, в который ведущую роль играют жизненные формы мхов, лишайников, стелющихся или низкорослых кустарников, включая находящиеся с ними в функциональной связи животные организмы. Тундровый тип растительности формируется в условиях короткого и прохладного лета, высокой влажности воздуха и низкой температурой почв. Малым количеством тепла определяются основные особенности этого типа: безлесие, мозаичность (пятнистость), преобладание мхов, лишайников, кустарничков и кустарников, низкорослость, господство многолетников, сильные ветры, многолетняя мерзлота. Во все месяцы вегетационного периода минимальные температуры могут быть ниже нуля. Важнейшим экологическим фактором является снежный покров, защищающий зимой от низкой температуры и сильных ветров. Высота растений часто определяется мощностью снежного покрова. Повсеместное распространение вечной мерзлоты обусловливает формирование криогенных нано-, микро- и мезоформ рельефа, а также широкое распространение процессов заболачивания в термокарстовых понижениях. По преобладающей растительности различают 3 подзоны в тундре: 1) арктическая тундра, которая на севере граничит с зоной снегов и льдов; 2) мохово-лишайниковая тундра расположена в средней части природной зоны, не образует сплошной зоны; 3) кустарниковая тундра, расположена южнее, на юге переходит в лесотундру. Животные в тундрах активны лишь в течение нескольких летних месяцев, а больше половины года находятся в состоянии анабиоза (все беспозвоночные), спячки (сурки, суслики) или покидают пределы тундры, мигрируя в более южные широты (почти все птицы, многие млекопитающие). Немногие животные способны вести активную жизнь в тундре в

5

течение круглого года: лемминги, некоторые полевки, отчасти северные олени, зайцыбеляки, песцы, белые куропатки, волки, полярные совы.

Цель: Познакомиться с условиями формирования и особенностями тундровых биоценозов, а также их аналогов в южном полушарии.

Ключевые понятия

Полидоминантность. Снежная коррозия. Мозаичность. Солифлюкция. Криогенные формы растительности.

Темы докладов (рефератов)

1.Арктическая тундра.

2.Антарктическая тундра.

Вопросы для повторения

1.Укажите на контурной карте полушарий границы субарктической, арктической и антарктической тундры.

2.Почему арктические тундры сильно заболочены?

3.Назовите причины отсутствия в тундре древесной растительности.

4.Какие факторы определяют низкое видовое разнообразие фауны тундры?

5.Какова роль хамефитов в формировании тундровых сообществ?

6.Приведите пример приспособленности представителей разных групп организмов (растения, птицы, грызуны, копытные, хищники) к условиям тундры.

Задания для практической работы

Задание 1. Используя карту растительности (атлас), рассмотрите распространение ареала тундр на территории Евразии и нанесите южную границу тундры на контурную карту. Проследите изменения положение южной границы тундр относительно полярного круга.

Задание 2. По картам атласа установите, в каких условиях сформировались биоценозы тундр.

Отметьте: а) максимальную протяженность тундры с севера на юг, с востока на запад; б) продолжительность и интенсивность освещения (суммарная радиация в декабре, июне; радиационный баланс за год); в) температурный режим (среднемноголетняя температура января, июля, продолжительность безморозного периода); г) обеспеченность влагой (годовая сумма осадков, возможное испарение, коэффициент увлажнения, высота снежного покрова); д) особенности рельефа и почв (мезоформы рельефа, состав почв и вид, их влажность и трофность).

Задание 3. Выявите особенности среды обитания биоценозов, установите, как приспособлены к ее условиям обитающие в тундрах растения и животные ; к каким экологическим группам и жизненным формам они относятся. Заполните таблицу (по пять примеров растений и животных).

6

Тема 3. ХВОЙНЫЕ ЛЕСА УМЕРЕННОГО ПОЯСА.

Бореальные хвойные леса, известные под названием тайга, протянулись непрерывной полосой через Евразию и Северную Америку и образуют единую циркумбореальную зону, с преобладанием хвойных лесов (ели, пихты, лиственницы, сосны обыкновенной и сосны кедровой). Средняя температура по таежной полосе самого теплого месяца года (июля) превышает + 10 °С. Количество выпадающих осадков превышает испарение. Почвы под таежными лесами подзолистые и дерново-подзолистые. Таежные леса образованы деревьями, относящимися к ограниченному числу родов, со своеобразной (игольчатой) формой хвои. Ее наличие обеспечивает полное использование периода вегетации и предохраняет деревья от высыхания зимой. В связи с изменением теплообеспеченности по широтному градиенту тайга с севера на юг подразделяется на

северную, среднюю и южную. Подзона северной тайги лежит между зоной лесотундры и

64-й паралелью. Лето короткое и холодное, средняя температура июля от 13 до 16 °С. Характерен высокий процент заболоченности территории, низкорослость и разреженность лесов. В ельниках обычна примесь березы, в травяном и кустарниковом покрове встречаются болотно-тундровые виды. Зональные почвы глеево-подзолистые и подзолистые иллювиально-гумусные. Подзона типичной (средней) тайги характеризуется сомкнутым древостоем, отсутствием березы в качестве постоянной примеси к ели, господством ельников-черничников в группе зеленомошных ельников. Средняя температура июля 18 °С. На юге типичной тайги появляются первые представители широколиственных пород. В подзоне оптимальные условия для развития подзолообразовательного процесса. Ведущее значение приобретают подзолистые почвы. Подзона южной тайги. Средняя температура июля 19 °С. Хвойные леса находят в ней наиболее благоприятные условия для произрастания. Распространенной ассоциацией становятся ельники-кисличники. Появляется новый тип хвойного леса – сложные (кустарниковые) ельники и сосняки, содержащие в кустарниковом ярусе липу, вяз, орешник и другие виды свойственные широколиственному лесу.

Цель: изучение биоценозов тайги: география условий существования, особенности формаций хвойных лесов, выявление различий во флоре и фауне формаций хвойных лесов.

Ключевые понятия

Тайга. Циркумбореальность. Олигодоминантность. Темнохвойные леса. Светлохвойные леса. Пирогенный фактор. Плакоры. Эдафические условия.

Темы докладов и рефератов

1.Хвойные леса Евразии.

2.Северо-Американская тайга.

3.Араукариевые леса Южной Америки.

Вопросы для повторения

1.Какие особенности характерны для растительности таежных лесов?

2.Какие условия определяют распространение темнохвойных лесов? Светлохвойных лесов?

3.На каком континенте дендрофлора тайги богаче?

7

4.Назовите основные породы хвойных деревьев, характерные для Евразийской тайги.

5.Перечислите основные породы хвойных притихоокеанского региона Северной Америки. Почему некоторые их них называются реликтами?

6.Какие факторы определяют низкое видовое разнообразие представителей фауны?

7.Назовите типы антропогенного воздействия на таежную флору и фауну. Каково значение хвойных лесов для человека?

Задания для практической работы

Задание 1. На контурных картах отметить распространение ареала хвойных лесов умеренного пояса и биоценозов тайги на территории Евразии.

Задание 2. Установите, в каких условиях сформировались таежные биоценозы: Отметьте: а) максимальную протяженность тайги с севера на юг, с востока на запад; б) продолжительность и интенсивность освещения (суммарная радиация в декабре, июне; радиационный баланс за год); в) температурный режим (среднемноголетняя температура января, июля, продолжительность безморозного периода); г) обеспеченность влагой (годовая сумма осадков, возможное испарение, коэффициент увлажнения, высота снежного покрова); д) особенности рельефа и почвы (почвообразующие породы, мезоформы рельефа, многолетняя мерзлота, механический состав, трофность почв).

Задание 3. Составьте список видов растений и животных, обитающих в тайге. Установите, к каким экологическим группам организмов относятся обитатели тайги, как они приспособлены к условиям обитания, назовите жизненные формы растений и животных. Заполните таблицу (по пять примеров растений и животных).

Задание 4. Изучите ареалы основных лесообразующих пород тайги: сосны сибирской (Pinus sibirica), ели сибирской (Picea sibirica), пихты (Abies), лиственницы даурской (Larix dahurica).

Тема 4. БИОМЫ ЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ УМЕРЕННОГО ПОЯСА

Умеренные пояса - два географических пояса Земли в северном и южном полушариях, имеющих резкие различия между собой. В южном полушарии умеренный пояс протягивается в основном по акватории трех океанов. В северном полушарии умеренный пояс, наоборот, самый широкий и самый континентальный. Он занимает больше половины Северной Америки и Евразии, что составляет почти 1/4 земной суши. Большой диапазон влияния умеренного климата в сочетании с континентальностью создает наибольшее на Земле разнообразие ландшафтных типов. Широколиственные леса в умеренных широтах Северного полушария не образуют единой зоны и занимают в Европе, Азии и Северной Америке разобщѐнные территории. Леса Азии отличаются в видовым богатством деревьев, кустарников и трав, в них велика роль лиан и папоротников-эпифитов. Европейские широколиственные леса беднее, в основном они

8

состоят из бука и дуба с примесью граба, ясеня, липы и других пород. В Северной Америке широколиственные леса распространены только в восточной части континента и поражают разнообразием деревьев (здесь растут различные виды дуба, клѐна, платана, вяза, ясеня, ореха, тюльпанное дерево и др.), кустарников и лиан. Многие широколиственные породы дают корневую и пневую поросль. Различают моно-, олиго- и полидоминантные леса. Виды бука образуют монодоминантные древостои. Тѐплое влажное лето и холодная зима со снежным покровом определяют чѐткую сезонную активность обитателей широколиственных лесов. На зиму холоднокровные животные (насекомые, амфибии, рептилии) впадают в состояние анабиоза. Из птиц и млекопитающих одни мигрируют в более тѐплые регионы, другие впадают в спячку и лишь немногие активны круглый год. Опадающие осенью листья создают мощный слой подстилки, переработкой которой занята обширная и разнообразная группа животныхсапрофагов, в первую очередь дождевые черви. Вместе с ними почвенный ярус населяют потребители живой корневой массы растений (личинки жуков-щелкунов, пластинчатоусых). В кронах деревьев лиственных пород много насекомых, поедающих зелѐные листья: гусеницы различных бабочек (пядениц, шелкопрядов, коконопрядов, листовѐрток), личинки пилильщиков, взрослые жуки-листоеды, хрущи и т. д. Встречаются мелкие грызуны: в Евразии — лесная рыжая полѐвка, лесная и желтогорлая мышь; в Северной Америке — внешне похожие на мышей белоногий и золотистый хомячки. Крупные копытные летом питаются листвой и травой, а зимой — веточками деревьев и кустарников. В Евразии и Северной Америке широко распространѐн благородный олень, в Западной Европе совместно с ним обитает лань, а на Дальнем Востоке – пятнистый олень. В отличие от оленя кабан питается не только надземными, но и подземными частями растений (корневищами, клубнями, луковицами), а также беспозвоночными. Хищные животные населяют все ярусы широколиственных лесов. В почве и подстилке живут хищные многоножки – геофилы и костянки, жуки (жужелицы и стафилины), пауки и хищные клещи. Главное место среди хищных беспозвоночных занимают муравьи, сооружающие на земле гнѐзда — муравейники. Верхнюю часть почвы осваивают кроты: в европейских лесах это обыкновенный крот, в лесах Восточной Азии – крот могѐра. А на поверхности земли часто встречаются амфибии и рептилии: бурые лягушки, тритоны и саламандры (особенно разнообразные в лесах Северной Америки), ящерицы и змеи. В лесах Евразии насекомоядные птицы это дрозды, мухоловки, синицы, славки и пеночки. Хищные млекопитающие также занимают разные ярусы леса. На земле — лисица, волк, бурый медведь, горностай и ласка. На Дальнем Востоке обитают чѐрный медведь и енотовидная собака (ныне она завезена и в европейские леса), в Северной Америке — барибал — близкий родственник чѐрного медведя. На ветвях деревьев живут рысь, дикий лесной кот, лесная куница, на Дальнем Востоке – харза. Широколиственные леса издавна подвергались вырубке, выкорчѐвке и распашке. Значительные площади, ранее занятые лесами, теперь превращены в сельскохозяйственные угодья.

Цель: изучение особенностей биомов широколиственных и мелколиственных лесов умеренного пояса.

Ключевые понятия

Эфемеры. Эпифиты. Секторность. Монодоминантность. Мезофильные виды. Ксерофильные леса. Дериват. Ризофаги. Ксилофаги. Карпофаги.

9