7

1Биогеоционология как наука. «Биогеоценоз – совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений: атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий».Основные понятия Биогеоценология, наука о биогеоценозах. Биогеоценозы - взаимосвязанные и взаимодействующие комплексы живой и косной природы. Планетарная совокупность биогеоценозов — биогеосфера . Основоположник биогеоценологии — Владимир Николаевич Сукачёв. Начиная с 1940, он в ряде работ определил основные положения и направления биогеоценологии, задачи и связь с другими науками.Один из создателей учения о биогеоценозах; Глава школы дендрологов и создатель лесной типологии, всемирно известной и применяемой во многих странах мира.; Он создал научное болотоведение и впервые разработал методику определения возраста торфяных и сапропелевых отложений. ПРОИСХОЖДЕНИЕ БГЦ Зародилась биогеоценология в недрах геоботаники, но впоследствии развивалась на стыке биологической и географической наук, отражая комплексный уровень изучения живой природы.

2. обьекты и методы биогеоценологических исследований1 использование наблюдения и эксперимента (как в естественных условиях, так и на моделях) 2 широкое применение количественных методов изучения 3 использования математического анализа и статистической обработки данных 4 Применение современных технических средств: мечение радиоактивными изотопами дистанционное обследование: фотографирование, лазерная техника, радиотехника и др. биотелеметрия – регистрация сигналов от прикрепленного к животному передатчика.

3. Этапы развития бгц

Этап фактологии, «наивной экологии» – до середины XIX в. Этап комплексной интеграции знаний, «факториальной экологии» (с середины XIX в. до 40-х гг. XX в.) Этап биогеоценологических исследований – доминирование синэкологических исследований – с 1936 г. до наших дней.

1этап Первый период – отражает примитивные знания, накапливаемые людьми, в т.ч. первобытными, в процессе тесного общения с природой и ведения натурального хозяйства. Период начался за много веков до новой эры и завершился в первые века до новой веры.

Второй период – накопление фактического материала, но уже античными учеными. Период: I-III век до н.э. – XIV век н.э. Третий период – продолжение сбора и первые попытки систематизация колоссального фактического материала, накопленного с началом великих географических открытий и колонизацией новых стран – в эпоху Возрождения. Период: с IV по XVIII век включительно

2 этап Четвертый период – связан с крупными ботанико-географическими открытиями, способствовавшими развитию экологического мышления и углублению экологических исследований, систематизация накопленного материала начало изучения взаимосвязей; выделены экология растений и экология животных; определение понятия "экология" (1866). Период: с конца XVIII – до второй половины (1866 г.) XIX века. Пятый период – доминирование исследований аутэкологического направления – изучение естественной совокупности видов, непрерывно перестраивающихся применительно к изменению факторов среды, т.е. факториальной аутэкологии; определение понятия "биоценоз" (1877), "экосистема" (1936) и "биогеоценоз" (1942). Период: со второй половины (1866 г.) XIX до середины (1936 г.) XX века.

3 этап Шестой периодотражает новый – системный, подход к исследованиям природных систем, формирование биогеоценологии и общей экологии, как самостоятельных фундаментальных биологических наук, Период: 40-70 гг. XX века.Седьмой период – "экологизация" всех отраслей науки; изучение популяций (демэкология), динамики формирования биогеоценозов в связи с антропогенными нарушениями; расширение комплексных стационарных исследований. Одно из главных направлений – организация долговременного экологического мониторинга разных уровней (наземного, регионального, глобального и пр.). Период: с 80-х годов XX века по настоящее время.

4. Вклад в науку отечественных ученых

Парацельз Теофраст (Тиртам) (287-372 гг. до н.э.) описал 500 видов растений сделал ботанику самостоятельной наукой, отделив ее от зоологии. Большое внимание в своих трудах он уделял влиянию внешней среды на живые организмы, Александр Гумбольт(1769-1859) изучал влияние климата (температурного фактора) на распространение растений. В книге «Идеи географии растений» (1807) ввел ряд научных понятий: экобиоморфа растений, ассоциация видов, формация растительности и др.

Эрнст Геккель 1834-1919 придумал много разных терминов для классификации отделов наук, искал общий закон, который бы объяснил все явления , В 1869 году ввел понятие экология.

Карл Мёбиус (1825-1908) В 1877 г. на основе изучения устричных банок в Северном море разработал учение о биоценозе, как сообществе организмов, которые через среду обитания теснейшим образом связаны друг с другом. Василий Васильевич Докучаев (1846-1903) сыграл выдающуюся роль в развитии биогеоценологических идей ,создал учение о природных зонах и учение о почве, как особом биокосном теле

Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) В 1926 г. была опубликована книга В.И. Вернадского "Биосфера", в которой впервые показана планетарная роль биосферы как совокупности всех видов живых организмов.

Леонтий Григорьевич Раменский 1884-1953, великий русский геоботаник, Сформулировал закон экологической индивидуальности видов , Создал теорию экологического континуума

А.Тенсли 1871-1955, Английский геоботаник,В 1935 г. А. Тенсли ввел понятие экосистемы , интегрировал биоценоз и биотоп на уровне новой функциональной единицы – экосистемы!

Шварц Станислав Семенович (1919-1979) , Создатель и первый редактор журнала «Экология», Основоположник эволюционной экологии в СССР , вклад в популяционную экологию

Юрий Николаевич Куражсковский Первый заведующий кафедры биогеоценологии и природопользовании (1974-1984)Автор учения о природопользовании, ввел в научных обиход сам термин «природопользование»

5. Задачи биогеоценологии1 исследование структуры, функций и динамики биогеоценозов. компонентов БГ 2 расшифровка механизма взаимосвязи компонентов биогеоценоза, связи между соседними и отдаленными биогеоценозами 3 изучение потоков вещества и энергии в биогеоценозе, а также биологической продуктивности биогеоценоза и его компонентов 4 изучение устойчивости биогеоценоза и го регуляторных механизмов 5 установление реакций компонентов и биогеоценоза в целом на стихийные воздействия и хозяйственную деятельность человека 6разработка оптимальных режимов функционирования искусственных экосистем;7изучение роли биогеоценоза как арены для сопряженной эволюции видов

6. – 7.Значение биогеоценологии 1.прогнозирование последствий вмешательства человека в ход природных процессов 2.направленная регуляция взаимодействий компонентов биогеоценоза для получения наиболее выгодного хозяйственного эффекта 3.выбор путей хозяйственного использования материально-энергетических ресурсов биогеосферы и её частей. Особенно существенно значение Б. для практики лесного и сельского хозяйства 4.защита промышленных изделий, продуктов питания, кормов от повреждения биологическими компонентами биосферы, для охраны природы и пр.5.Выясняется также важное методологическое значение БГ для изучения среды жизни человека на Земле и в Космосе ; Свойства экосистемы и биогеоценоза

1.Наличие живого и косного компонентов. Простейшая формула экосистемы: экосистема = биотическое сообщество + абиотическая среда + взаимодействие; иогеоценоз = биоценоз + экотоп + взаимодействие. 2.Трехкомпонентный состав экотопа (абиотической среды) - твердая фаза+жидкая фаза+газообразная фаза.3.Функциональные компоненты:продуценты+консументы+редуценты.4.Поток энергии в пищевой сети. 5.Круговорот веществ.6.Продуктивность - скорость образования биологической продукции.7.Развитие экосистем - сукцессия и климакс Биомы:Тундра, Бореальные хвойные леса, Листопадный лес умеренной зоны, Степь умеренной зоны, тропические грасленд и саванна, Чапараль - районы с жестколистной растительностью, Пустыня, Полувечнозеленый лес, Вечнозеленый лес.

8. ПОНЯТИЯ О БИОГЕОЦИНОЗЕ И БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКОМ ПОКРОВЕ Биогеоценоз -это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и неживых компонентов, объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс. Совокупность биогеоценозов образует единый биогеоценотический покров Земли, т. е. всю биосферу, а отдельный биогеоценоз представляет собой ее элементарную единицу. Биогеоценоз можно разделить на две составные части: биоту и биотоп.Участок земной поверхности (суши или водоема) с однородными условиями обитания, занимаемый тем или иным биоценозом, называется биотопом Биотоп -это относительно однородное по абиотическим факторам пространство, местообитание биоценоза. При характеристике частей биогеоценоза можно использовать и другие термины:Климатоп- комплекс климатических факторов.Эдафотоп-это почвенно-грунтовые условия.Экотоп- это совокупность климатопа и эдафотопа.Различия между этими понятиями в том, что биотоп -это условия среды, видоизмененные живыми организмами, а экотоп -первичный комплекс факторов физико-географической среды без участия живых существ. В пространственном отношении биотоп соответствует биоценозу. Границы биоценоза устанавливают по фитоценозу, имеющему легко распознаваемые черты. Например, сосновые леса легко отличаются от еловых.Биота- это совокупность различных организмов, населяющих данную территорию и входящих в состав данного биогеоценоза.Биота является синонимом понятия «биоценоз». Она образована двумя группами организмов, отличающихся по способу питания -автотрофами и гетеротрофами.

9. БИГЕОЦИНОЗ И ЭКОСИСТЕМА.ВЗАИМООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ЭТИМИ ПОНЯТИЯМИЭкосистема, по А. Тенсли, – «совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, т. е. факторов местообитания в широком смысле». Для экосистем характерен разного рода обмен не только между организмами, но и между организмами и средой их обитания, иначе называемый круговоротом веществ. Эти же качества присущи и биогеоценозу.Наиболее заметные изменения в состоянии биосферы, нарушения экологического равновесия происходят на уровне биогеоценоза. Поэтому большинство ученых в частности Ю. Одум (1975, 1986) и не считают отличия между понятиями "биогеоценоз" и "экосистема" существенными, ставят знак равенства между приведенными понятиями, подразумевая под экосистемой биоценоз, образующий вкупе с биотопом (экотопом) биогеоценоз. Ни одна из частей биогеоценоза не в состоянии полностью осуществить этот круговорот.Различия между экосистемой и биогеоценозом можно свести к следующим положениям:1) биогеоценоз - понятие территориальное, относится к конкретным участкам суши и имеет определенные границы, совпадающие с границами фитоценоза. Характерная особенность биогеоценоза, на которую указывают Н.В. Тимофеев-Ресовский, А.Н. Тюрюканов (1966) – через территорию биогеоценоза не проходит ни одна существенная биоценотическая, почвенно-геохимическая, геоморфологическая и микроклиматическая граница.- понятие экосистемы шире, чем понятие биогеоценоза; оно применимо к биологическим системам разной сложности и размеров; экосистемы часто не имеют определенного объема и строгих границ;2) в биогеоценозе органическое вещество всегда продуцируют растения, поэтому основной компонент биогеоценоза – фитоценоз;- в экосистемах органическое вещество не всегда создается живыми организмами, нередко поступает извне.(приносится течением – озеро, море; вносится человеком – сельскохозяйственные угодья, переносится ветром или осадками – растительные остатки на эродированных склонах гор).3) биогеоценоз потенциально бессмертен;- существование экосистемы может закончиться с прекращением прихода в нее вещества или энергии.4) экосистема может быть и наземным и водным образованием;- биогеоценоз всегда наземная или мелководная экосистема.5) – в биогеоценозе всегда должен быть единый эдификатор (эдификаторная группировка или синузия), определяющий всю жизнь и строй системы.- В экосистеме их может быть несколько.На ранних стадиях развития экосистема склона – это будущий лесной ценоз. Она состоит из группировок организмов с разными эдификаторами и довольно неоднородными условиями среды. Лишь в будущем на одну и ту же группировку могут оказывать влияние не только её эдификатор, но и эдификатор ценоза. И второй будет основным.Таким образом, не каждая экосистема является биогеоценозом, но каждый биогеоценоз – экосистема, полностью соответствующая определению Тенсли.

10. Критерии выделения биогеоценозов Геоботанический критерий - Границы биогеоценоза маркируются соответствующим фитоценозом. В этом случае название биогеоценозу даётся по соответствующим растительным сообществам (растительным ассоциациям). например: ельник-черничник на выщелоченных подзолах, ельник-зеленомошник на дерново-глеевых почвах, дубрава гравилатовая на южных чернозёмах.

Критерий Н.В.Тимофеева-Ресовского - К биогеоценозу следует относить «участок территории или акватории, через который не проходит ни одна установимая существенная биоценотическая, микроклиматическая, гидрологическая, почвенная, геоморфологическая и геохимическая границы». Теоретически, контуры биогеоценозов могут быть получены путём простого совмещения крупномасштабных геоморфологических, климатических, и тому подобных карт.

Критерий А.И.Перельмана - «При отнесении какого-либо участка земной поверхности к элементарному ландшафту, необходимо учитывать возможность (хотя бы мысленную) распространения данного элементарного ландшафта на значительно большей территории» Поэтому пятно солончака размером в 10 кв.м является элементарным ландшафтом, но, например, одинокое дерево, муравьиная куча, кротовина, кочка на болоте не будет элементарным ландшафтом.

Критерий целесообразности В.Н. Сукачёва - Не нужно всё отведённое время тратить на уточнение границ биогеоценоза, если только это не цель исследования! «…В природе явления и предметы в одних случаях резко разграничены, в других же между ними есть переходы, которые приводят к тому, что проведение границ между ними носит условный характер».

11. Пространственные границы биогеоценозов Горизонтальные границы биогеоценоза выделяются по принципу генетической однородности компонентов, что следует из самого определения биогеоценоза. Переходы в пространстве от одних биогеоценозов к другим сопровождаются сменой состояний и свойств всех его компонентов.

Временные границы 1) старейшее тундровое время 20000- 10000 лет назад карликовая березово-волосистоосоковая, 2) аллеред 10000-9000 лет назад(сосново-березовые биоценозы)3) новое тундровое время 9000-8500 лет назад(тундра паркового типа с древвовидными березами)4)раннее теплое время 8250-7700 (березовос-основые,богатые лищиной березы)5) среднее теплое время 7700-3000 (дубравы)6) позднее теплое время 3000-800 г.д.н.э. 7) послетеплое время буковые биогеоцинозы 800 г.д.н.э. 8) настоящее время распостронение агроцинозов ,сведение грабово-буковых БГЦ.

12. «Биогеоценоз – совокупность на известном протяжении земной поверхности , однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и,определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы ,и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии». В.Н.Сукачёв

Компонентами биогеоценоза являются:

ЭКОТОП атмосфера приземного слоя+вода(аэротоп), материнская горная порода+почва+вода(эдафотоп)

БИОЦЕНОЗрастения(фитоценоз),животные(зооценоз)микроорганизмы+актиномицеты+грибы(микробоценоз). В то же время, рельеф, уровень грунтовых вод, сила земного притяжения, температура, освещенность и другие нематериальные тела являются лишь факторами существования биогеоценоза.

Элементами биогеоценоза называются части его пространственной вертикальной и горизонтальной структуры. Это биогеогоризонты, парцеллы, синузии, консорции.

13. Элементами биогеоценоза называются части его пространственной вертикальной и горизонтальной структуры. Это биогеогоризонты, парцеллы, синузии, консорции.

Вертикальные структурные элементы биогеоценоза носят название биогеоценотических горизонтов, или биогеогоризонтов 2. Расстояние от нижней до верхней границы – мощность биогеогоризонта 3. В надземной части лесного биогеоценоза выделяются следующие биогеценотические горизонты: биогеоризонт аэротопа - небольшой слой атмосферы (2 м) над вершинами деревьев первого яруса;4. биогеогоризонт фотосинтеза 1 яруса древостоя;5.биогеогоризонт фотосинтеза 2 яруса древостоя;6. биогеогоризонт кроново-стволовой аккумуляции, включающий: а) слой фотосинтеза подлеска,б) слой фотосинтеза подроста,в) слой фотосинтеза травяного покрова.г) слой фотосинтеза мохового покрова.В подземной части биогеоценоза выделяяются следующие биогеогоризонты:1) АА - биогеоризонт активной аккумуляции сырой органической массы в виде лесной подстилки, листового опада, степного войлока и т.д.;2) А - биогеогоризонт аккумуляции гумусовых веществ, соответствующий гумусовому горизонту почв;3) ИТ - биогеогоризонт интенсивного транзита гумусовых и подвижных минеральных соединений и наибольшего обеднения ими (соответствует элювиальному горизонту почвы);4) ВА - биогеогоризонт вторичной аккумуляции органо-минеральных соединений с изменением их физического состояния (соответствует иллювиальному горизонту почвы);5) ГТ - биогеогоризонт глубинного транзита или накопления органических и минеральных соединений, выбывающих из биогеоценотического обмена (соответствует переходному к материнской породе горизонту почвы).

Горизонтальная структура биогеоценоза

В горизонтальной структуре обнаруживается определенная пестрота или мозаичность, которая образуется благодаря:1 отличию среды, формирующейся под пологом деревьев и в межпологовом пространстве, 2неоднородностям рельефа,3 видовым особенностям некоторых растений (изменение среды одним видов и реагирование на это другими видами, аллелопатические воздействия на окружающие растения), 4 деятельности животных (например, формирование пятен рудеральной растительности на пороях грызунов). Биогеоценотическими парцеллами называют структурные части горизонтального расчленения биогеоценоза, отличающиеся друг от друга составом, структурой и свойствами компонентов и обособленные на всю вертикальную толщу биогеоценоза.