1. Биогеография – это наука о географическом распространении и размещении на Земле организмов и их сообществ. Она изучает, на какой территории распространены и как размещены объекты ее исследования: растения, животные, грибы и микроорганизмы, которые в совокупности образуют органический мир Земли. Следовательно, биогеография – это наука о распространении жизни на Земле.

Первый этап длился от периода становления человека до ХУI в. Для него характерно накопление отрывочных сведений о растительности, животном мире и природных условиях.

Эти знания не были систематизированы и обобщены. Обобщение информации о жизни на Земле шло в соответствии с философскими представлениями, распространенными в странах древнего мира и средневековья. Происходил обмен информацией биогеографического содержания – это был фундамент для построения научной системы знаний о жизни на Земле, включая происхождение и распространение. Основные научные труды этого периоды: Аристотель «История животных», «О частях света», Теофраст «История растений», Страбона «География» (17 книг), Владимир Мономах «Поучения», Плиний Старший «Естественная история» (37 томов). Эпоха Возрождения (Х111-ХУ1 в.) способствовала становлению научного мировоззрения, исследования углубляли познания законов природы.

Второй этап: начало ХУI - конец ХУIII. Продолжение накоплений информации о животном и растительном мире Земли в условиях господства библейских знаний о сотворении мира.

Появились и первые биогеографические работы «История Сибири» Ю.Крашенинникова, который описал тундру, тайгу, степь и 15.лет прожил в Сибири.

К. Линней написал книгу «Система природы» – 1735 г, где систематизировал 4 тыс. видов животных, «Виды растений» (1761), где описал 7,5 тыс. видов растений. Он упростил биологическую терминологию и ввел бинарную номенклатуру названий. Однако влияние религии проявилось и в биогеографии. Так, К. Линней считал, что животный мир создан творцом в тропиках на острове – это единый центр жизни. Основные труды этого периода: Ломоносов М.В. (1763) «О слоях земли», Ж.Бюффон «Естественная история», «Эпохи природы» (1778), К. Линней «Система природы»

Третий этап: конец ХУIII – середина ХIХ в. Происходит обобщение ботанико-географических и зоогеографических данных в свете теории катастроф. Основные труды: Вильденов «Основы травоведения» (1792), А.Гумбольд «Космос», Декандоль – 22 тома «Введение в естественную систему царства растений», Л.Шмарда «География распространения животных» (1853), . Дж.Торри и А.Грей «Флора С. Америки».

А.Гумбольд, написал труд «Космос», где дана общая картина распределения растительного покрова по земному шару, идея широтной зональности, вертикальной поясности растений. После опубликования работ Гумбольда ботаническая география стала быстро развиваться по четырем направлениям:

Во-первых, появилось значительное число работ по флоре различных районов земного шара, в том числе 4-х томная «Флора России» (1841-1853) К.Ф. Ледебура;

Во-вторых, получило развитие флористическое районирование;

В-третьих, в экологическом направлении ботанической географии стало обязательным изучение влияния факторов среды на растения;

В-четвертых, начали рассматриваться вопросы исторической ботанической географии.

Четвертый этап: вторая половина Х1Х века. Это бурное развитие ботанико-географических, зоогеографических и экологических исследований, на основе теории эволюции Ч.Дарвина.

В 1859 г. вышел труд Ч.Дарвина «Происхождение видов», где он показал, что возникновение и отмирание видов – естественные процессы и их причина – естественный отбор, выживают наиболее приспособленные. В основе биогеографических воззрений Дарвина лежит мысль о непрерывности существования видов во времени и непрерывности расселения их в пространстве.

В этот период - во второй половине Х1Х в. появилась самостоятельная наука экология, в основе которой лежали труды Геккеля. Дальнейшее развитие ботанической и зоологической географии было тесно связано с эволюционной теорией Дарвина. Появилось ряд новых работ: А. Н.Бекетов (1884) «Фитогеографический очерк Европейской России», «География растений», Н.А.Северцев (1873) «Вертикальное и горизонтальное распределение туркестанских животных», В. В. Докучаев «Наши степи прежде и теперь» (1892), А. Ортман (1896) «Основы морской зоогеографии» и др.В целом на развитие биогеографии во второй половине Х1Х века огромное влияние оказало создание эволюционного учения Ч.Дарвина.

Пятый этап: первая половина ХХ в. Осуществляется разработка учения о растительных сообществах, дальнейшее развитие экологического и исторического направлений ботанической географии, попытка создания единой биогеографии, формирование учения о биосфере. Основные научные труды этого периода: Ч. Элтон «Экология животных», А.Вегенер (1912) – сформулировал теорию - мобилизма (дрейфа материков), В.И.Вернадский (1920-1930) –«Биосфера». Л.С.Берг (1913) сделал доклад «Предмет и задачи географии», где предложил термин «ландшафт» и ландшафтоведение стало наукой. Учение Л.С. Берга о географических ландшафтах и В.В.Докучаева о природных зонах Земли способствовало становлению ботанической географии и зоогеографии как географических дисциплин, связанных с биологией.

Шестой этап: середина ХХ в. – наши дни. Происходит развитие единой биогеографии, ее экологизация, а также бурный рост экологических исследований в мире, изучение процессов, охватывающих биосферу в целом. Этап начинается с 60-х годов появлением обобщающих биогеографических работ: С.Матвеев (1962) «Биогеография Югославии», А.Г.Воронов (1963) «Биогеография (с основами биологии)», А.Г.Воронов (1987) «Биогеография с основами экологии», П.П.Второв, Н.Н.Дроздов (1974) «Биогеография материков», И.К.Лопатин (1989) «Зоогеография», И.А.Толмачев (1989) «Введение в географию растений».

На современном этапе биогеография и экология объединяет усилия географов, биологов и экологов в выполнении международной программы «Человек и биосфера».

2. Абиотические факторы географического распространения организмов - факторы неживой природы.

1) Температура. Границы - их нет как таковых. Значение каждого фактора имеет оттенки - оптимум, максимум, минимум. Для оптимум +28 С. Пессимум - плохо.

К мин. температурам они приспосабливаются. Синтезируют сахар и выжимают воду; меняют окраску (исп. тепло от солнца); однолетники в виде семян переживают холода.

К макс. температурам с помощью химизма, окраски (светлая, серебристая).

Животные min - теплокровность, анабиоз, миграции

max - линька, ночной образ жизни, потоотделение.

2) Влажность Огр. количество организмов обитает в воде.

Недостаток воды у растений. Накапливание воды (толстянки в листьях), длинные корни, широкие корневые системы, замена листьев на иголки, опушение (степное опушение), листья сворачиваются в трубочку, выделение воска, Экологические группы (гетеротипические), ксерофиты, мезофиты (ср. влажность), гигрофиты (избыт. увлажнение), гидрофиты (растущие в воде).

Животные min. - запасание в хим. виде, чешуйки(экономия воды), миграция/жизнь околоводная.

3) Свет. Важен для растений в основном. Гелиофиты (полное освещение), сциофиты (тенелюбивые), аглаонема - очень тенелюбивое. Многие растения растут в пещерах.

4) Ультрафиолет. Недостаток: нарушается химизм, избыток: рак кожи, убивает корни волос.

Эдафические факторы (почвенные)

Псаммофиты - на песках.

На мелу - кальцефилы. Лапчатка волжская (растет только в Сар. обл.)

Гелофиты - на болотистых почвах.

Олиготрофные - на бедных азотом почвах.

Галофиты - на засоленных почвах. Солянки, соляросы и т.д.

На трещинах скал - хамефиты.

На стенах домов и крыш

Оксилофиты - растущие на кислых почвах.

Орографический фактор (рельеф).

Рельеф выступает как барьер (напр. Кавказ). Рельеф образует поясность в горах.

Оптимальное знач. способствует расселению орг. на этой территории.

Стенотопные организмы - обитающме в узких границах.

Эвритопные организмы - в широких пределах.

Правила:

1)Правило Бергмана: " Среди сходных форм теплокровных животных, наиболее крупными явл. те, которые живут в условиях более хол. типа".

2)Правило Аллена: " У видов, живущих в более хол. климате, выступающие части тела меньше, чем у родственных видов теплого климата".

3) Правило Глогера: " У близких видов окраска наиболее сильно выражена у того, который обитает в теплых влажных видах".

4) Правило Гептнера: "Длительное существование организма невозможно, если хотя бы 1 из факторов превышает макс. - или мин. предел потребности этого организма".

5) Правило Либиха: " Существование организма опр. ф-р, который находидся в максимуме или в минимуме".

6) Правило Рюбеля: " Экологические факторы могут отчасти компенсировать действие друг друга".

3. Биотические факторы.

Действие растений на распр. животных

Сойка - дуб, панда - бамбук

Колибри - венчиковые цветы

(насекомое) - офрис

Растения на растения

Растения - паразиты

Животные на животных

Различные типы взаимоотношений между организмами : симбиоз, комменсализм, антибиоз (хищничество, паразитизм, конкуренция)

4. Ареал - территория или акватория - распространение таксона или сообществ.

Ареалы имеют границы: транзитивные (подвижные) - регрессивные и прогрессивные; стативные (целоподвижные); пульсирующая. Климатические: эдофические (почвенные); конкурентные.

По форме ареала: ленточные: сплошные - разорванные.

У ареалов сущ. центры происхождения и центр разнообразия: первичные(вид появился в эволюции) и вторичные (расселение видов).

Принципы картирования ареалов:

1)точечный способ

2)контурный

3)фон

4)сеточный

Ареалогия – это раздел биогеографии, изучающий формирование, динамику, 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 – роды, семейства. В зависимости от таксона можно говорить об ареале вида, рода, семейства.

1. Простой ареал имеет сплошную территорию. Установление границ простых ареалов не составляет особых трудностей, если организмы лишены возможности активно перемещаться (растения), либо ведут оседлый образ жизни (некоторые животные).

2. Сложный ареал имеет разорванную территорию. Для птиц это может быть область размножения, зимовок, вместе с миграционным путем. Среди животных много видов, которые в различные периоды жизненного цикла или сезоны меняют область распространения (птицы, млекопитающие).

3. Сплошной – это ареал, все участки которого доступны для особей вида, занимающего его. Перемещение особей с одного участка на другой в пределах сплошного ареала осуществляется при помощи естественных факторов расселения и не носит случайный характер. Внутри сплошного ареала нет непреодолимых географических барьеров, разделяющих его на отдельные участки. Все простые ареалы являются сплошными. Следует отметить, что ареалы также бывают первичные и вторичные, причем первичный ареал, в котором происходит становление вида, является сплошным.

4. Разорванный ареал (дизъюнктивный) – возникает при изменении условий существования вида: появляются горные системы, изменяется климат.

а) Гомогенная (однородная) дизъюнкция, когда не граничащие друг с другом участки заселены одной и той же формой вида (русская выхухоль).

б) Гетерогенная (разнородная) дизъюнкция, когда разорванные участки заселены разными подвидами одного вида, разными видами одного рода (дуб скальный, дуб монгольский). или разными родами одного семейства. Гомогенные разрывы ареала в возрастном отношении моложе гетерогенных.

5.Выделяются типы ареалов в зависимости от занимаемой площади. Площадь ареала может быть сопоставима с площадью почти всей суши или ограничиваться небольшим участком. В зависимости от размеров занимаемой территории выделяют различные ареалы узколокальные, локальные, субрегиональные, региональные, полирегиональные, космополитические.

5. Принципы биографического анализа.

Биографический анализ рассматривает структуру флоры и фауны .

Флора - совокупность таксонов растений, обитающих на определенной территории.

Фауна - животные.

Флора, как и фауна имеет сложную структуру:

1) таксономическая структура - отражает соотношение таксонов различного ранга во флоре и фауне.

Самый типичный таксономич. анализ флора делится по семействам. Также бывают по родам.

2) Биоморфологический анализ изучает соотношение различных жизненных форм. Создатель - К. Раункиер.

Фанерофиты - растения, у которых почки возобновления находятся от земли до 0,5м. Это - кустарнички, полукустарнички.

Гемикриптофиты - растения, у которых почки возобновления наполовину скрыты.

Криптофиты - растения, у которых почки возобновления скрыты в почве или воде. Лук, например.

Терофиты - у них нет почек возобновления (однолетники). Их очень много в засушливых районах (Греции их много).

3) Фенологический анализ - весенние, летние, осенние, зимние, внесезонные.

4) Географический анализ - соотношение во флоре и фауне организмов с различным типом ареала.

5) Исторический анализ показывает сколько во флоре растений, пришедших из прошлых периодов.

6) Анализ по практ. значению: лекарственные, пищевые, аллергенные

6. Биогеоценоз - система, включающая сообщество живых организмов и влияющие на них абиатич. факторы в пределах одной территории и связанных между собой круговоротом веществ и потоком энергии.

Экосистема - функциональная система, включающая сообщество живых организмов и окр. их среду.

Общая структура биогеоценоза и экосистемы: абиотический и биотический компоненты. А. - субстрат (почва/вода) и климатические факторы. Б. - совокупность живых организмов в составе биогеоценоза. Он делится на две составляющие - автотрофные и гетеротрофные организмы.

Все живые организмы в ЭС и БЦГ распределяются по трофическим уровням:

1) продуценты - организмы, производящие продукты питания(органику)

2)консументы 1-ого порядка - животные, которые питаются растениями (травоядные)

3) консументы 2-ого порядка - животные, которые едят животных, питающихся травой

4) консументы 3-го порядка - таким же образом

5) редуценты - разрушители мертвой органики в ЭС или БГЦ. Редуценты играют важную роль в ЭС и БГЦ. Без них перестал бы существовать круговорот.

В ЭС или БГЦ сущ. пищевые цепи, по которым перемещается орг. вещество от продуцентов к редуцентам. В ЭС или БГЦ различают первичную(биомасса, которую создают растения) и вторичную продуктивность(орг. вещество, которое создается консументами).

Пространственная структура биогеоценоза.

БГЦ имеет вертикальную структуру, в которой выделяются яруса (надземный и подземный).

Воздух, ярус кустарников, ярус трав, ярус мхов и наземных лишайников - наземная ярусность.

Горизонтальная структура - тут преобладает разл. растения. Дубрава ландышевая.

Организмы, входящие в состав БГЦ играют там различную роль:

- эдификаторы(строители) - они создали этот биогеоценоз

- доминанты - виды, доминирующие в том или ином ярусе, но не строящие его

- ассектаторы - виды, оказывающие незначительное влияние на жизнь сообщества

Внутри БГЦ или ЭС виды могут иметь различные жизненные стратегии:

- виоленты - стараются всех вытеснить (львы)

- патиенты (верблюды)

- эксплеренты - быстро захватывают освободившееся место(шакалы)

7. Динамика биогеоценоза или экосистемы:

Как правило одна ЭС сменяется другой(сукцессия) - первичную(ЭС появляется на голом месте) и вторичную (одна ЭС сменяет др.): естественные (смена происходит плавно, без вмешательства др. факторов) и катастрофические (вмеш. факторы - пожар и пр.) и антропогенные (вмеш. человека).

 О динамике фитоценозов

Как растительный покров в целом, так и слагающие его фитоценозы никогда не остаются одинаковыми. Меняются и условия существования растительности, вызывая изменения растительного покрова, и сам растительный покров независимо от изменений условий существования (онтогенетические изменения, эволюция видов, образующих растительные сообщества, и т. д.).

В растительном сообществе можно выделить следующие типы изменений (Александрова, 1964): 1) суточные, 2) сезонные, 3) погодичные или разногодичные (флюктуационные), 4) возрастные, 5) изменения, определяемые процессами возобновления, 6) изменения, обусловленные микроэволюцией видов растений.

Рассмотрим эти разные проявления динамики фитоценоза.

а) суточные изменения – связаны с суточной ритмикой жизнедеятельности растений, образующих фитоценоз;

Определяются особенностями фитоклимата, создаваемого растительным сообществом. Выражаются в изменениях интенсивности транспирации, дыхания, фотосинтеза, в суточных движениях цветков и листьев, в ритме открывания и закрывания цветков.

б) сезонные различия определяются особенностями ритма развития видов, образующих фитоценоз. Постоянно наблюдаются в фитоценозах, ослабляясь или прекращаясь в неблагоприятные периоды (зима, сухой период) и усиливаясь в остальную часть года. Эти изменения позволяют существовать совместно большему числу видов растений, чем в том случае, если бы они развивались одновременно.

Весной – ранние эфемероиды, летом – позднелетние травы, кустарники, деревья.

в) погодичные или разногодичные изменения связаны с различиями в условиях среды обитания фитоценоза в разные годы, т.е. с изменением метеорологической обстановки по годам. От нее зависит интенсивность и особенности деятельности животных, обитающих в фитоценозе, а также урожайность семян, развития вегетативной массы растений и других особенностей биотопа и биоценоза, меняющихся по годам.

г) возрастные изменения – вызываются изменением возрастной структуры популяций растений, образующих фитоценоз, в частности возрастными изменениями (онтогенезом) эдификаторов.

Возрастные смены могут быть очень длительными, от нескольких лет до нескольких десятков лет, например, развитие лесного сообщества от стадии молодняка до приспевающего и спелого леса. Оно сопровождающееся не только изменением возраста дерева-эдификатора, но и соответствующими изменениями фитосреды и соотношений компонентов растительного покрова. Однако изменения фитосреды, т.е. режимов средообразующих факторов, не выходят за пределы определенной нормы, соответствующей растительным условиям, подходящим для данного типа сообщества.

Флюктуации – это обратимые изменения в фитоценозе, при которых основные компоненты сохраняются, хотя бы в латентном состоянии. По Т.А. Работнову, они могут вызываться погодичными изменениями метеорологических и гидрологических условий и антропогенным воздействием.

Сукцессия растительности – это последовательный ряд смены серийных (временно существующих) растительных сообществ на конкретном местообитании после выведения конкретной экосистемы из состояния динамического равновесия.

Всю сукцессию в целом называют серией (американские авторы). Каждое сообщество, которое в процессе сукцессии сменяет другое, называют стадией этой сукцессии, или серийным сообществом (рис. 2).

Завершающая, относительно устойчивая стадия развития любого ценоза назы-вается климаксом(греч. klimax — лестница). На этой стадии сообщество приходит в равновесие со своей средой обитания.

Такое сообщество с присущим ему фитоклиматом состоит из «подогнанных» к совместному обитанию видов и в наибольшей степени соответствует условиям среды, как климатическим, так и эдафическим, и его геоботаники называют климаксовым (американские авторы), или узловым сообществом (П.Д. Ярошенко).

Первичная сукцессия — это процесс развития и смены экосистем на участках, полностью свободных от растительного покрова и не сохранивших семенных зачатков растений.

Вторичная сукцессия – это восстановление экосистемы, когда-то уже существовавшей на данной территории, на местах разрушенных сообществ, где почва и часть организмов сохранились или смена одного (коренного) фитоценоза другим (производным, вторичным).