Тема: Экологические основы биогеографии

Лекция №

Тема: Экологические основы биогеографии

План

1. Способность к размножению

2. Формы расселения

3. Активное распространение

4. Понятия «флора», «фауна», «сообщество», «биом»

5. Методики изучения флор т фаун в биогеографии

Способность к размножению

Различия в плодовитости разных видов колоссальны. У одноклеточных организмов скорость деления клеток велика. Промежуток между последовательными делениями может сокращаться до нескольких минут. Они представляют пример экспоненциально ускоряющегося (пока не вмешается внешний неблагоприятный фактор) размножения.

Биологическое значение степени плодовитости. Формы, образующие громадное количество семян, изначально обладают несомненным преимуществом по сравнению со слабовоспроизводящими формами, так что виды, широко распространенные на Земле, обычно очень плодовиты.

Однако высокая плодовитость видов далеко не всегда влечет за собой их широкое распространение, так как они часто гибнут - как на стадии зародыша, так и в процессе развития., не говоря уже о том, что не все мальки достигают зрелости.

Предпосылками расселения животных являются колебания численности особей в популяциях. Эти колебания происходят вследствие изменений соотношения между рождаемостью и смертностью особей. При увеличении плотности популяции у ее членов появляется тенденция к расселению, при уменьшении - к потере части занимаемых участков.

Темпы расширения ареалов различны у разных видов, и это связано как с особенностями среды обитания, так и с характером самих видов.

Преграды к расселению можно условно свести к физическим и экологическим. К первым для сухопутных животных относятся прежде всего водные пространства, для водных организмов - большие участки суши, разделяющие водные бассейны. Относительно преград для расселения морских животных следует сказать, что Мировой океан - среда сравнительно однородная, поэтому ареалы его обитателей, как правило, очень большие по площади.

Преградами, препятствующими распространению сухопутных животных, в первую очередь являются границы других биоциклов - морей и пресных вод.

В ряде случаев роль серьезной преграды к расселению животных выполняют реки. Крупные реки нередко разделяют соседние территории, населенные различной фауной.

Преграды антропогенного происхождения. С точки зрения экологии расселения окультуренные земли сравнимы с пустынями. Для ряда видов расселение через них исключено.

Биологические преграды связаны с растительностью и животным миром. При описании ареалов приводились примеры экологических связей между видами животных и животных и растений. Отсутствие необходимого кормового объекта для монофага, хозяина для паразита, подходящей жертвы для хищника создает препятствия для расселения или вообще делает его невозможным.

Активное расселение животных особенно характерно для обитателей Мирового океана и суши. Активное расселение основано на различных формах самостоятельного движения (полет, бег, ползание, плавание и т. д.).

Пассивное расселение животных или их зачатков (яиц, личинок) осуществляется при помощи разнообразных факторов переноса. При пассивном распространении плотность распространения семян или организмов постепенно уменьшается пропорционально логарифму расстояния от места их происхождения.

Формы расселения

1. Некоторые формы, как правило, не используют внешние источники энергии для распространения. Таковы тяжелые семена (барохоры), которые либо разбрасываются на небольшое расстояние при разрыве плода (дрок, бальзаминовые), либо погружаются в почву при помощи плодоножек (арахис, Linaria cymbalaria) (автохоры). В некоторых случаях плоды способны слегка перемещаться благодаря гигроскопическим деформациям (Erodium). Сюда же относится вегетативное размножение при помощи корневищ, столонов или луковиц. В этих случаях формы распространяются лишь на небольшие расстояния, но зато население оказывается относительно плотным и, таким образом, хорошо защищенным от конкуренции других видов.

2. Распространение при помощи ветра, или анемохория, обеспечивается разнообразными морфологическими особенностями.

3. Проточные пресные воды являются природным агентом переноса водных организмов (гидрохория). Прекрасным примером нашествия плавающего растения служит водяной гиацинт (Eichhornia crassipes).

4. Морские течения переносят не только водоросли и планктон, но и диаспоры наземных растений. Но для того чтобы подобный способ распространения привел к расширению ареала данного вида, необходимо соблюдение ряда условий:

а) диаспоры должны находиться на плаву достаточное время, чтобы пройти расстояние между двумя берегами;

б) способность к прорастанию не должна нарушаться действием морской воды;

в) вид должен проявить способность к прорастанию и внедрению на новом берегу. Это означает, что такой способ миграции пригоден лишь для литоральных растений. Огромная масса зачатков, выбрасываемых реками в море, не имеет будущего.

5. Распространение при помощи животных, или зоохория, встречается очень часто. С помощью подвижных животных могут распространяться бактерии, споры, цисты.

6. Человек начиная с доисторических времен становится все более и более эффективным агентом распространения.

а) в качестве сознательного «агента распространения он расширил ареал, занимаемый культурными растениями и домашними животными. Благодаря отбору рас, адаптированных к новым климатическим условиям, границы этого распространения в последнее время раздвинулись.

Активное распространение

Активное распространение сыграло, безусловно, большую роль в расселении видов, способных быстро и длительно передвигаться,—например, таких водных видов, как китообразные, таких наземных, как волк, таких крылатых, как странствующая саранча, которая была найдена за 600 км от берега.

Активные перемещения могут принимать характер массовых миграций (перелеты саранчи и бабочек, перемещения больших стад мелких грызунов—леммингов и серых крыс).

Для обитателей Мирового океана наиболее реальным является перенос морскими течениями. Учитывая скорость течения (скорость Гольфстрима не менее 5 км/час) и продолжительность существования личиночной стадии, легко рассчитать расстояние, на которое могут разноситься личинки сидячих или малоподвижных бентосных видов.

Весьма характерна пассивная вагильность для пресноводных животных, особенно беспозвоночных. Расселение проточными водами носит название гидрохории, а ветром – анемохории.

Расселение при помощи других животных – биохория – бывает случайным и закономерным. Особый ее случай – форезия – прикрепление на длительное время одного организма к другому, используемое для смены местообитания. Очевидно, расселение паразитов основано на активном передвижении их хозяев.

Особый вид пассивного расселения представляет антропохорное расселение, в котором участвует человек. Развитие средств сообщения между отдаленными, часто расположенными на разных материках странами, перевозка различных грузов и товаров делают неизбежным непроизвольный завоз самых разнообразных животных. Кроме того, интродукция и акклиматизация животных приводятся в плановом порядке.

Хозяйственная деятельность человека нередко способствует вытеснению аборигенных форм и создает благоприятные условия для новых колонистов. Выражается это обычно в изменении ландшафта.

Понятия «флора», «фауна», «сообщество», «биом»

Понятия: «флора» или «фауна» – исторически сложившаяся совокупность видов растений или животных, обитающих в данной области и входящих во все ее экосистемы.

Флора или фауна объединяет все виды растений и животных той или иной области (района, местности), хотя они и входят в различные экосистемы.

Флора и фауна характеризуются определенными, свойственными только ей признаками, позволяющими сравнивать ее с другими флорами и фаунами. Самым важным признаком является ее видовой состав. Каждое исследование начинается с учета видов обитающих в пределах изучаемого района, т. е. с инвентаризации. Количество видов, входящих в состав фауны и флоры, отражает ее богатство.

Существенным признаком любой фауны и флоры оказывается экологическая природа составляющих ее видов.

На основании изучения фаун и флор их сравнения делаются важные биогеографические выводы. Как оказалось, главнейшей особенностью фауны и флоры являются ее связи с соседними, а также с более отдаленными фаунами и флорами. Эти связи можно охарактеризовать показателями общности систематического состава, которая обычно выражается в процентах.

Наряду с флористическими и фаунистическими связями не менее существен учет еще одного важнейшего признака – степени самобытности фауны и флоры, выражающейся в наличии эндемичных видов или родов. Пример: древней и самобытной фауны служит фауна Австралийской области, в составе которой насчитывается 8 эндемичных семейств млекопитающих (сумчатые) и не менее 3 эндемичных семейств птиц, не считая большого количества эндемичных родов всех классов позвоночных животных. Самобытна и фауна Неотропической области. На территории Южной Америки обитают представители многих эндемичных семейств (12 из них млекопитающие, 26 – птицы), множество родов рептилий, амфибий, насекомых и т. д. Вместе с тем в пределах Голарктического царства, куда относится и фауна России, всего несколько эндемичных семейств позвоночных животных, хотя эндемичных родов немало. В целом голарктическая фауна значительно беднее и менее оригинальна, чем упомянутые выше.

Структура фауны и флоры познается не только через количественное соотношение различных систематических единиц. Серьезное значение имеет также географический анализ ее, т. е. установление сходства и различий в распределении входящих в нее видов. Виды, отличающиеся сходным распространением, представляют географические элементы фауны и флоры. Соответственно характеру распространения эти элементы носят определенные названия: северные, южные, западные, восточные.

Таким образом, географический анализ фауны или флор дает представление о типе распространения входящих в нее видов.

Биом – термин, широко применяемый за рубежом и все в большей степени проникающий в последние десятилетия в нашу литературу, представляет собой совокупность сообществ какой-либо зоны или подзоны.

Таким образом, совокупность флоры и фауны образует биоту. Совокупность растительности (растительного покрова) и животного населения образует сообщества и биомы.

Сходные в ландшафтном отношении регионы различных континентов имеют различную биоту.

Набор сообществ определяется сходством экологических условий, в которых эти сообщества развиваются, в то время как характер биоты зависит в первую очередь от геологической истории страны.

Методики изучения флор т фаун в биогеографии

Сравнительный анализ начинается с изучения списков видов локальных флор и фаун. При этом обращается внимание на качественные отличия, т. е. на таксоны (виды, роды и т. д.), которые присутствуют лишь в одной из сравниваемых флор и фаун. Количество видов (или других таксонов), характерных только для одной локальной флоры или фауны, и служит показателем ее специфики.

При сравнительном анализе большое значение имеет определение степени общности и различия между двумя флорами и фаунами. Более точно это можно установить с помощью количественных методов. Для математического выражения степени сходства двух районов предложен ряд формул. Наиболее часто применяется формула Жаккара, по которой определяют коэффициент общности (К), выражающийся в процентах:

 

где С – число видов, общих для обеих фаун или флор; А, В – число видов соответственно в первой и второй фауне и флоре.

Используется также формула Съеренсена:

 

Оба коэффициента в общем однотипно отражают степень сходства фаун сравниваемых районов.

Вывод: При изучение биогеографических составляющих флоры и фауны используются как географические знания, так и экологические понятия, характеризующие все виды экосистем.

Лекция №