Предмет и задачи биогеографии

Основные понятия биогеографии

Биосфера (греч. «биос» - жизнь, сфера - шар), область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Термин введен в 1875 году Э. Зюссом. Учение о биосфере, как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе и человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба значения, создано В.И. Вернадским (1926 г.).

Биоценоз - совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих данный участок суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями между собой и приспособленностью к условиям окружающей среды; 1) сообщества из продуцентов, консументов и редуцентов, входящих в состав одного биогеоценоза и населяющих один биотоп; 2) системная совокупность живого, характеризующаяся определенным балансом между живыми экологическими компонентами; 3) любое сообщество взаимосвязанных организмов какого-либо участка Земли.

Биогеоценоз - однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (приземной слой атмосферы, солнечная энергия, почва и другие) компонентов и динамическим взаимодействием между ними (обменом веществом и энергии). Термин предложил В.Н. Сукачев (1940 г.).

Биогеосфера - оболочка земного шара на границе атмо-, гидро- и литосферы, на которой сконцентрировано живое существо планеты (синонимы: «пленка жизни» (В.И. Вернадский), «эпигенема», «витосфера» - сфера жизни (Б.М. Лавренко), «фитосфера» (В. Б.Сочава). Понятие «биогеосфера» по своему содержанию близко к понятию «ландшафтная оболочка» Ф.Н. Милькова.

Биом - совокупность растительного покрова и животного населения образует сообщества и биомы. Биом - совокупность сообществ любой зоны или подзоны. Это крупное экосистемное подразделение в пределах природно-климатической зоны (и природного пояса - биозоны), например, биомы влажных тропических лисов.

Биологическое разнообразие - совокупность генотипов и фенотипов популяции всех организмов Земли

Биота - совокупность флоры и фауны, исторически сложившийся комплекс живых организмов какой-либо территории географического ранга, например, биота ландшафта, биота географической зоны и т.д. Виды, составляющие биоту, могут не иметь экологических связей, например, медведь и таракан, береза и серая крыса.

Биотоп (греч. «биос» - жизнь, «топос» - место) - место обитания организмов, более или менее однородной среды (пресноводный водоем, ковыльная степь). Иначе - участок земной поверхности с однотипными условиями среды, занятый определенным сообществом - биоценозом.

Вид - совокупность особей, образующих географически и экологически викарирующие популяции. Особи обладают общими морфофизиологическими признаками, способны в природных условиях скрещиваться и в совокупности занимают сплошной или частично разорванный ареал. Вид в природе находится в постоянной биологической изоляции от других видов, выражаемой в не скрещиваемости. Общее число видов на Земле - от 1,5 до 5 млрд.

Географическая оболочка Земли - (ландшафтная оболочка, эпигеосфера), сфера взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Обладает сложной пространственной дифференциацией. Целостность географической оболочки определяется непрерывным энерго- и массообменом между сушей, атмосферой, Мировым океаном и организмами. Природные процессы осуществляются за счет лучистой энергии Солнца и внутренней энергии Земли.

Ген (от греческого «genos» - род, происхождение) (наследственный фактор) - единица наследственного материала, ответственная за формирование количества элементарного признака. У высших организмов (эукариот) входит в состав хромосом. Совокупность всех генов организма составляет его генетическую конституцию - генотип. Наследственные задатки были открыты в 1865 г. Г. Менделем; в 1909 г. В. Иогансен назвал их «ген».

Генофонд - (от слова ген и франц. «fond» - основание) - совокупность генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.

Генотип - (от слов ген и тип), генетическое (наследственная конституция организма, совокупность всех его генов). Все свойства и признаки организма - его фенотип - есть результат реализации генотипа в определенных условиях окружающей среды.

Животное население - исторически сложившаяся совокупность особей одного или многих видов животных в пределах какой-либо территории или акватории. Животное население характеризуется численностью особей, их сочетаниями и взаимоотношениями.

Животный мир — совокупность фауны и животного населения. Часто «животный мир» и «животное население» используются как синонимы.

Зооценоз - совокупность взаимосвязанных видов животных, сложившихся на каком-то пространстве.

Организм (позднелат. «organize» - устраиваю, сообщаю стройный вид) - живое существо, обладающее совокупностью свойств, отличающих его от неживой материи. Большинство организмов имеют клеточное строение. Формирование целостного организма - процесс, состоящий из дифференциации структур (клеток, тканей, органов) и функций и их интеграции как в онто -, так и в филогенезе.

Популяция (лат. «populus» - народ, население) - совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Каждая популяция различается по полу, возрасту, пространственным и близкородственным объединениям особей. Группы пространственно смежных популяций могут образовывать географическую расу или подвид. Популяция - элементарная единица эволюционного процесса и форма существования вида.

Растительность - совокупность растительных сообществ (фитоценозов), населяющих какие-либо территории. Распределение растительности определяется в основном законами зональности и поясности. Основные классификационные единицы - тип растительности (лес), фармация (клиновая), ассоциация (мятликово-клиновая). На различие понятий «флора» и «растительность» впервые обратил внимание швейцарский фотогеограф И. Турман в 1849 г.

Растительный покров - совокупность флоры и растительности.

Среда: 1) вещество и/или пространство, окружающее рассматриваемый объект (физ.); 2) природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях (экол.); 3) совокупность физических (природных), природно-антропогенных (культурных ландшафтов, населенных мест) и социальных факторов жизни человека (соц.-экол.).

Сообщество - система совместно живущих в пределах некоторого естественного объема пространства автотрофных и гетеротрофных организмов (иногда лишь одних из них). Рассматривают и отдельно сообщество организмов (микробиоценоз), сообщество растений (фитоценоз), сообщество животных (зооценоз) и т.п. Иногда сообщество понимается как синоним биоценоза.

Синузия (от греч. «synusia» - совместное пребывание, сообщества) - совокупность видов растений, относящихся к одной или близким жизненным формам: 1) экологически и пространственно обособленная часть фитоценоза, состоящая из растений одной или нескольких близких жизненных форм (деревья, кустарники, эпифитные лишайники, мхи, водоросли на стволах и другие); 2) одноярусная группировка растений в пределах фитоценоза, сформированная в определенных экологических условиях, территориально компактная или разобщенная, с наличием взаимоотношений между компонентами или без них; 3) совокупность популяций животных и растений, связанных между собой общими требованиями к среде обитания. Пространство может совпадать с горизонтом, пологом, слоем и ярусом биогеоценоза.

Фауна - (от лат. «fauna» - богиня лесов, полей.) - совокупность видов животных, обитающих на определенной территории, список видов животных, обитающих на данной территории. Складывается в процессе эволюции из животных разного происхождения: автохтонов (здесь возникших), аллохтонов (возникших в других местах, но давно сюда вселившихся), иммигрантов (проникших сюда относительно недавно). Термин «фауна» применяется к совокупности животных какой-либо систематической категории (орнитофауна, ихтиофауна).

Фация (от лат «fades» - облик) (геол.) - физико-географический, элементарный участок поверхности Земли с однородными характеристиками: метрологией, рельефом, микроклиматом, почвами и биотой, составляющими на территории фации физико-географической один биоценоз. Пример Ф. физико-географической - склон оврага какой-либо одной экспозиции, русло ручья и т.п.

Флора (от лат. «flora» - богиня цветов и весны) - эволюционно-исторически сложившийся перечень видов растений, обитающих или обитавших в геологическом прошлом на определенной территории (акватории) или в составе отдельного растительного сообщества.

Фенотип (от фен (биол.) и тип) - совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития. Формируется в результате взаимодействия наследственных свойств организма - генотипа и условий среды обитания.

Фитоценоз — растительное сообщество - растительность.

Экосистема (от греч. «oikos» - жилище, местопребывание) - единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые косные компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии. Понятие экосистема применяется к природным объектам различной сложности и размеров: океан или пруд (даже аквариум), тайга или участок березовой рощи. Искусственные экосистемы, в отличие от природных, называются экологическими системами. Термин «экосистема» ввел английский фитоценолог А. Тенсли (1935 г.). Термины «экосистема» и «биогеоценоз» синонимы.

Экотип (греч. «oikos» - жилище, место пребывание и тип), группа однородных популяций в пределах одного и того же вида растений, у которых в процессе приспособления к условиям места обитания выработались наследственно закрепленные морфологические, физиологические, биохимические особенности. Чем обширнее ареал вида и разнообразнее экологические условия, тем больше у него число экотипов (например, у сосны обыкновенной выделяют 36 экотипов).

Экотон - переходная полоса между физиономически отличаемыми сообществами (например, опушка леса).

Экотоп - местообитание сообщества - термин очень близкий к биотопу, но с подчеркиванием внешних по отношению к сообществу факторов среды.

Вопросы для повторения и закрепления материала

1. Биогеография – фундаментальная географическая наука.

2. Предмет, объект и задачи биогеографии

3. Основные понятия биогеографии

4. Связь биогеографии и экологии

Распространение организмов

Распространение — это перемещение индивидуумов, их диаспор или личинок. Оно может быть пассивным, если обеспечено внешним агентом, и активным, когда организм обеспечивает свое распространение какими-либо способами передвижения.

Пассивное распространение:

1. Некоторые формы не используют внешние источники энергии для распространения. Это тяжелые семена (барохоры), которые разбрасываются на небольшое расстояние при разрыве плода (дрок, бальзаминовые), либо погружаются в почву при помощи плодоножек (арахис – автохоры).Сюда относится вегетативное размножение при помощи корневищ, столонов или луковиц. Формы распространяются на небольшие расстояния, но зато население оказывается относительно плотным и хорошо защищенным от конкуренции других видов.

2. Распространение при помощи ветра, или анемохория, обеспечивается разнообразными морфологическими особенностями. К ним относятся:

а) легкость зачатков: таковы цисты простейших и коловраток, споры споровых растений, пылевидные семена орхидей. Одно семя орхидеивесит 0,006 мг.

б) крылатые диаспоры (крылатки), крылья - часть семени, плода, чашечки;

в) оперенные диаспоры (летучки) — плоды или семена;

г) распространение соцветий, целых растений или животных. У растений этот способ наблюдается в пустынных и степных районах: «иерихонская роза» Сахары, верблюжья колючка («перекати-поле»). Лишайник «манна» египетско-арабской пустыни, распространен на скалах, слоевище которого может отделяться и скручиваться. Иногда сильные ветры могут перемещать на громадные расстояния насекомых. Ураганы вызывают знаменитые «лягушачьи» и «рыбные» дожди, благодаря которым возможно заселение изолированных водных бассейнов.

3. Проточные пресные воды - природный агент переноса водных организмов (гидрохория). Водяной гиацинт из тропической Америки, размножается вегетативно. Завезенный в качестве декоративного растения во Флориду, он распространился до Виргинии и достиг Калифорнии, из Явы распространился по Индонезии и проник в Австралию, на Филиппины, в Японию и на Гавайские острова. Это растение распространилось в Африке от Родезии до Камеруна.

4. Морские течения переносят не только водоросли и планктон, но и диаспоры наземных растений при соблюдении ряда условий:

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

б) способность к прорастанию не должна нарушаться действием воды;

в) вид должен проявить способность к прорастанию и внедрению на новом берегу. Масса зачатков, выбрасываемых реками в море, не имеет будущего.

Мангровые деревья, произрастающие в илистых тропических эстуариях и лагунах, распространяются по береговой линии. Плоды кокосовых пальм способны развиваться на различных побережьях и таким образом колонизовали без помощи человека тропические острова Тихого и Индийского океанов.

5. Распространение при помощи животных, или зоохория. С помощью подвижных животных распространяются бактерии, споры, цисты. Благодаря голенастым и водоплавающим перелетным птицам распространяются болотные и водные виды. Семена путешествуют либо в их пищеварительном тракте, либо погруженные в приставший к лапкам ил. С помощью животных, имеющих шерстный покров, распространяются диаспоры, снабженные такими приспособлениями, как шипы, прицепки, липкий секрет. Среди беспозвоночных известны в качестве активных переносчиков многие виды муравьев (мирмекохория).

6. С доисторических времен все более и более эффективным агентом распространения становится человек.

а) сознательный агент распространения - расширение ареала культурных растений и домашних животных. Европейский обыкновенный скворец, ввезенный в Центральный парк Нью-Йорка в 1891 г, распространился концентрически почти по всему Востоку Соединенных Штатов, в Южной Африке, Австралии и Новой Зеландии. Мускусная крыса, или ондатра, ввезенная в Европу для разведения, образовала там значительные колонии из отдельных сбежавших особей.

б) будучи невольным агентом распространения сорняков, вирусов, гельминтов и др. Американская повилика ввезена во Францию в 1870 г. вместе с семенами люцерны. Солянкаввезена в Южную Дакоту в 1874 г. вместе с семенами льна.

Растения и животные случайно расселялись при помощи транспорта: железные дороги создали настоящую флору «балласта», а корабли переправили в Новый Свет черную и серую крысу.

Активное распространение

Активное распространение сыграло роль в расселении видов, способных быстро и длительно передвигаться,— например, водные виды (китообразные), наземные (волк), крылатые (странствующая саранча). Активные перемещения могут принимать характер массовых миграций (перелеты саранчи и бабочек, перемещения больших стад мелких грызунов — леммингов и серых крыс).

Структура ареала

Космополитные ареалы

Космополитными (от греч. «Kosmopolites» - гражданин мира) называют те ареалы, которые покрывают большую часть обитаемых зон земного шара, ареалы таксономических категорий обитающих не менее чем на трех материках или по всему Мировому океану.

Космополитны многие отряды и семейства: коловратки, злаки и сложноцветные среди семенных растений. Сюда относятся водные или болотные растения, рассеиваемые перелетными птицами - широколистный и узколистный рогозы ряска, тростник,рдест. Вторую группу составляют распространяемые человеком сорные и мусорные (рудеральные) травы (однолетний мятлик, пастушья сумка, белая лебеда, одуванчик, большой подорожник). Космополитом является и папоротник-орляк.

Морские животные – серый дельфин, касатка, киты; птицы: скопа, сокол-сапсан, черный ворон. К животным космополитам относят тех, которые соседствуют с человеком и сопровождающие человека (синантропы), например комнатная муха, постельный клоп, рыжий таракан, черная или серая крыса. Сам человек, без сомнения, является видом, наиболее приближающимся к полному космополитизму.

Эндемичные ареалы

В противоположность космополитам эндемики (или эндемы) имеют ограниченный ареал распространения, не выходят за пределы той или иной природной области, имеющей географические границы. «Эндемики» - это представители вида или рода, обитающие только на одном материке или части его.

Площадь таких ареалов может быть очень разнообразной. Для рода, семейства или отряда она может быть относительно велика; например, Австралия, Тасмания и Новая Гвинея в совокупности образуют территорию, для которой эндемичен отряд однопроходных.

Для вида или разновидности эндемизм может быть ограничен несколькими квадратными километрами или даже метрами: пещерные пауки были обнаружены лишь в одной пещере. Сосна эльдарская в Восточном Закавказье занимает около 50 га. На Земле имеются районы, для которых особенно характерен видовой эндемизм. Среди них следует назвать юго-западную оконечность Африки с уникальной эндемичной флорой, из почти 7000 видов растений которой около 90 % - эндемики. Примером может служить также озеро Байкал, где из 600 видов растений и 1200 видов животных эндемичны 3/4 их численности. Видовой эндемизм широко распространен и на горных вершинах.

С эволюционной точки зрения эндемизм может быть результатом двух совершенно разных процессов, которые необходимо различать:

1. Палеоэндемики (называемые также реликтовыми или консервативными эндемиками) представляют собой древние формы, ареал которых, первоначально весьма обширный, постепенно сократился под влиянием ухудшавшихся климатических условий или из-за конкуренции с более приспособленными видами. Они обычно не связаны родственными отношениями с представителями местной флоры или фауны. Такие виды обладают архаическими чертами, чаще всего занимают обособленное положение в классификации организмов и вытеснены в среду, где конкуренция слабая. Условия выживания палеоэндемиков очень ненадежны, и многие из них были уничтожены или находятся на пути к исчезновению из-за интродукции иноземных видов или вмешательства человека.

2. Неоэндемики, которые иначе называют молодыми или прогрессивными эндемиками, недавнего и локального происхождения и отличаются от родительских форм лишь второстепенными чертами, что позволяет возвести их в ранг подвида («микроэндемики»). Неоэндемики находятся в родственных отношениях с другими представителями местной флоры и фауны Они принадлежат к эволюционирующим родам, сохранению новых форм внутри которых благоприятствует генетический или географический барьер.

В целом палеоэндемизм - признак угасания вида, а неоэндемизм, наоборот, признак развития и начинающегося распространения.

Реликтовые ареалы

Виды растений и животных, входящих в состав биоты конкретной географической страны или области как пережитки флоры и фауны минувших геологических эпох и находящиеся в несоответствии с современными условиями существования, называются реликтами. Они представляют собой как бы живые остатки прежних геологических эпох.

Реликтовый ареал характерен для вида за пределами своего основного ареала, имеет ограниченное местонахождение. Если же он широко распространен в области, значительно удаленной от главного ареала, то это островные нахождения, или эксклавы. Реликтовые ареалы и эксклавы образуются в результате сокращения площади ареала под влиянием климатических и других экологических факторов.

Реликты классифицируются по их возрасту (климатические), отражению определенных эдафических условий (эдафические, или геоморфологические) и принадлежности к растительным формациям (формационные).

Климатические реликты говорят о климатических условиях тех геологических периодов, в течение которых они имели обширные ареалы. Особую группа - климатические реликты ледникового периода. Ледниковые реликты для Белоруссии - береза карликовая, вороника черная, багульник болотный, клюква болотная, росянка круглолистная, голубика и другие растения верховых болот, севернее, в тайге, лесотундре и тундре, они образуют основной ареал.

Эдафические, или геоморфологические, реликты говорят о смене песков грунтами более тяжелого механического состава, изменении береговой линии моря, солености вод.

Формационные реликты отражают смену растительных формаций на определенной местности, первичную очень длительную сукцессию растительного покрова. Например, при наступлении дубрав на темнохвойные леса в древесном ярусе в одиночных экземплярах остается ель. Возраст формационных реликтов, в отличие от климатических, может измеряться сотнями лет.

Трудно различить климатические, эдафические и формационные реликты, так как ни один из абиотических факторов не является единственной причиной реликтовости. С изменением климата связаны трансформации почвенного и растительного покрова.

Как правило, реликт является палеоэндемиком, но в отличие от него имеет значительно большую площадь распространения. Вид (или род) может быть реликтовым не во всем своем ареале, а только в части его, в то время как палеоэндемик занимает всю площадь своего ограниченного ареала.

Викарирующие ареалы

В пространственном взаимоположении ареалов определяют ареалы близкородственных видов, замещающих друг друга в разных эколого-географических ситуациях. Такие виды и соответственно их ареалы называют викарирующими (от лат. - замещающий), или корреспондирующими.

Пример викарирования - виды хвойных лесообразующих пород: лиственницы, ели, сосны. В Западной и Восточной Европе распространена ель европейская. За Уралом в Западной Сибири ареал замещающего вида - ели сибирской, в горах дальневосточного Приморья - ель саянская, в горах Джунгарского Алатау и Тань-Шаня - ель Шренка, или ель тянь-шанская. Так, бук европейский замещен на Кавказе буком восточным, эдельвейс альпийский замещен в горах Средней Азии эдельвейсом Федченко и т. д.

Кроме географического (хорологического) викарирования, встречается экологическое - встречается в границах одного общего ареала двух или большего числа видов. Здесь разные виды приурочены к неодинаковым условиям.

Викарирующие ареалы могут быть контактирующими или разобщенными. Разобщенные ареалы: маслина европейская - Восточное и Западное Средиземноморье и обитающая в горах Африки - маслина златолистная.

Викарирование затрагивает различные таксоны. Пример: обезьяны, антилопы, белки представлены в горах Кении и Килиманджаро викарирующими видами. Викарирование родов и семейств имеет реликтовый характер.

Примером океанического викарирования является фауна западных и восточных побережий Панамского перешейка, изолированных друг от друга в плиоцене. Многочисленные рыбы и моллюски представлены парами близких форм, каждая из которых встречается либо в атлантических, либо в тихоокеанских прибрежных водах.

Методы исследования ареалов

Исследование эволюции ареалов - это историческая биогеография, или эпионтология. Методы исследования заключаются в изучении данных о геологическом прошлом Земли и в анализе современного распространения таксономических единиц.

1. Палеонтология и палеоботаника определяют прямые свидетельства возраста видов и их распространения в прошлом. Но есть пробелы в возможностях этого метода - черви не поддаются исследованию. Также мы судим об ископаемых формах только по морфологическим чертам тех частей организма, которые нами найдены; поэтому палеонтологическое понятие вида отличается от современного биологического.

Наряду с изучением макроскопических остатков сравнительно недавно стало развиваться исследование микрофоссилий: игл губок, раковин фораминифер, водорослей, спор, пыльцы растений.

2. Палинология, наука о пыльце и ее использовании. Она содействовала палеоботаническому изучению верхне-третичного и четвертичного периодов.

Переносящаяся в атмосфере пыльца может оседать на поверхностях, благоприятных для ее фоссилизации при быстром погребении в условиях, способствующих ее сохранению. Подобными свойствами обладают торфяники, днища озер и некоторые виды почв. Определение и подсчет зерен пыльцы в образце, взятом в определенном месте, позволяет воссоздать средний состав пыльцевого дождя в ту эпоху, когда исследуемый уровень выходил на поверхность, и представить себе окружающий растительный пейзаж.

3. Палеогеография призвана воссоздать характер поверхности земного шара в далеком прошлом, распределение суши иморя, рельеф. С помощью этой науки можно узнать, каковы были возможности миграции морских и наземных видов в различные геологические эпохи.

Теории временных коммуникаций (перемещение организмов):

а) Теория межконтинентальных мостов, которые временно связывали континентальные щиты. Примером современных континентальных мостов - Панамский и Суэцкий перешейки, Берингов пролив, Па-де-Кале, проливы между полуостровом Малакка, Явой, Суматрой и Калимантаном.

б) Теория «дрейфа континентов» Вегенера. Она предполагала, что соединенные друг с другом материки представляли собой обширный блок, который сначала подвергался перемещениям относительно экватора, а потом претерпел фрагментацию, после чего материки удалились друг от друга.

4. Палеоклиматология, или изучение древнего климата. Климатические ре конструкции основываются на изучении распространения флоры и фауны в древности. Но потребности вымерших форм могли в значительной степени отличаться от потребностей нынешних.

5. Методы, позволяющие восстановить историю эволюции таксономической группы – филогению, косвенно содействуют восстановлению их прошлого распространения. Это сравнительная морфология, кариология (раздел цитологии, изучающая строение и функции клеточного ядра, хромосом, ядрышка) и ареалы родственных форм.

При помощи хорологических методов возможно исследование центров расселения. Богатство какой-либо таксономической единицы в пределах ее ареала неодинаково. Область наибольшего разнообразия, или центр максимального разнообразия, является центром расселения.

Выводы из наблюдений об относительном таксономическом богатстве в различных участках родового ареала часто подтверждаются изучением особенностей хромосом.

Вопросы для повторения и закрепления материала

1. Способность организмов к размножению. Распространение организмов: а) пассивное распространение; б) активное распространение;

2. Сущность ареала, его определение и границы; картографическое воспроизведение ареалов.

3. Структура ареалов: а) космополитные ареалы; б) циркумконтинентальные и циркумокеанические ареалы; в) эндемичные ареалы – палеоэндемики и неоэндемики; г) викарирующие ареалы; д) дизъюнктивные ареалы;

4. Причины ограничения ареалов. Границы ареалов.

5. Центры таксономического разнообразия. Центры происхождения культурных растений.

Тема 3. Факторы среды и их роль в распространении и существовании организмов (экология организмов). Биотические факторы среды

Цели и задачи изучения темы: определить предмет и задачи экологии, составить представление об экосистемах, как системах взаимодействия живой и неживой природы; раскрыть основные закономерности воздействия внешней среды на организмы, обособление биотопов Земли; распознать роль каждого экологического фактора в жизни организма и ответные реакции организмов на приспособления к условиям жизни.

Биотические факторы

Взаимодействия, обусловленные плотностью организмов (количество особей на данной поверхности или в данном объеме) – конкуренция и кооперация - влияют на конкуренцию из-за источников энергии и вещества, и у животных влияют на психофизиологическое и социальное поведение.

Конкуренция

Конкуренция – соперничество, одна из форм взаимоотношений популяций или отдельных особей сообщества, при которой партнеры активно подавляют друг друга. Различают несколько разновидностей конкуренции.

При межвидовой, естественный отбор направлен на увеличение экологических различий между видами и образование ими разных экологических ниш. Межвидовая конкуренция приводит к вытеснению одних популяций другими, смене экологической ниши. При внутривидовой происходит борьба особей одной популяции за сохранение собственной жизни и жизни своего потомства.

а) Пространственные отношения между конкурентами.

· Рост – плотность. Чем выше плотность, тем меньше продукция сухого вещества в расчете на одно растение и меньше рост (рассада, злаки на лугу).

· Конкуренция влияет на плодовитость. Чем больше плотность, тем меньше плодовитость у животных и меньше продукция цветков и семян у растений.

· Рост плотности популяции повышает уровень смертности за счет увеличения конкуренции. У некоторых животных важный фактор в увеличении смертности при увеличении плотности — каннибализм.

б) Роль морфологических и биологических свойств организмов для конкуренции

Сосудистые растения. Наиболее важные при конкуренции морфологические и биологические характеристики:

· скорость роста: виды с большей скоростью роста имеют преимущество по сравнению с более медленно растущими видами;

· способ использования пространства: виды, быстро распространятся вширь (корневища) имеют преимущество в захвате пространства;

· сезонная периодичность: несовпадение периодов активности видов ослабляет конкуренцию. Весенние лесные травы - пролеска, чистяк, ветреница - впадают в состояние покоя в тот период, когда осенние злаки и губоцветные, находятся в состоянии активного роста. Поэтому между ними не возникает конкуренции;

· продолжительность жизни;

· количество семян, производимое растением;

· способность к регенерации после срезания, потравы или пожара. В благоприятном положении оказываются виды, у которых быстрее возобновляется рост.

Животные. Если два вида нуждаются в разной пище или же их активность падает на разные часы или на разные сезоны, то конкуренции между ними не возникает; но конкуренция тем больше, чем более совпадают характер питания и периоды активности.

Прибрежные птицы, питающиеся разной пищей, например бакланы, одни из которых предпочитают рыб, плавающих у поверхности, а другие — донных животных, плоских рыб и креветок могут совместно проживать.

Подвижные животные имеют преимущество в поисках пищи, могут избегать конкуренции, эмигрируя или же деля зоны охоты и зоны передвижения. У млекопитающих существуют запретные территории (метят территории) и есть свободное «жизненное пространство» используемое в поисках пищи.

Массовые миграции у некоторых видов вызываются психическим состоянием, связанным с увеличением плотности или с нарушениями питания (лемминги, мелкие грызуны тундры, виды саранчовых из аридных зон).

Биологические и биогеографические последствия конкуренции:

1. Влияние на ареал.

2. Влияние на локализацию по стациям.

3. Влияние на эволюцию сообществ.

Конкуренция - важнейший двигатель эволюции сообществ. Вид, вытеснивший другие виды, может оказаться вытесненным в свою очередь, пока не установится ансамбль видов, гармонично поделивших пространство, источники энергии, воду и питательные вещества.

Кооперация

Если конкуренция при повышении плотности индивидуумов всегда приводит к неблагоприятному результату, то под влиянием других разнообразных факторов их сближение может оказаться полезным или даже необходимым.

Кооперация – совокупность взаимоотношений между двумя видами, из которых оба получают пользу. Муравьи живут в симбиозе с гусеницами, равнокрылыми и растениями, получают от них питание и защищают растения от фитофагов, а гусениц - от хищников (ос). Деревья в массивах сохраняются и возобновляются лучше, чем отдельные деревья.

Мелкие животные, мыши и пчелы, лучше выживают при низких температурах, образуя тесные группы, поддерживая необходимую температуру. Это «эффектом массы».

Защита от врагов лучше в условиях сообщества. Живущие стаями хищники — волки, койоты — могут убивать крупных животных, с которыми в одиночку не справятся.

Образование групп играет благоприятную роль для воспроизведения потомства - «групповой эффект. Опыты на популяциях плодовой мушки дрозофилы показали, что наибольшая откладка яиц самкой выше там, где больше плотность пар мушек в сосуде.

Кооперация важна в сообществах специализированных насекомых (пчел, ос, муравьев, термитов), где социальные взаимоотношения достигают высокого уровня сложности. Это необходимо для поддержания колоний, коллективной постройки жилища, переноса материалов, удаления отходов, вентиляции, ухода за потомством.

Вопросы для повторения и закрепления материала

1. Представления об окружающей среде, элементах среды и ее факторах, условиях существования, экосистема.

2. Природа и классификация экологических факторов среды.

3. Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды.

4. Биотические факторы

Жизненные формы животных

Для животных имеют существенное значение общие особенности среды обитания, способ передвижения в этой среде, а также характер их пищи. Непосредственное же воздействие климата уменьшается для гомотермных животных потому, что их физиологические особенности способствуют выработке некоторой независимости от его влияния.

Д. Н. Кашкаров разработал несколько классификаций жизненных форм животных. Первая из них имеет следующий вид:

· Холоднокровные (пойкилотермные животные): 1) деятельные весь год; 2) недеятельные часть года: а) летоспящие, б) зимоспящие.

· Теплокровные (гомотермные):

А. Оседлые. 1) деятельные весь год; 2) недеятельные часть года: а) летоспящие, б) зимоспящие.

Б. Сезонные. 1) гнездящиеся, 2) зимние, 3) летние, 4) пролетные.

По способам передвижения в различной среде обитания Д. Н. Кашкаров выделяет такие жизненные формы:

1. Плавающие. 1) чисто водные: а) нектон, б) планктон, в) бентос; 2) полуводные: а) ныряющие, б) неныряющие, в) лишь добывающие из воды пищу.

2. Роющие. 1) абсолютные землерои (всю жизнь проводят под землей), 2) относительные землерои (выходят на поверхность).

3. Наземные. 1) не делающие нор: а) бегающие, б) прыгающие, в) ползающие; 2) делающие норы: а) бегающие, б) прыгающие, в) ползающие; 3) животные скал.

4. Древесные, лазающие: а) не сходящие с деревьев, б) лишь лазающие на деревья.