экзамен магистратура экология. 1. Экология как наука. Место экологии в структуре человеческого знания. В начале xx в сформировалась новая биологическая наука экология. Термин экология
 Скачать 2.4 Mb.
|
|
31. Понятие биологического разнообразия. Уровни биоразнообразия. Формы и типы биоразнообразия. * Словосочетание «биологическое разнообразие» впервые применил Генри Бэйтс (1892) в известной работе «Натуралист на Амазонке». * По определению, данному Всемирным фондом дикой природы WWF (1989), биологическое разнообразие – это все многообразие форм жизни на земле, включающее разнообразие видов, внутри видов, и разнообразие экосистем, частью которого эти виды являются. Биоразнообразие изучается на трех уровнях: 1. На видовом уровне оно охватывает все многообразие видов на Земле от бактерий и простейших до царства многоклеточных растений, животных и грибов. 2. Генетическое разнообразие видов, образованное как географически отдаленными популяциями, так и особями внутри одной и той же популяции. 3. Биологическое разнообразие включает также разнообразие биологических сообществ и экосистем, и взаимодействия между этими уровнями. Классификации биоразнообразия: * В 1960г. Р. Уиттекер предложил понятия a-, b-, g- разнообразия для того, чтобы не путать разнообразие внутри одного местообитания или региона с разнообразием ландшафта или региона, который содержит несколько местообитаний. В 1979 г. Крюгер и Тейлор добавили к этой классификации еще D- разнообразие. * a-разнообразие – разнообразие внутри местообитания или одного сообщества. * b- разнообразие – разнообразие между местообитаниями. * g- разнообразие – разнообразие в обширных регионах биома, континента, острова и т. д. * D-разнообразие – разнообразие, определяемое изменениями климатических факторов, что выражается в смене растительных зон, провинций и т. д. Инвентаризационное и дифференцирующее разнообразие * Р. Уиттекер (1977) различал также две формы разнообразия: инвентаризационное (оценка разнообразия экосистем разного масштаба как единого целого) и дифференцирующее (оценка разнообразия между экосистемами) * Дифференцирующее разнообразие характеризует степень различий или сходства местообитаний, или выборок с точки зрения их видового состава и обилия видов вдоль градиента среды. 32. Биогеографическое районирование земной поверхности. Биогеографическое районирование - разделение биосферы на биогеографические регионы, отражающие её основную пространственную структуру. Б.р. - разделбиогеографии, суммирующий её достижения в виде схем общего биогеографического деления. Б. р. деление рассматривает биоту в целом как совокупность флор и фаун и их биоценотических территориальных комплексов (биомов). Следует различать универсальное Б. р. и частные Б. р., среди которых наиболее важными и лучше разработанными являются флористическое районирование, фаунистическое районирование, ботанико-географическое (геоботаническое) районирование суши, биогеографическое районирование мирового океана. Факторы, определяющие дифференциацию биосферы могут быть подразделены на 3 категории. 1. Планетарно-космические, связанные с поступлением энергии от Солнца, вращением Земли вокруг Солнца, вокруг своей оси и наклоном оси по отношению к плоскости орбиты. 2. Факторы общепланетарной неоднородности, связанные с соотношением, расположением и конфигурацией материков и океанов. 3. Регионально-локальные факторы, связанные с особенностями рельефа и поверхности отдельных частей материков, берегов и дна океана. При районировании выделяют единицы разного ранга. Самая крупная единица – царство, т.е. территория, на которой выделяется эндемичные семейства, роды и виды (таксоны высокого ранга – ранга сем-в). Характерные таксоны – те, которые имеют наибольшее число представителей в царстве, они не являются строго эндемичными. Каждое царство имеет большое число эндемичных родов и видов – биота своеобразна и оригинальна. Флористическое (биотич) царство делится на области. При выделении областей в первую очередь учитывается роды (редко могут быть и сем-ва). Если количество царств достигает 8 (а флористич –6-7 царств), то областей много (29-43). Между царством и областью существует промежуточная единица - подцарство. Строгих соответствий между климатом и зоной царств нет – внутри одного царства могут быть разные климаты. Образование царств имеет исторические причины. Области делятся на районы или провинции (более 150). Царства: Голарктическое царство (все сев полушарие), Палеотропическое (Индия), Неотропическое (Юж Америка), Австралийское (Австралия), Капское (юж. оконечность Африки), Голантарктическое (юж часть Юж Америки, юж полушарие, о-ва). Основой районирования явл-ся распространение таксонов (ареалы). Благодаря районированию размещение генофонда разных таксонов становится обозримым, сопоставимым и явл-ся основой для биохим работ охр природы и мн др. исследований. Голарктическое царство.Занимает примерно половину поверхности земного шара. Флора очень своеобразна. 30 эндемичных сем-в, монотипная флора: гинговые, сусаковые, адоксовые, мускусные. Характерные сем-ва: розоцветные, бобовые, зонтичные, ивовые, березовые, мотиковые, норичниковые, губоцветные, сложноцветные. Хар-ные роды: лунник оживающий (крестоцветный), сныть, пульманария, гнездовка, гимнадения, хамиропсийская пальма. Фауна: сем-во вилорогов, грызунов, крапивниковые, синицы, тетеревиные, чистиковые, гагары, кротовые, беличьи, пищиховые, полевки, хомяки и заячьи, овсянковые. Общие виды: белый и бурый медведь, бобр, волк, горностай, лось и благородный олень, Флора этого царства происходит от арктотретичной флоры. Бореальное подцарство включает следующие области: 1) циркумбореальная (Аляска, Канада, наш Север). Эндемичных сем-в нет, есть эндемичные роды и характерные роды: дуб, ель, береза, ольха, ива, тополь, клен. Область массового развития хвойных растений. 2) восточно-азиатское (Китай, Япония, Корея, Гималаи и Приморье). 14 эндемичных сем-в (гинговые, цефалокаксовые, траходендровые, гутаперчивое дерево), 300 эндемичных родов (эреоботрия, конфетное дерево). Многие эндемичные роды относ-ся к очень примитивным ® древняя флора (один из рефугиумов, магнолиевые, древовидные папоротники, гинго). 20 тыс. эндемичн видов. 3) атлантическо-североамериканскаяобласть. 1 эндемичное сем-во: лейтнериевые. Более 100 эндемичн родов. Х-ные сем-ва: росянковые, сарацениевые, аноновые. Эта флора сходна с юго-восточной: общие виды – магнолия, лавр. 4) область скалистых гор близка к циркумбореальной. Эндемичных сем-в нет, есть эндем роды. Богатство хвойных: тсуга, псевдотсуга, кипарис, кипарисовик, можжевельник, ель, пихта, сосна, лиственница. Древнесредиземноморское подцарство вкл области: 5) макарокезийская – промежуточное состояние м/ду флорой Европы и Африки: земляничное дерево, канарская пальма. 6) средиземноморская – берега Средиземноморья, совпадают с ареалом дуба каменного, близки к первоначальным границам оливы. 1 эндемичн сем-во: афилантовые. Меньше древних, много новых эндемиков. Засуха – преоблад-ие цветущих видов, вегетация круглый год, много культивированных растений: свой вид кедра (левонский), вечнозеленые дубы, олеандр, лавр, мирт, земляничное дерево, много луковичных растений, розмаринус и лаванда, свои виды сосен. 7) сахаро-аравийская обл. – 1500 видов, 6 сем-в, эндемичных сем-в нет. 300 эндемичных видов. Сахара – молодая территория ® флора очень окультурена и сосредоточена, в основном, в оазисах: рис, хлопок, сахарный тростник, финиковая пальма. 8) ирано-туранская (средняя Азия, Казахстан). Много эндемичных видов – ¼ из всех. Эндемичные роды: паротия (третичный реликт), амадендра. Характерные виды: губоцветные, зонтичные, крестоцветные, мариевые и гвоздичные. Х-ен ксероморфный облик – саксаул. Растения – жесткие ксерофиты, суккулентов нет. Мадрианское подцарство вкл 1 область: 9) мадрианская (юг Сев Америки, пустыня Санура). Сходна со средиземноморской обл.: земляничное дерево, фисташка, иудово дерево. Палеотропическое царство. Тропики старого света, Африка, Индостан, Мадагаскар, о-ва. 40 эндемичных сем-в: непентосовые (насекомоядные), лианы, банановые, панданусовые, дентерокарповые – древесные раст (высота до 75 м), образуют верхний ярус тропич лесов, тутовые, род: фикус, инжир. Характерные сем-ва: малочайные, аралиевые, бальзаминовые, имбирные. Особенность флоры - присутствие разного рода пальм: пальмы веероносные, каламусы, саговые пальмы, культурные растения: банан, кофе, имбирь, мускатный орех, перец. Подцарства: Африканское. Масличная пальма, баобаб, род акация – характерные виды, каламус, лианы, ротанги. Растения крайние ксерофиты (вельвичия). Области: -Гвинео-Конголезская область -Судано-Замбезийская область -Область Карру-Намиба -Область островов Св. Елены и Вознесения 2) Мадагаскарское. Эндемичные сем-ва дидьеревые, эндемичн родов более 400. 85 % видового эндемизма: равинал, сешельская пальма. 3)Индо-малазийская – раздроблена, 11 эндемичных сем-в: дигинериевые. Богата древними примитивными сем-вами: рофлезия, фикус. Муссонные леса. -Индийская область -Индокитайская область -Малезийская область -Фиджийская область 4) Паленезийское– территория разбита на мелкие острова, флора молодая, видовой эндемизм 97 %. -Полинезийская область -Гавайская область 5) Новокаледонское – о-ва близ Австралии. Несколько эндемичных сем-в, 130 родов. Всего 2700 видов, из которых 2500 эндемичных видов: аутотаксис. Капское царство.Юж. Оконечность Африки. 7000 видов. 7 эндемичных сем-в: груббиевые, роридуловые (имеют 1 род: роридула и 2 вида) – кустарники с длинными листьями, покрытыми железистыми волосками, которые выделяют липкий желтоватый бальзам – липучка для мух, но насекомых не ест. Более 200 эндемичных родов: аморилис. 14 эндемич родов из древнего сем-ва протейных: серебряное дерево. Представлено одной обл. – Капская обл. Хар-ные роды: акация, эрика – 600 видов. Виды: гамортия, кастелия, кринум, гладиолусы, кливия. Бедность древесными видами. Сходство с флорой Австралии. Неотропическое царство.(Юж. Америка). Выделяют 5 областей. Площадь меньше палеотрописа. Аноновые, перечные, стратоцветные (пассифлора), ризофоровые (мандра). 25 эндемич сем-в: маркгравиевые (лазающие) – деморфизм листьев, канновые, циклантовые. Характерные семейства: кактусовые, ароидные, настурциевые, юромелиевые. Древесные представители пасленовых. Характерны особые роды пальм: хамедорея, сабаль и маурития. Культ растения: каучуковое дерево, дерево какао, ананас, агавы, фуксия и монстера. Фауна: игуаны, ядозубы, аллигаторы. 30 сем-в птиц: нанду, гуацины, гоахаровые, туканы. Отсутствуют: журавли, птицы носороги и дрофы. Млекопитающие: отряд неполнозубых, ленивцы и муравьеды. Характерны: броненосцы, вампиры, игрунковые и капуцины, двоякодышащие рыбы. Эндемичное сем-во пансовых сомов. Области: 1) Карибская; 2) Гвианского нагорья; 3) Амазонская; 4) Бразильская; 5) Андийская; Австралийское царство. Австралия и Тасмания. Более 15 тыс. видов. Более 10 семейств эндемиков. Для Австралии исходной флорой явилась флора Гондваны. Эндемичн сем-ва: цефолотовые, насекомоядные, растут на торфяных болотах, довицониевые. Эндемичных родов более 580, некоторые роды из семейства протейных. Характерные: 600 видов эвкалиптов и 500 видов акаций, ксанторелия (желтосмолка – травяные деревья), калистема из миртовых – дерево бутылочных щеток, казауриновые. Нет: яблоневые, вересковые, валериановые, хвощовые, чайные. Дефектность флоры (отсутствие широко распространенных видов). Флора сходна с Капской и Южно-американской, голантарктического царства. Обмен происходил через древнюю Антарктиду. Фауны: эндемичный подкласс: утконосы, ехидна, двоякодышащая рыба, рогозуб, казуары, эму, сорные куры, птицы-лиры, кустарниковые птицы, медососы и попугаи. Млекопитающие эндемики: сумчатые – 7 сем-в: хищные сумчатые, муравьеды, кроты, бандикуты, кускусы, вамбаты, кенгуру. Области: 1) Северо-восточноавстролийская; 2) Юго-западноавстралийская; 3) Центральноавстралийская; Голантарктическое царство.О-ва. Сем-ва эндемики: мезодендровые. Эндемизм 70-75 %. 10 сем-в эндемиков из 2 тыс. видов. Мезодендровые – кустарники-полупаразиты. Х-ен антарктический бук. Общие роды: гвоздичные, зонтичные. Лаурелия ароматная. Фауна: пингвины, киви. Области: 1) Хуан-Фернандесская; 2) Чилийско-Патагонская; 3) Субантарктич о-вов; 4) Новозеландская; 33. Биоценоз. Определение, основные характеристики. Пространственная и трофическая структура БЦ. Совокупность популяций различных видов, населяющих один биотоп, связанных взаимной зависимостью и выступающих как единое целое, называется биоценозом. Биоценоз – это организованная группа взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущая совместно в одних и тех же условиях среды. (сообщество из продуцентов, консументов и редуцентов, входящих в состав одного биогеоценоза и населяющих относительно однородное пространство – биотоп). (Большаков). При этом имеется в виду вся совокупность живых существ — растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на данной территории. Понятие «биоценоз» — одно из важнейших в экологии, поскольку из него следует, что живые существа образуют на Земле сложно организованные системы, вне которых они не могут устойчиво существовать. Основная функция сообщества заключается в обеспечении равновесия в экосистеме на основе замкнутого круговорота веществ. Понятие «биоценоз» было предложено немецким зоологом Мебиусом в 1877г. Организация жизни на биоценотическом уровне подчинена иерархии. С увеличением масштабов сообществ усиливается их сложность и доля непрямых, косвенных связей между видами. Естественные объединения живых существ имеют собственные законы функционирования и развития, т.е. представляют собой природные системы. Таким образом, являясь, как и организмы, структурными единицами живой природы, биоценозы, тем не менее складываются и поддерживают свою устойчивость на основе иных принципов. Они представляют собой системы, так называемого каркасного типа — без особых управляющих и координирующих центров, а также строятся на многочисленных и сложных внутренних связях. Основа биоценоза – межвидовые связи. Они определяют всю жизнь сообщества, судьбу вида в структуре других видов. Наиболее важные типы взаимоотношений видов в биоценозах – это пищевые (питание одного вида другим, конкуренция за пищу), пространственные (распределение в пространстве, конкуренция за место поселения) и средообразующие (формирование определенной структуры биотопа, микроклимата).Устойчивые взаимоотношения устанавливаются т-ко м/д популяциями видов, входящих в состав данного биоценоза. Стабильный характер таких отношений представляет собой результат обоюдных адаптаций, выработанных в процессе длительного совместного существования вида в составе сообщества. В итоге их закономерных взаимоотношений осуществляется глобальная функция биоценотических систем – поддержание биогенного круговорота веществ. Существует несколько видов межвидовых связей (типы биотических отношений): КОНКУРЕНЦИЯ, ХИЩНИЧЕСТВО, КОММЕНСАЛИЗМ, ПРОТОКООПЕРАЦИЯ, МУТУАЛИЗМ, АМЕНСАЛИЗМ К перечисленным выше типам отношений можно добавить детритофагию (питание остатками организмов). Целостность биоценозов поддерживается эволюционно сложившейся системой связей, прежде всего информационных. эколог Лекявичус выделил 2 канала информации: 1) селфинг – система самоподдержания и развития видов, обеспечивает устойч-ое существование и репродукцию популяций конкр-х видов. 2) координации – связывает биоценоз как 1 целое, принуждает популяции отдельных видов к выполнению специфических функций. К важнейшим характеристикам биоценоза относятся: • видовое разнообразие; • численность видовых популяций; • биомасса; • биологическая продуктивность Различают понятия «видовое богатство» и «видовое разнообразие» биоценозов. Видовое богатство — общий набор видов сообщества, который выражается перечнем представителей разных групп организмов. Видовое разнообразие — показатель, отражающий не только качественный состав биоценоза, но и количественные взаимоотношения видов. Различают бедные и богатые видами биоценозы. Видовой состав биоценозов, кроме того, зависит от длительности их существования, истории каждого биоценоза. Молодые, только формирующиеся сообщества обычно включают меньший набор видов, чем давно сложившиеся, зрелые. Биоценозы, созданные человеком (поля, сады, огороды), также беднее видами, чем сходные с ними природные системы (лесные, степные, луговые). В каждом сообществе можно выделить группу основных, наиболее многочисленных в каждом размерном классе видов, связи между которыми являются определяющими для функционирования биоценоза в целом. Виды, преобладающие по численности (продуктивности), являются доминантами сообщества. Доминанты господствуют в сообществе и составляют «видовое ядро» любого биоценоза. Например, при изучении пастбища установлено, что максимальную площадь в нем занимает растение — мятлик, а среди пасущихся там животных больше всего коров. Это означает, что мятлик доминирует среди продуцентов, а коровы — среди консументов. В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны. В тропических лесах редко можно встретить рядом несколько деревьев одной породы. Совокупность всех видов сообщества составляет его биоразнообразие. Обычно в состав сообщества входят несколько основных видов с высокой численностью и множество редких видов с небольшой численностью. Биоразнообразие отвечает за равновесное состояние экосистемы, а следовательно, — за ее устойчивость. Замкнутый круговорот питательных веществ (биогенов) происходит только благодаря биологическому разнообразию. Вещества, не усваиваемые одними организмами, усваиваются другими, поэтому выход из экосистемы биогенов мал, а их неизменное присутствие обеспечивает равновесие экосистемы. Участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом. Пространственная структура наземного биоценоза складывается из его растительной части — фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений. Животные также преимущественно приурочены к тому или иному ярусу растительности. Биомасса — это энергия всей совокупности особей биоце¬ноза, выраженная в граммах или в килокалориях. При оп¬ределении биомассы исходят из того, что при расщеплении 1 г белка образуется 4 ккал, 1 г углеводов — 4 ккал., 1 г жиров - 9 ккал энергии. В среднем же 1 грамм сухого орга¬нического вещества при сгорании дает 4,5 ккал энергии. Главными производителями биомассы являются аутотрофные организмы — растения. Их называют продуцента¬ми. В результате фотосинтеза солнечная энергия превраща¬ется в энергию связей и накапливается в растительной био¬массе. Затем энергия, накопленная растениями, переходит в энергию гетеротрофных организмов (консументов) перво¬го (растительноядные животные) и последующих порядков (плотоядные животные). Биологическая продуктивность — это скорость образо¬вания биомассы. Различают первичную продуктивность — скорость образования биомассы растениями — и вторичную продуктивность - скорость образования биомассы живот¬ными. Биологическая продуктивность подсчитывается в граммах или в килокалориях с единицы площади за год. |