9486-биогеография. Контрольная работа Биогеография
 Скачать 7.54 Mb.
|
|
Контрольная работа Биогеография вариант 2 Содержание
1. Вертикальная и горизонтальная структура биоценозов Пространственная структура – распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Пространственная структура образуется, прежде всего, растительной частью биоценоза. Различают ярусность (вертикальная структура биоценоза) и мозаичность (структура биоценоза по горизонтали). Все биоценозы суши и воды характеризуются не равномерностью пространственного размещения. Составляют исключение агроэкосистемы или культурные биоценозы. Пространственная неоднородность биоценоза обусловлена неоднородностью или мозаичностью места произрастания, которые колонизировали организмы в вертикальной структуре и формируют разные условия освещенности, обусловливающие эффективность образования первичной продукции биоценоза. Основным фактором, формирующим градиент вертикального расчленения среды, является количество фотосинтетической энергии, поступающей в разные экосистемы. Для водных биоценозов характерно интенсивное поглощение солнечной энергии толщей воды. Выделяют фотичный слой, глубина которого превышает 400 м от зеркала воды, в нем выделяют слой воды, в котором солнечный свет присутствует в количествах превышающих компенсационную точку фотосинтеза растений и составляющий приблизительно 80 м. Градиент проникновения солнечных лучей в биоценозах суши имеет вторичный характер, в отличие от водных биоценозов и зависит от развития растительности. Древесный ярус, в котором реализуется большинство фотосинтетических процессов, охватывает ярус крон. Он отдален от поверхности земли на десятки метров. Существующие под пологом верхнего яруса световые условия зависят от биологических особенностей деревьев, доминирующих в данном типе лесов. В тропических и хвойных лесах количество солнечного света изменяется не заметно, в лиственных в зависимости от смены листового покрова. В вертикальной структуре биоценозов (на примере леса) выделяют четыре основных яруса: 1. ярус крон, высота (толщина) которого, зависит от видового состава деревьев; 2. кустарниковый ярус – охватывает как кустарники, так и деревья, которые в данных условиях могут расти в виде кустарника; 3. травяной ярус – включает в себя одно и многолетние травы, а также мелкие кустарники; 4. приземный ярус – включающий мхи и лишайники. Таким образом, ярусность – это расчленение фитоценозов на структурные или функциональные горизонты, которые имеют разную степень замкнутости и играют неодинаковую роль в ассимиляции и аккумуляции веществ и энергии, в непосредственном и опосредованном влиянии на жизнедеятельность организмов сообщества. Горизонтальная структура или мозаичность биоценоза связанна, прежде всего, с разнообразием подстилающей поверхности. Мозаичность биоценоза развивается вторично, т.к. в начале появляются виды аборигенов (пионеры). Одной из характерных особенностей горизонтальной структуры биоценозов является, переходные полосы от одного биоценоза к другому и которые называются экотоном (полоса берега – луг). В экотонах представлены виды обоих соседних биоценозов, хотя зачастую в этих полосах селятся виды, не встречающиеся ни в том, ни в другом биоценозе. Важными характеристиками структуры биоценоза являются консорция, синузия и парцелла (рис. 1.1). Консорция – структурная единица биоценоза, объединяющая автотрофные и гетеротрофные организмы на основе пространственных (топических) и пищевых (трофических) связей вокруг центрального члена (ядра). Например, отдельно стоящее дерево или группа деревьев (растение-эдификатор) и связанные с ним организмы. Биоценоз – это система связанных между собой консорций. Синузия – структурная часть в вертикальном расчленении биоценоза, ограниченная в пространстве (или во времени). Пространственно синузия может совпадать с горизонтом, пологом, слоем, ярусом биогеоценоза. Например, в сосновом лесу можно выделить синузию сосны, синузию брусники, синузию зеленых мхов и т.д.  Рисунок 1.1 – Консорция, парцелла и синузия (Н.Ф. Реймерс, 1990) Парцелла – структурная часть в горизонтальном расчленении биоценоза, отличающаяся от других частей составом и свойствами компонентов. Парцеллу выделяют (ограничивают) по ведущему элементу растительности. Например, участки широколиственных деревьев в хвойном лесу. 2. Капское флористическое царство Капское царство самое маленькое среди флористических царств Земли. Оно состоит лишь из одной области – Капской. В Капскую область входит южная оконечность Африки от Кланвильяма на западе до окрестностей Порт-Элизабет на востоке.  Для Капского царства характерен климат средиземноморского типа, с жарким сухим летом и прохладной дождливой зимой. Летом температура доходит до +25+35 С, а зимой – 0-12 градусов С. В пределы Капского царства входят складчатые хребты пермско-триасового возраста (самая древняя складчатая структура на Африканском континенте), окаймленные хребтами плоскогорья Малое Карру и Большое Карру, и южное побережье континента. Почвы Капского царства каменисты и бедны питательными веществами.  Флора Капского царства насчитывает около 7 000 видов, включает семь эндемичных семейств. Более 280 родов высших растений произошли из Капского царства, из которых более 210 являются его эндемиками. Флора Капского царства обнаруживает тесные связи с флорами Южных материков, некогда составлявшими единый материк Гондвану. Наследниками Гондваны являются представители семейств протейных и рестионовых, возникших в той части Гондваны, которая впоследствии стала Австралией. Из протейных для Капского царства характерны протея и виды леукадендрон (серебряное дерево).   Многие растения Капского царства имеют явно гондванское происхождение и встречаются в Южной Америке, Австралии, Новой Зеландии и островах Океании: кунония (1 вид в Южной Африке, 16 видов - в Новой Каледонии), метросидерос – Южная Африка, Новая Зеландия, Полинезия; папоротник тодея – вид, общий для Южной Африки, Австралии, Тасмании и Новой Зеландии.     Вместе с тем во флоре Капского царства имеется много растений, связывающих это царство со Средиземноморьем: около 20 родов семейства вересковых, множество видов рутовых и маслин.  Рутовые – семейство многолетних сильно ароматических трав или кустарников с перисто-рассеченными листьями. Цветки желтые в верхушечных соцветиях, опыляются мелкими насекомыми. Насчитывается 7 видов. В Крыму произрастает один вид – рута душистая. Содержит эфирные масла, ядовита. Выращивают в Европе как пряное и лекарственное растение.  В Капском царстве весьма разнообразны виды родов пеларгония, крестовик и др. Пеларгония – род травянистых, полукустарниковых растений семейства гераниевых. Клубни содержат крахмал. Листья супротивные, цветки неправильные. Известно около 250 видов.  Капская флора – неисчерпаемый источник декоративных растений, в том числе луковичных и клубненосных однодольных – амариллисов, кливий, гладиолусов.  Кливии – род вечнозеленых растений семейства амариллисовых. Листья кожистые, ремневидные. Цветки трубчатые, собранны в густой зонтик. Известно 3 вида; произрастают в горных районах Южной Африки. Выращиваются как декоративные растения.  Парнолистниковые – семейство двудольных растений; относится к порядку рутовых. Современные парнолистниковые представлены деревьями, кустарниками и травами. Вегетативные органы и плоды содержат эфирные масла, бальзамы и смолы. Встречаются в Южной Африке и Австралии. Многие виды – ксерофиты. Многие рутовые – плодовые и эфиромасличные растения (цитрусовые, бергамот). Ряд тропических видов (шелковое или атласное дерево) дает ценную древесину.  Финбош – тип кустарниковой растительности, преобладающий на территории Капской области ЮАР, самого богатого видами флористического царства планеты. Занимает площадь 46 000 км². Похожий, но менее разнообразный видами тип растительности встречается в Средиземноморье (где он называется маквис), центральном Чили, юго-востоке и юго-западе Австралии, в американском штате Калифорния, где как и в местах произрастания финбоша преобладает средиземноморский климат (субтропики).  3. Пустыни а) Общая характеристика. Пустыни – это экосистемы, функционирующие в условиях аридного климата. В СНГ они занимают 2,4 млн. км2 в основном в Азии. Генезис. Существуют следующие гипотезы появления пустынь. Обширные территории с обостренным дефицитом воды появились в кайнозое и все адаптации организмов к аридному климату продолжались десятки лет. Таким образом, пустыни не всегда создает человек. Современное опустынивание: а) естественное – под влиянием современных климатических факторов; б) антропогенное – в результате рубки леса в саванне и перевыпаса скота. Демутация или распустынивание – это возврат от антропогенных пустынь к прежнему состоянию ландшафта при закреплении песков. Климат. В субтропических пустынях температура летом – до +25+350С, а зимой – до -5-150С. В тропических пустынях температура летом достигает +350С, при этом песок нагревается до 900С, а зимой возможны заморозки. Осадки в тропических пустынях возможны в виде тумана или с муссонным режимом, когда есть влажный сезон. Адаптации животных пустыни 1. Быстрое передвижение. 2. Ночной образ жизни. 3. Летняя спячка или состояние анабиоза при высоких температурах. 4. Зарываются в песок, прячась от жары (ящерицы). 5. Светлая окраска, отражающая солнечный свет. 6. Накопление метаболического жира (верблюд). 7. Выделение вместо мочевины мочевой кислоты, что сокращает потери воды (черепахи). 8. Некоторые птицы постоянно мигрируют в поисках воды и много пьют (рябки), а млекопитающие – переселяются ближе к водопою (копытные). 9. Покровы тела, уменьшающие испарении воды (чешуя рептилий). Адаптации растений пустыни 1. Ксероморфоз: мелкие сухие листья – колючки у суккулентов (кактус), сухие и обезвоженные ткани у склерофитов (верблюжья колючка). 2. Восковые налеты на стеблях и листьях. 3. Эфемеры (1 летние) и эфемероиды (многолетние) – растение с коротким периодом вегетации. 4. Корни растений или очень длинные стержневые (верблюжья колючка), или практически редуцированы (перекати поле). 5. Состояние диапаузы в особенно жаркий период. Таким образом, биота пустынь – итог жесткого отбора организмов, адаптированных к условиям высоких температур. а) Адаптации на уровне организмов: глубокие корневые системы, особая пигментация насекомых, выносливость к обезвоживанию, запасы жира, ночной образ жизни, быстрое передвижение и т.д. б) Адаптации на уровне биоценозов: сжатость зоны жизни по вертикали, обилие жизненных форм, малоярусность и разреженность сообществ, медленная возобновляемость, низкая продуктивность фитомассы и уход ее части под землю, формирование подземных стаций животных и т.д. б) Экологические типы пустынь Пустыни расположены в разных тепловых поясах и делятся на следующие экологические типы. 1. Пустыни умеренного пояса с равномерным выпадением осадков в течение года – северные пустыни (Ср.Азия, Казахстан, С.Америка). Отличаются отсутствием влажного сезона, а поэтому особенно низкой продуктивностью экосистем (20-40 ц/га в год), обилием быстроногих (сайгаки, лошади Пржевальского) или мигрирующих животных. На глинистых грунтах преобладают полынные и солянковые сообщества, на щебнистых – солянковые, а в С. Америке – суккулентные, на песках – кустарники (саксаул). От пустынь умеренного пояса близок переход к зоноэкотону полупустынь, а от них к зонобиому степей. Почвы – серо-бурые пустынные с засолением. 2. Субтропические пустыни (Памир, Тибет, С.Америка). Это южные пустыни со средиземноморской ритмикой климата: теплая зима (-50С) (влажный сезон) и жаркое, сухое лето (+350С). Отсюда сезонность ритма жизни, обилие эфемеров и эфемероидов, множество оседлых животных (грызуны), более высокая продуктивность экосистем (40-80 ц/га в год). На лессовых и глинистых почвах (сероземы, серо-бурые) господствуют эфемеры и эфемероиды (маки, луковичный мятлик, тюльпаны). На песках растет саксаул, эфемероиды, на засоленных – солянки, а в С. Америке – кактусы и опунции. Из животных фитофагов встречаются верблюды, грызуны, из хищников – тигры (в приречных лесах Азии), гиены, гепарды, шакалы. Много рептилий и хищных птиц. Пустыни С. Америки.На Мексиканском плато и прилегающих территориях широко представлены все семейства кактусовых, отсюда название пустынь- «кактусовые». Кроме того, растут агавы, юкки, злаки: трава грамма и бизонья трава. Здесь находится «долина смерти» - одно из самых жарких мест на Земле, где температура воздуха равна 56,70С. Средняя температура июля в субтропических пустынях изменяется от 250С до 350С, а января -5-150С. Летом песок нагревается до 900С, а зимой возможны заморозки. Высокогорные пустыни Памирас холодным климатом. Летние температуры не выше +150С, а зимой обычны морозы от -150С до -200С. Пустыни Тибета. Это высокогорные пустыни, где в растительном покрове доминируют центральноазиатские виды термопсиса, ревеня, а также полыней, овсяниц. В более влажных местах Западного Тибета с солеными озерами кобрезия из осоковых образует обширные бугристые болота. 3. Тропические пустыни с равномерным режимом выпадения осадков (Атакама, Намиб, Карру) – самая низкопродуктивная экологическая группа пустынь с наибольшим подавлением жизнедеятельности организмов. В Атакаме (Ю.Америка) выпадает 25 мм/ год осадков в виде тумана. Растут прутняк, пырей, дикое просо. В оазисах – пальмы, акации. На щебнистых грунтах встречается баобаб, древовидный молочай, протея. На засоленных почвах растут солянки, а на глинистых – только лишайники. Продуктивность фитомассы равна 10 ц/га в год. Пищевые цепи простые: травостои-грызуны-гиены-немного хищных птиц. Атакама – пустыня Ю.Америки, включает береговые Кардильеры (высотой до 3200 м) и западные склоны Кордильеров Домейко (высотой 4325 м). Из-за воздействия холодного Перуанского течения климат здесь прохладный. Среднее годовое количество осадков менее 50 мм/год, причем выпадают они не каждый год. До высоты 600 м обычны туманы «команчос» и мелкая морось «гаруа». На береговой полосе во время туманов развивается временный растительный покров «ломас», в течение нескольких дней образуются формации эфемеров и эфемероидов. В целом поверхность Атакамы покрыта движущимися песками, солончаками и щебнем по склонам гор. Намиб– уникальная приокеанская пустыня на Атлантическом побережье Ю.Африки. Водный режим ее более суровый, чем в Атакаме, климат холоднее. На береговой полосе, увлажняемой морскими туманами обитаетвельвичия удивительнаяиз голосеменных, которая больше нигде не встречается. В местах с неглубоким залеганием грунтовых вод среди песчаных, щебнистых и галечных покровов растут акации, молочаи, алоэ, которые широко которые широко распространены и в пустыне Карру. Кару - пустыня, расположенная восточнее Намиб. Здесь растет интересное растение, похожее нацветущий камень– мезембриантемум. 4. Тропические пустыни с влажным сезоном (Ю. Сахара, Мексика, Австралия, север Чили) и с муссонным режимом выпадения осадков (Тар, Аравийская). Характерно сезонное функционирование экосистем, растут суккуленты, склерофиты, есть деревья. Продуктивность варьирует от 10 до 200 ц/га в год. Сахара - это огромные песчаные, каменистые, галечниковые и солочаковые пространства, которые почти полностью лишены растительности, сосредоточенной лишь по руслам временных водотоков и у подножья гор. Основу растительного покрова Сахары составляют многолетние засухоустойчивые злаки и кустарники. На полузакрепленных песках растут джузгун, дрок, эфедра, местами растут злаки «дрин» и представители рода сыть из осоковых. Растительный покров крайне разрежен. В Африканских пустынях много быстроногих животных : антилопа, гепард, масса термитов, а из растений- баобабы, акации, опунции Аравийские пустыни.Для песчаных массивов этих пустынь характерны кустарниковые сообщества растения джузгун и полыней. А в грядовых песках обычен белый саксаул. Очень беден травяной покров каменистых почв, покрытых пустынным загаром. Вдоль ручьев растут пустынные леса и с господством акаций, тамариска, в оазисах – пальмы. Австралийские пустыни. Здесь очень сложно разграничить полупустынные и пустынные сообщества. Австралию называют «пустынным континентом». Песчаным пустыням присуща относительно высокая сомкнутость растительного покрова, господство злаков. В кустарниковой пустыне растет акация мальга с примесью казуарина. На глинах растут галофиты семейства маревых: лебеда, марь, солерос. В Австралии растет голубой кустарник, казуарина, а из животных – кролики, зайцы, мелкие кенгуру в) Оробиомы и биоресурсы. Оробиомы. Различают несколько типов горных пустынь. 1. Высокогорные пустыни (Тибет, Памир, внутренний Тянь-Шань) расположенные за горными экранами, препятствующими выпадению осадков. Из-за холода и сухости биота обеднена: полынь, солянки, из животных – сурки, суслики, яки, горные бараны, горные козлы. 2. Нагорные ксерофиты – сообществаиз колючих растений астрагалов, акантолимонов, нутов. 3. Криофиты (в холодных пустынях) – занимают верхние ярусы гор: эдельвейс, крупка, приспособленные к сухим и холодным местообитаниям. Существуют и региональные варианты пустынных оробиомов: «чиченские» степи – разновидность С.Африканских эфемерных пустынь; «гумусовые» пустыни Месопотамии; пустыни Анатолии в межгорных котловинах. Следует отметить, что пустыня Гоби считается пустыней лишь у нас, а в Монголии ее относят к степям. Биоресурсы. Основная проблема пустынь связана с разрушением растительного покрова. Прогрессирующее опустынивание – это следствие использования пастбищ при кочевом животноводстве. Предотвращение опустынивание – международная проблема. 4. Эндемизм Небольшие (стенохорные) ареалы, занимающие ограниченную территорию, относят к узкоэндемичным. Понятие эндемизма — одно из ключевых в биогеографии. Эндемиками называют виды, ограниченные в своем распространении какой-либо определенной географической областью и не выходящие за ее границы. Тем самым эндемичные таксоны составляют специфическую часть биоты и служат для отличия от всех других. Кроме того, для существования эндемизма необходима изоляция. Поэтому можно говорить лишь об эндемиках определенной территории [Тимонин, Озерова]. Поскольку не существует таких видов, которые населяли бы всю поверхность Земли, то, строго говоря, неэндемичных видов не бывает. Однако понятие «эндемик» обычно не применяют к широко распространенным видам. Некоторые эндемики занимают очень ограниченную территорию, как например, сосна эльдарская (Pinus eldarica), которая встречается на Кавказе и занимает площадь всего около 50 га. С эволюционной точки зрения эндемизм может быть результатом двух разных процессов. Н еоэндемизм связан с формированием нового вида, когда он вначале распространен на очень ограниченной территории и границы ареала еще не определились. К неоэндемикам относятся молодые виды или прогрессивные эндемики. Вторая и бóльшая группа эндемиков – это палеоэндемик и, древние формы, первоначально обширный ареал которых сокращается в связи с изменением климата или из-за конкуренции с более приспособленными видами. Среди растений к палеоэндемикам относят виды, которые, вероятно, имеют третичный возраст. Многие из палеоэндемиков относятся к редким исчезающим видам, являются реликтами. Реликтовый эндемизм характерен для изолированных гор. Особенно много эндемиков на океанических островах, длительное время изолированных: на острове Св. Елены примерно 85 % видов растений эндемичны, на Гавайских и Галапагосских островах – почти 97 %. В то же время, например, на Британских островах или на Сахалине, недавно отделившихся от материка, эндемичных видов практически нет. Список используемой литературы 1. Абдурахманов Г.М., Криволуцкий Д.А., Мяло Е.Г., Огуреева Г.Н. Биогеография: учеб. для студентов вузов. – М.: Изд. центр «Академия», 2003. – 480 с 2. Борисова, М.А. Биогеография: География растений: учебное пособие: Учебное пособие/ М.А. Борисова, В.В. Богачев, Яросл. гос. ун-т им. П.Г. Демидова, М.А. Борисова. – Ярославль: ЯрГУ, 2010. – 128 с.- режим доступа: http://rucont.ru/efd/237607 3. Радченко, Т.А. Биогеография: курс лекций: [учеб. пособие] / Т.А. Радченко, Ю.Е. Михайлов, В.В. Валдайских; [науч. ред. Г. И. Махонина]; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. – 164 с. |