Лекция 1 Тема Введение в биогеографию План

Лекция 1. Тема: Введение в биогеографию.

План: 1. Предмет и методы биогеографии. 2. Основные понятия и термины биогеографии. 3. Жизненные формы и экологические группы растений. 4. Жизненные формы и экологические группы и животных.

Биогеография – наука о закономерностях географического распространения и размещения живых организмов и их сообществ на Земле. Биогеография тесно связана с географическими и биологическими науками и опирается на важнейшие закономерности современной экологии. Предмет изучения биогеографии включает: - влияние среды на распространение организмов; - зональное распределение основных сообществ; - ареалы таксономических единиц; - флористические и фаунистические области.

Методы биогеографии: – сравнительно-географический (сравнение особенностей флоры, фауны, растительного покрова, животного населения различных природно-территориальных комплексов; - экологический (установление взаимодействия органического мира с другими компонентами природнотерриториальных комплексов); - количественный (установление закономерностей распределения боимассы и биологической продукции); - исторический; - картографический.

Основные понятия биогеографии: Понятие биогеоценоза введено В. Н. Сукачевым в 1940 г. Биогеоценоз - однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (биотоп) компонентов, объединенных обменом вещества и энергии в единый природный комплекс.

Совокупность биогеоценозов образует биогеоценотический покров Земли, т. е. всю биосферу, а отдельный биогеоценоз составляет ее элементарную единицу. Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов.

Биоценоз – любое сообщество живых организмов, живущих на каком либо участке суши или водоема. Безразмерное понятие, например, биоценоз норы, болотной кочки. Биотоп - относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом (синоним местообитания вида или группы видов).

За рубежом в аналогичном значении понятия биоценоз применяется термин экосистема: совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов. Термин «экосистема» введен А. Тенсли в 1935 г. Экосистема имеет произвольные границы – от капли воды до биосферы (аквариум, космический корабль, гниющий пень в лесу – это тоже экосистемы).

При выявлении границ биогеоценоза ведущее значение придается растительности, поэтому границы биогеоценоза совпадают с границами фитоценоза. • Фитоценоз или растительное сообщество (по определению В. Н. Сукачева) - всякая совокупность высших и низших растений, обитающих на данном однородном участке земной поверхности, с только им свойственными взаимоотношениями как между собой, так и с условиями местообитания, и поэтому создающими свою особую среду (фитосреду).

Растительность - совокупность растительных сообществ (фитоценозов), населяющих какуюлибо территорию. Распределение растительности определяется в основном общеклиматическими условиями и подчиняется законам широтной зональности на равнинах и высотной поясности в горах.

Флора - исторически сложившаяся совокупность видов растений, населяющих какую-либо территорию или населявших ее в прошедшие геологические эпохи. Фауна – совокупность видов животных, обитающих на определенной территории. Термин «фауна» применим и к совокупности животных какой-либо систематической категории (например, фауна птиц – орнитофауна, фауна рыб – ихтиофауна и т. д. ). Животный мир – совокупность особей различных видов животных, характерных для данной территории.

Вид – основная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап их эволюции, т. е. вид – основная таксономическая категория в биологической систематике. морфологическое определение вида: Вид - совокупность особей, которая по тем или иным морфологическим, физиологическим или биохимическим характеристикам отличается от других групп. биологическое определение вида: Вид – это совокупность особей, между которыми происходит свободное скрещивание, но при этом отсутствует скрещивание с особями других групп.

Жизненные формы растений. Жизненная форма, или биоморфа (греч. биос – жизнь, морфе - форма) – своеобразный внешний облик растения, отражающий его приспособления к определенным условиям окружающей среды.

Эколого-морфологическая классификация жизненных форм И. Г. Серебрякова основана на форме роста и длительности жизни вегетативных органов.

Эколого-морфологическая классификация жизненных форм И. Г. Серебрякова

А. ДРЕВЕСНЫЕ РАСТЕНИЯ характеризуются многолетней надземной системой побегов I. Деревья II. Кустарники III. Кустарнички

I. Дерево характеризуется наличием ствола, который отличается большей длиной и толщиной по сравнению с другими осями – ветвями и сучьями, составляющими крону. Ствол живет столько лет, сколько и все дерево, т. е. от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч лет (например, секвойя более 5000 лет).

Дерево – сосна лесная

II. Кустарники отличаются от деревьев наличием нескольких лидерных осей, которые называют стволиками. Длительность жизни каждого стволика в среднем 10 -50 лет (но у малины – всего 2 года, у лещины обыкновенной – до 20 лет, а у сирени – до 60 лет), однако эти стволики сменяют друга и кустарник в целом живет долго, несколько десятков или сотен лет, иногда дольше деревьев. Высота кустарников лежит в пределах 1 -7 м.

Кустарники лещина обыкновенная (орешник) Высота – до 7 м. Стволики живут до 20 лет

Кустарники Малина Сирень обыкновенная

III. Кустарнички – отличаются от кустарников высотой (не более 50 см, в среднем 10 -30 см). Отдельные стволики соединены длинными подземными корневищами и живут 5 -15 лет при общей длительности жизни растения до многих десятков и сотен лет.

Кустарнички Черника Брусника

Кустарнички Клюква болотная

Кустарнички Голубика Vaccinium uliginosum Мирт болотный Chamaedaphne calyculata

Б. ПОЛУДРЕВЕСНЫЕ РАСТЕНИЯ характеризуются тем, что нижняя часть их надземных побегов многолетняя, деревянистая и несет почки возобновления, а верхняя часть побегов травянистая и ежегодно отмирает. ПОЛУКУСТАРНИКИ ПОЛУКУСТАРНИЧКИ

Полукустарники имеют высоту от 50 см до 2 м, а их многолетние части – 20 -50 см. Паслен сладко-горький

Полукустарнички имеют общую высоту 20 -50 см, а их многолетние части – 7 -10 см. Чабрец ползучий

ТРАВЯНИСТЫЕ РАСТЕНИЯ отличаются однолетними (точнее односезонными) надземными побегами, в то время как подземные и приземные части – многолетние.

ТРАВЯНИСТЫЕ РАСТЕНИЯ ПО ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ ОДНОЛЕТНИЕ ДВУЛЕТНИЕ МНОГОЛЕТНИЕ

Однолетние травы не имеют почек возобновления и после цветения и плодоношения целиком отмирают, оставляя только семена.

Однолетние - Эфемеры, которые проходят весь свой жизненный цикл от семени до семени за считанные недели (от 2 -3 недель до 1 -3 месяцев), например, многие крестоцветные в пустынях.

Эфемеры Веснянка весенняя Проломник нитевидный

Двулетние - в первый год образуют только вегетативные органы, на второй год цветут, образуют плоды и семена, после чего отмирают. Многолетние травянистые растения живут более 2 х лет

ТРАВЯНИСТЫЕ РАСТЕНИЯ По количеству цветений и плодоношений в течение жизни МОНОКАРПИЧЕСКИЕ ПОЛИКАРПИЧЕСКИЕ

Монокарпические травы (греч. монос – один, карпос -плод) – растения, отмирающие целиком после первого плодоношения (однолетние, двулетние и некоторые многолетние растения).

Монокарпические многолетние растения, например, из семейства сложноцветные (некоторые виды бодяков и чертополохов) и зонтичные (дягиль, дудник, тмин). Эти растения в виде розетки живут от 5 до 12 лет, после чего зацветают, плодоносят и отмирают.

Монокарпические многолетние травы Семейство Сложноцветные Чертополох поникший Бодяк польский

Монокарпические многолетние травы Семейство Зонтичные Дудник лекарственный Тмин обыкновенный

К. Раункиер взял за основу признак, чрезвычайно важный с приспособительной точки зрения: положение и способ защиты почек возобновления у растений в течение неблагоприятного периода — холодного или сухого. По этому признаку он выделил пять крупных категорий жизненных форм: 1. Фанерофиты 2. Хамефиты 3. Гемикриптофиты 4. Криптофиты 5. Терофиты

1. Фанерофиты (греч. фанерос — открытый, явный) – растения, у которых почки зимуют или переносят засушливый период открыто, достаточно высоко над землей (деревья, кустарники, деревянистые лианы, эпифиты или полупаразиты типа омелы).

Жизненные формы растений

2. Хамефиты (хаме — низкий) растения, у которых почки располагаются чуть выше уровня почвы — на высоте 20— 30 см (кустарнички, полукустарники и полукустарнички, многие стелющиеся растения, растения-подушки).

3. Гемикриптофиты (геми — полу-, криптос—скрытый) — обычно травянистые многолетние растения; их почки возобновления находятся на уровне почвы или погружены очень неглубоко, главным образом в подстилку, образуемую мертвым растительным опадом, — это еще один дополнительный покров для зимующих почек.

Гемикриптофиты

4. Криптофиты - почки возобновления находятся в почве глубже 1 см (корневищные, клубневые, луковичные растения), или зимуют под водой.

Криптофиты Пролеска сибирская

Криптофиты Кувшинка чисто-белая Кубышка желтая

5. Терофиты (греч. терос — лето) это однолетники, у которых все вегетативные части отмирают к концу сезона и зимующих почек не остается. Растения возобновляются на следующий год из семян.

Биоспектры – показывают распределение видов по биоморфам (в % отношении) Влажные тропики – выше 70 % фанерофиты Пустыни – 42 -82 % терофиты Умеренный климат Европы – велика доля гемикриптофитов и криптофитов Арктика – велика доля гемикриптофитов и хамефитов.