Предмет биогеографии и связь с другими науками. Основные понятия и термины. Предыстория биогеографии. Задачи и практическое значение.
Предмет биогеографии и связь с другими науками ØБиогеография (от греч. bios — жизнь, ge — Земля и grapho — пишу, описываю). ØБиогеография – наука о географическом распределении живых организмов и причинах его изменения (Ж. Леме, 1976). ØБиогеография – наука о географическом распространении и размещении на Земле организмов и их сообществ, жизни на Земле (В. Н. Киселев, 1995). ØБиогеография – наука о распространении на Земле растений, животных и образуемых ими сообществ в зависимости от естественноисторических, географических, экологических и антропогенных факторов (К. М. Петров, 2006)
Биогеография - наука о закономерностях географического распространения и размещения живых организмов и их сообществ на Земле. Органический мир Земли можно исследовать в рамках биогеографии с двух позиций, отвечая на следующие вопросы: как он организован и каким образом распространен. На первый вопрос отвечает биология, в которой основное внимание сосредоточено на систематике и строении организмов. На второй вопрос (каким образом распространен органический мир Земли) отвечает физическая география – наука о географической оболочке и ее структурных частях. Суша и Мировой океан с их сложными природными системами служат средой обитания организмов.
Существует три подхода к изучению проблем биогеографии: –инвентаризационный, исследующий состав и структуру органического мира различных территорий земного шара; –сравнительно-региональный, позволяющий сравнивать органический мир конкретных регионов и осуществлять биогеографическое районирование; –казуальный, выявляющий причины пространственного распространения организмов и их сообществ, а также состав и структуру органического мира конкретных регионов и земного шара в целом.
Биогеография представляет собой науку, пограничную между географией и биологией, поэтому она тесно связана с другими науками. Как географическая наука она стремится установить связь между растительным покровом, животным миром с одной стороны и географическими условиями (климатом, рельефом, почвами) – с другой, чтобы получить обобщенную картину органического мира на Земле. Особое значение для биогеографии имеет ландшафтоведение – наука о природнотерриториальных комплексах (ПТК).
Былое распространение животных и растений, природные условия, существовавшие в различные геологические эпохи, - предмет таких наук, как палеонтология, историческая геология и палеогеография. Данные этих наук используются в биогеографии при выявлении особенностей распространения животных и растений. Палеонтология - наука об организмах минувших геологических периодов, сохранившихся в виде ископаемых остатков организмов, следов их жизнедеятельности и ориктоценозов (совокупность окаменевших остатков ископаемых организмов в данном местонахождении). Историческая геология, отрасль геологии, изучающая историю и закономерности развития земной коры и Земли в целом. Палеогеография - наука о физико-географических условиях минувших геологических эпох. Часть исторической геологии.
Одновременно биогеография является биологической наукой, так как именно живые организмы составляют ее предмет. От ботаники и зоологии она заимствует флористическое и фаунистическое направление исследований, связанное с изучением флоры и фауны различных территорий, районированием суши и Мирового океана. Она определяет мировые биологические ресурсы, имеющие важнейшее значение для человечества. На географическое распространение организмов непосредственное влияние оказывает среда обитания, поэтому биогеография тесно связана с экологией.
Объекты биогеографии v. Ареалы v. Биота (флора и фауна) v. Биомы Предмет – причины, механизмы и законы географического распространения микроорганизмов, грибов, растений и животных.
Цели биогеографии: 1. Выявление закономерностей географического распределения организмов и их сообществ, его причин, причин структурнофункциональных и исторических особенностей живого покрова нашей планеты. 2. Решение проблем охраны и рационального использования ресурсов биосферы. Задачи биогеографии: 1. Изучение ареалов – областей земного шара, населенных популяциями определенных видов. 2. Выявление причин, определяющих характер географического распространения организмов. 3. Изучение, закономерностей формирования флор и фаун под влиянием природных и антропогенных факторов. 4. Прогнозирование изменений растительного и животного мира в обозримом будущем для предотвращения обеднения его видового состава или сдвига последнего в нежелательную для человека сторону.
Структура биогеографии по изучаемым систематическим группам: q. География животных (зоогеография). Основные направления: ареалография – учение о типах ареалов, их структуре и происхождении; фаунистика – исследование видового состава фаун в сравнительном аспекте; географическая зоология – изучение распространения отдельных систематических единиц (например, змей, грызунов, дневных бабочек и т. п. ); экологическая и историческая зоогеография; геозоология, изучающая весь комплекс животных (зооту) в ландшафте или ландшафтной зоне. q. География растений (фитогеография, ботаническая география). q. География грибов. q. География микроорганизмов. q. Общая биогеография.
Структура биогеографии По территориальному признаку: q. Биогеография материков, q. Биогеография океанов, q. Биогеография регионов (больших по площади) – флор и фаун. По изучаемым сообществам: q. География растительного покрова, q. География животного населения, q. Общая география сообществ (синтетическая биогеография).
Основные понятия и термины Флора – исторически сложившаяся в определенном географическом пространстве или произраставшая в прошлые геологические эпохи совокупность видов растений. Растительность – совокупность растительных сообществ (фитоценозов), населяющих Землю или отдельные ее территории. Растительный покров - совокупность флоры и растительности. Фауна – совокупность видов животных, обитающих на определенной территории или акватории и входящих во все их зооценозы.
Животное население – исторически сложившаяся совокупность особей одного или многих видов животных в пределах какой-либо территории или акватории. Животный мир – совокупность фауны и животного населения. Биота – совокупность флоры и фауны, исторически сложившаяся совокупность растений и животных, объединенных общей областью распространения. Биоценоз (сообщество организмов) – совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих участок суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями друг с другом и абиотическими факторами среды.
Биом – совокупность видов растений и животных, составляющих живое население конкретной территории. Среда – совокупность абиотических и биотических условий обитания животных, растений и микроорганизмов. Природная среда – совокупность всех естественных условий и явлений, с которыми организм находится в прямых и косвенных отношениях. Окружающая среда – естественные элементы, а так же объекты и явления, созданные человеком, с которыми организм находится в прямых и косвенных отношениях. Экосистема – природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, которые связаны между собой обменом веществ и энергии.
Стация - (от лат. statio - стояние - местопребывание), в биологии местообитание совокупности особей одного вида (популяции). Стацией называют также местообитание, используемое животным в определенное время суток или года (стации дневные и ночные, сезонные) или для какой-либо определенной функции (стации размножения, питания). Фация (от лат. facies — лицо, облик) — научный термин, используемый в нескольких естественных науках: в биогеографии — участки с незначительными различиями условий местообитания внутри одного и того же биотопа Биотоп (био. . . и греч. topós — место), участок земной поверхности (суши или водоёма) с однотипными абиотическими условиями среды (рельеф, почвы, климат и т. п. ), занимаемый тем или иным биоценозом.
Экологическая ниша – это место организма в природе и весь образ его жизнедеятельности или, как говорят, жизненный статус, включающий отношения к факторам среды, видам пищи, времени и способам питания, местам размножения, укрытий и т. п. Это понятие значительно объёмнее и содержательнее понятия «местообитание» . Местообитание – это пространственно ограниченная совокупность условий абиотической и биотической среды, обеспечивающая весь цикл развития организма. Биогеоценоз (от био. . . , гео. . . и греч. koinós — общий), взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии; одна из наиболее сложных природных систем.
Методы исследования Методологические основы биогеографии: q. Теория систем Система – это целое, состоящее из взаимодействующих (физически и функционально) частей. Свойства системы: эмерджентность и гомеостаз. q. Эволюционизм q. Биологические основы q. Географические основы
РАЗВИТИЕ БИОГЕОГРАФИИ Многие видные биогеографы неоднократно обращались к истории биогеографии. В отечественной литературе первым был М. А. Мензбир (1855 -1935), который в 1882 г. предложил выделить четыре этапа развития биогеографии в соответствии со взглядами ученых тех лет на происхождение и развитие органического мира Земли. Михаил Александрович Мензбир
Мензбир различал периоды, связанные: - со слепой верой в истину библейской догмы о сотворении мира; - с господством теории катастроф; - с отказом от теории катастроф и распространением принципа актуализма; - с победой дарвиновского учения об эволюции. Уточнение истории биогеографии и ее периодизации было проведено отечественными биогеографами А. Г. Вороновым (1911 - 1995) и Г. В. Наумовым, которые в 1963 г. отметили новые этапы, а в отношении периодов раннего развития биогеографии во многом придерживались точки зрения М. А. Мензбира.
А. Г. Воронов в 1987 г. выделил в истории биогеографии следующие периоды: 1. Появление отрывочных сведений - до начала XVI в. 2. Накопление флористических и фаунистических сведений при господстве библейского мифа о сотворении мира - начало XVI - конец XVIII в. 3. Создание обобщающих ботанико- и зоогеографических работ при господстве теории катастроф - конец XVIII -середина XIX в. 4. Развитие ботанико-географических, зоогеографических, экологических исследований и возникновение биоценологии на основе теории эволюции Дарвина - вторая половина XIX в. 5. Разработка учения о растительных сообществах, дальнейшего развития экологического и исторического направлений ботанической географии и зоогеографии, попытки создания биогеографии как совокупности ботанической географии и зоогеографии - с начала до середины XX в. 6. Развитие единой биогеографии - с середины XX в. Указанные работы по периодизации развития ботанико- и зоогеографических идей и становления биогеографии как самостоятельного направления в науке сохраняют свое значение до настоящего времени.
Предыстория биогеографии Биогеографическими сведениями и наблюдениями обладали уже люди древнекаменного мира (около 30 тысячелетий назад). Они охотились на животных и собирали растения задолго до неолита, от которого начинается развитие производящего сельского хозяйства (в разных регионах от 18 до 8 тыс. лет назад). Жилища людей древнекаменного века.
Сравнительно недавно считалось, что земледелие возникло около 9 -10 тыс. лет назад. Последние открытия археологов "отодвинули" это время на 15 - 18 тысячелетий назад. Именно в те далекие эпохи возникли некоторые представления о взаимоотношениях человека и природы, растений и животных с окружающей средой. Человек прекрасно ориентировался в окружающей его живой природе, о чем можно судить по наскальной живописи древнекаменного века, о первых попытках составления карт охотничьих угодий. Пещерная наскальная роспись, древнекаменный век.
Судить об этом можно не только по сведениям палеогеографов, археологов и антропологов, но и по жизни тех племен в разных регионах Земли, которых европейцы в эпоху Великих географических открытий XVI - XVIII вв. застали на стадии каменного века. Такова, например, была жизнь австралийских аборигенов и жителей многих островов Полинезии, которых увидел Джеймс Кук всего лишь два века назад.
Сведения по экологии и географии полезных растений и животных содержат все древние книги: Рамаяна, Библия, рукописи Древнего Египта, Китая. Но постепенно появились и систематизированные сведения, первоначально в трудах античных ученых. С этого времени можно говорить о предыстории биогеографии - периоде первоначального накопления знаний, который потребовал более двух тысячелетий. Так, в песнях Гомера (между XII -XIII вв. до н. э. ) упоминается всего 63 названия растений, а в сочинениях "отца медицины" Гиппократа (460 377 до н. э. ) - 236. Гомер Гиппократ
Аристотель (384 - 322 до н. э. ) первым из ученых сделал попытку критически обобщить все до него накопленные знания по естественной истории. Его труды, в которых описано до 500 видов животных, оказали огромное влияние на дальнейшее развитие науки. Аристотель Теофраст "Отцом ботаники" был Теофраст (Феофраст, 371 - 286 до н. э. ), написавший десятитомную "Естественную историю растений" и восемь книг "О причинах растений". В них упоминается примерно 500 видов растений, произрастающих в Греции и ее ближайших колониях, а также в тропиках, например индийская смоковница, кардамон и др.
С античной эпохой связано развитие естественных наук. В это время жили великие ученые: Архимед и Диофант, Евклид и Аполлоний, Гиппарх и др. , группировавшиеся вокруг знаменитой Александрийской библиотеки, насчитывающей 700 тыс. рукописей: свитков, пергаментов, папирусов. Широкое распространение в это время получила география, черпавшая новый материал из походов Александра Македонского (VI в. до н. э. ) и многих путешественников (III в. до н. э. -IV в. н. э. ), которые значительно расширили круг стран, известных в то время ученым, и способствовали обогащению сведений о растительном и животном мире Земли. Известный географ Страбон (63 г. до н. э. - 24 г. н. э. ) ввел в географию описание растений и животных. С именем Птолемея (около 150 г. н. э. ) связаны первые картографические работы. Архимед Александр Македонский Птолемей
Из Древнего Рима, ставшего наследником греческой культуры на рубеже новой эры, до нас дошел научный труд римского полководца и ученого Кая Плиния Старшего (23 - 79 гг. н. э. ). Плиний создал "Естественную историю" из 37 томов. Плиний Старший Ибн Сина (Авиценна) Арабские ученые и комментаторы переводили на арабский язык книги Аристотеля и других греческих ученых, попутно внося в них новое из своих наблюдений. В этом отношении особое место занимает таджикский философ и ученый Авиценна (Али Ибн-Сина, ок. 980 -1037 гг. н. э. ). Занимаясь главным образом медициной, он обобщил все научные знания и сведения своего времени в большом труде "Каноне".
В XIII в. венецианский путешественник Марко Поло (1254 - 1324) привез в Европу интереснейшие сведения о флоре и фауне ранее неизвестных отдаленных стран Азии, существенно пополнив этим представления о живой природе Земли. Зарождение и формирование капитализма в феодальных странах Европы сопровождались расширением связей между странами. Поиски морского пути в Индию, открытие новых материков и островов показали существование резких географических различий между вновь открытыми территориями и ранее известными. Марко Поло. Поток диковинных растений и животных хлынул в Европу. Пробудился интерес к изучению природы в своем отечестве.
Постепенно закладываются основы тематической картографии. С доисторических времен сведения о распространении промысловых животных доходят до наших дней в виде наскальных рисунков. Начиная с первых шагов картографии как метода познания земной поверхности данные о животных и растениях естественно вписывались в характеристики территорий или акваторий. На планах-путеводителях первой половины XIII в. помещали рисунки разнообразных рыб, змей, зверей, птиц, древесных растений. На первых географических картах эпохи раннего средневековья приведены вполне реалистичные изображения многих животных.
В начале XVI в. на картах появляются картинные изображения рельефа, растительного покрова, живописные рисунки животных, а также нередко и сцены охоты на них. Таковы карты мира Сантино (1502), О. Магнуса (1539), В. Баренца (1597) и др. Прообразом карт фаунистического районирования можно считать мировую карту, созданную П. Планцио (1594), на которой рисунки, передающие реальный облик животных суши, размещены за рамками карты и снабжены указанием территорий, где они обитают. Olaus Magnus'Carta Marina från 1539. Карта мира, 1594 год -автор Петер Планцио.
На протяжении XVIII в. в связи с развитием и совершенствованием ботанических и зоологических сюжетов закладываются основы способов отображения ареалов растений и животных, отрабатываются элементы биогеографического районирования и картографирования. К концу этого периода сведения о растительном и животном мире значительно расширились.
С появлением растений, привезенных из Индии, Америки, началось изучение способов разведения таких растений в новых климатических условиях. Большую работу в этом плане вели ботанические сады Италии, Франции: в Монпелье (1598) и Париже (1597). Знаменитый ныне Королевский сад в Кью (около Лондона) был основан в 1759 г. В Европе старейшие ботанические сады существуют при университетах в городах: Кельн (с 1490 г. ), Лейпциг (1542), Падуя (1545), Пиза (1549), Лейден (1577). Знаменитый сад при Упсальском университете, первым ректором которого был К. Линней, был основан в 1447 г. Ботанический сад Московского университета возник позже - в 1805 г. на основе "аптекарского огорода", заложенного Петром I в 1714 г. Ботанический сад Кёльна. Ботанический сад МГУ на Воробьёвых горах.
Итальянский ученый Лука Гини в XVI в. изобрел способ сохранять сухие растения. Создаются хранилища засушенных растений – гербарии. Зверинцы, существовавшие как зрелищные предприятия, пополняются экзотическими животными. В XVIII в. возникают и первые зоологические сады. Среди наиболее известных сочинений этого времени можно упомянуть "Новую книгу о травах" немецкого ботаника И. Бока (1498 - 1544), "Естественную историю птиц с их описаниями и простыми рисунками, сделанными с натуры" М. Белона (1518 - 1564) и многие другие. Отдельно следует упомянуть книгу французского ботаника Ж. Турнефора (1656 - 1708) "Элементы ботаники", в которой была приведена система растений с подходами к бинарной номенклатуре (понятие рода и вида), впервые приведены сведения о высотной поясности растительного покрова в горах.
Начало ХVI - конец ХVIII. Продолжение накоплений информации о животном и растительном мире Земли в условиях господства библейских знаний о сотворении мира. К. Линней написал книгу «Система природы» – 1735 г, где систематизировал 4 тыс. видов животных, «Виды растений» (1761), где описал 7, 5 тыс. видов растений. Он упростил биологическую терминологию и ввел бинарную номенклатуру названий. Однако влияние религии проявилось и в биогеографии. Так, К. Линней считал, что животный мир создан творцом в тропиках на острове – это единый центр жизни. Основные труды этого периода: Ломоносов М. В. (1763) «О слоях земли» , Ж. Бюффон «Естественная история» , «Эпохи природы» (1778), К. Линней «Система природы»
Конец ХVIII – середина ХIХ в. Происходит обобщение ботанико-географических и зоогеографических данных в свете теории катастроф. Основные труды: Вильденов «Основы травоведения» (1792), А. Гумбольд «Космос» , Декандоль – 22 тома «Введение в естественную систему царства растений» , Л. Шмарда «География распространения животных» (1853), . Дж. Торри и А. Грей «Флора С. Америки» . А. Гумбольдт (1769– 1859) Декандо ль (1806— 1893)
В середине ХIХ в. теория катастроф в геологии стала утрачивать свое значение. Ж. Б. Ламарк выдвинул принципы актуализма и историзма в трактовке геологических явлений. Изменение среды – причина видообразования, а творец дает первый толчок. Принцип актуализма, развитие наук о Земле и органической жизни на ней в первой половине ХIХ века привел к появлению эволюционного учения Ч. Дарвина, имевшего огромное значение в развитии биогеографии. ЛАМА РК (Lamarck) Жан Батист (1744 -1829),
Вторая половина ХIХ века. Это бурное развитие ботанико-географических, зоогеографических и экологических исследований, на основе теории эволюции Ч. Дарвина. В 1859 г. вышел труд Ч. Дарвина «Происхождение видов» , где он показал, что возникновение и отмирание видов – естественные процессы и их причина – естественный отбор, выживают наиболее приспособленные.
В этот период - во второй половине ХIХ в. появилась самостоятельная наука экология, в основе которой лежали труды Геккеля. Дальнейшее развитие ботанической и зоологической географии было тесно связано с эволюционной теорией Дарвина. Появилось ряд новых работ: А. Н. Бекетов (1884) «Фитогеографический очерк Европейской России» , «География растений» , Н. А. Северцев (1873) «Вертикальное и горизонтальное распределение туркестанских животных» , В. Докучаев «Наши степи прежде и теперь» (1892), А. Ортман (1896) «Основы морской зоогеографии» и др. В целом на развитие биогеографии во второй половине Х 1 Х века огромное влияние оказало создание эволюционного учения Ч. Дарвина. Н. А. Северцев 1866 -1936 ДОКУЧАЕВ В. В. (1846 -1903).
Первая половина ХХ в. Осуществляется разработка учения о растительных сообществах, дальнейшее развитие экологического и исторического направлений ботанической географии, попытка создания единой биогеографии, формирование учения о биосфере. Основные научные труды этого периода: Ч. Элтон «Экология животных» , А. Вегенер (1912) – сформулировал теорию - мобилизма (дрейфа материков), В. И. Вернадский (1920 -1930) – «Биосфера» . Л. С. Берг (1913) сделал доклад «Предмет и задачи географии» , где предложил термин «ландшафт» и ландшафтоведение стало наукой. Учение Л. С. Берга о географических ландшафтах и В. В. Докучаева о природных зонах Земли способствовало становлению ботанической географии и зоогеографии как географических дисциплин, связанных с биологией. В целом для первой половины ХХ в. характерна параллельная разработка фито- и зоогеографических проблем и становление общей биогеографии.
Середина ХХ в. – наши дни. Происходит развитие единой биогеографии, ее экологизация, а также бурный рост экологических исследований в мире, изучение процессов, охватывающих биосферу в целом. Этап начинается с 60 -х годов появлением обобщающих биогеографических работ: С. Матвеев (1962) «Биогеография Югославии» , А. Г. Воронов (1963) «Биогеография (с основами биологии)» , А. Г. Воронов (1987) «Биогеография с основами экологии» , П. П. Второв, Н. Н. Дроздов (1974) «Биогеография материков» , И. К. Лопатин (1989) «Зоогеография» , И. А. Толмачев (1989) «Введение в географию растений» .
Задачи и практическое значение биогеографии. Задачи: изучение флоры и фауны различных участков земного шара; районирование земного шара на основе изучения особенностей флоры и фауны; составление биогеографических карт растительности и животного населения; изучение распространения отдельных таксонов животных и растений; анализ причин возникновение современных сообществ и истории развития Земли для объяснения распространения организмов.
Значение: борьба за здоровье человека – изучение ареалов распространения ядовитых растений, животных; мониторинг за состоянием географической среды; составление прогнозов для развития туризма; биоиндикация поверхности Земли на наличие тяжелых металлов и радионуклидов; биорекультивация земель – разведение мхов, лишайников, высев бактерий; рациональное использование растительных и животных ресурсов. Таким образом, биогеография решает ряд задач и имеет важное практическое значение.
Значение биогеографии особенно возросло в последнее время, когда большинство стран провозгласили на конференциях ООН по окружающей среде и развитию переход к реализации концепции устойчивого развития мирового сообщества. Эта концепция основывается на стратегии экономического развития, обеспечивающей сбалансированное решение социально-экономических задач и проблем сохранения благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений людей.
Скачать презентацию Предмет биогеографии и связь с другими науками Основные
Биогеография лекц.1.ppt