Шпаргалки - Ответы на вопросы к госэкзамену по экологии - файл n1.doc

приобрести
Шпаргалки - Ответы на вопросы к госэкзамену по экологии
скачать (5156.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5157kb.13.09.2012 09:56скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

30. Основная функция живого вещества и ее проявления.

Основная функция живого вещества – геохимическая, или перерабатывающая.

Путем математических расчетов было выяснено, что требуется 10 млн. лет, чтобы пропустить всю земную поверхность через живое вещество, следовательно, за всю эволюцию это могло происходить тысячи раз. На Земле не осталось места, незатронутого живым веществом. Живое вещество обладает тремя основными свойствами, определяющими интенсивность воздействия на планету, это:

1)способность накапливать солнечную энергию и совершать химическую работу;

2)способность размножаться, за счет чего воздействие осуществляется миллиарды лет;

3)способность быстро проводить реакции за счет действия ферментов.

Живое вещество производит на Земле непрерывную, непрекращающуюся ни на мгновение работу по переработке своего окружения по его изменению.

Процесс переработки окружающей среды живыми организмами начинается с превращения в зеленых растениях электромагнитного излучения солнца в энергию химических связей (фотосинтез), усиливается разнообразие пищевых взаимодействий живых организмов (продуценты – консументы – редуценты) и регулируются размножением (численностью вида).

Глобальное следствие питания отдельных особей выражается в концентрационной функции живого вещества в целом.

Концентрационная функция живого вещества есть процесс отбора организмами из окружающей среды определенных химических элементов.

В.И.Вернадский выделяет 2 основных типа этого процесса:

1)Концентрационная функция первого рода: захват живыми организмами тех химических элементов, соединения которых встречаются во всех живых организмах (H, C, N, O, Na, Mg);

2)Концентрационная функция второго рода: связана с сильно выраженной концентрацией отдельными группами живых организмов определенных элементов.

Живое вещество не представляет собой однородной массы. Оно реализовано на Земле в виде огромного разнообразия видов. В рамках учения о биосфере неоднородность живого вещества может быть классифицирована, по крайней мере, по трем направлениям:

Выявление в будущем основополагающих различий между крупными частями живого вещества (например, между водными и наземными организмами и т.п.), возможно позволит увеличить этот список.

Глобальные следствия дыхания живых организмов на уровне живого вещества интегрируются в газовую функцию биосферы. Она реализуется в виде различных частных функций: кислородной, азотной, углекислой, углеводородной, сероводородной и т.п.

Газовый состав атмосферы (особенно ее нижней части – тропосферы) самым тесным образом связан с деятельностью живого вещества. Основными компонентами являются кислород и азот.

Кислород. Факты, собранные исследователями земных процессов, дают основания сделать эмпирическое обобщение, касающееся судьбы кислорода атмосферы. Кислородный состав современной атмосферы – результат процесса фотосинтеза, протекающего в клетках растений и дегазации глубинных океанических вод.

Азот. Главный по объему и массе газ атмосферы. В геохимическом плане его роль практически не изучена. В земной коре азот известен в виде ионов NO3 и NH4. Соли азотной кислоты встречаются редко. Легкая растворимость в воде не способствует сохранению их в ископаемом состоянии. Месторождения нитратных минералов (селитр) известны в пустынях Чили, Индии, Египта, Сахаре и др.

Глобальные следствия размножения на уровне живого вещества интегрируются в транспортную функцию живых организмов, т.к. оно обеспечивает непрерывность существования живого вещества и, следовательно, биосферы в целом. В.И.Вернадский сформулировал три основных обобщения, касающихся размножения живых организмов в связи с геохимической функцией живого вещества:

1)размножение живых организмов осуществляется в геометрической прогрессии (закон Мальтуса). Следствием из данного обобщения является положение о том, что потомков всегда больше, чем предков.

2)процесс размножения живого ограничивается только внешними условиями: наличием пищи, света, температурой и т.д. Внутри самого живого нет запретов на реализацию геометрической прогрессии. Скорость растекания живого, а, следовательно, и переработка им среды, ограничивается внешними условиями.

3)темп размножения зависит от размеров организма. Мелкие организмы размножаются быстрее крупных. Глобальное следствие такого положения заключается в том, что основной вклад в переработку среды обитания вносят мелкие организмы.

Размножение живых организмов интегрируется на уровне живого вещества в его транспортную функцию. Человек, являясь частью живого вещества, также участвует в реализации геохимической функции живого вещества, подчиняясь общим правилам. Разнообразие природных условий, создаваемое внешними (космическими) и внутренними процессами на Земле обуславливают неравномерность распределения живых организмов. Наибольшее разнообразие форм жизни сосредоточено в зоне береговых линий различных водоемов – морей, озер, рек, т.к. здесь встречаются виды, освоившие воздушную, водную и твердую среду.

31. Правила эволюции биосферы, установленные В.И.Вернадским.

Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов.

В.И.Вернадский, исходя из геохимических функций живого вещества, сформулировал три основных биогеохимических принципа эволюции биосферы как целостного образования.

Первый принцип: вытекает из факта устойчивости геологических процессов в ходе исторического времени.

Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему выражению.

Вовлекая неорганическое вещество в биотический круговорот, живое способно со временем проникать в раннее недоступные ей области и тем самым увеличивать свою перерабатывающую активность. Освоение новых областей осуществляется за счет увеличения разнообразия форм живых организмов. По предположению палеонтологов число родов высших растений увеличилось с одного в силуре до 36 в девоне, от 150 до 300 – в карбоне-триасе (О.П.Фесуненко).

Данный принцип является измененной формулировкой закона сохранения вещества и его можно назвать правилом постоянства химического базиса эволюции живого вещества.

Второй принцип: связывает воедино эволюцию биосферы в целом и отдельных видов.

Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы.

Увеличение биогенной миграции атомов связано с изменением видового состава живого вещества. Из этого принципа следует, что в любой момент времени живое вещество состоит, как минимум, из трех основных групп видов:

1)Базовой группы, обеспечивающей в данное время всю основную работу по переработке среды. Виды, составляющие эту группу, ответственны за общую структурно-функциональную организацию живого вещества и реализуют ее в соответствии со своими особенностями в питании, дыхании, размножении.

2)Группа новых видовых форм, выступающая как «возмутители» спокойствия. Судьба их будет определяться уровнем вклада в общую геохимическую функцию живого вещества. Возможно различное сочетание функций питания, дыхания, размножения, а, следовательно, и соответствующее место в общей структуре живого вещества: от прекращения существования на уровне не оформившейся видовой формы до доминирующего положения.

3)Группа «стареющих» видов, покидающих арену жизни, т.к. они уже не способны вносить соответствующий вклад в переработку среды.

Биология и палеонтология располагают значительным фактическим материалом, позволяющим рассмотреть историю живого вещества в рамках этого принципа, что даст возможность глубже понять проблемы адаптации и эволюции живых организмов.

Данный принцип можно назвать правилом направленности эволюционных изменений.

Представляет интерес вопрос о выделении человека из животного мира в рамках данного биогеохимического принципа.

Обычно обсуждение проблем происхождения человека связывают с именами Ч.Дарвина и Ф.Энгельса.

Основные заслуги Ч.Дарвина состоят в доказательстве родства человека с животным миром. Его капитальный труд «Происхождение человека и половой отбор» до сих пор остается наиболее полной сводкой доказательств родства человека и животных. Ф.Энгельс связал выделение человека из животного мира с его трудовой деятельностью. Но почему совершенствование в использовании передних конечностей и мыслительной деятельности оказалось эволюционно перспективным? Ответ на этот вопрос дает второй закон эволюции биосферы В.И.Вернадского. Применительно к человеку его можно сформулировать следующим образом:

Постоянное совершенствование использования передних конечностей и мыслительной деятельности оказалось эволюционно перспективным потому, что каждый новый этап в этом процессе приводил к усилению общей перерабатывающей функции биосферы в целом.

Рассмотрим основные этапы эволюции трудовой деятельности человека с этих позиций. С мускульной силы одной особи плюс сила солидарности (предки вели стадный образ жизни) начиналось движение к современному человеку. Камень, кость, дерево. Простые и составные орудия из этих материалов явились первыми шагами в усилении переработки окружающей среды. Освоение огня явилось тем переломным моментом в эволюции человека, когда был сделан решающий рывок из животного мира. Тепло огня дало возможность расселиться по всей Земле, пережить оледенения и тем самым расширить сферу своего воздействия. Свет огня продлил день, дал свободное время и, видимо, стимулировал развитие речи. Огонь явился сильнейшим фактором дифференцировки трудовой деятельности и тем самым усиления переработки окружающей среды. Появилась возможность более активной охоты для молодых и сильных членов племени, а старики, женщины и дети стали вести домашнее хозяйство. Увеличились возможности передачи накопленного индивидуального опыта от старых к молодым членам общества. Переход на вареную и жареную пищу не только изменил желудочно-кишечный тракт, но и требовал больше исходного сырья. Чем глубже переработка пищевых продуктов, тем больше отходов. Огонь позволил начать получение материалов (медь, бронза, железо и т.д.), отсутствующих в чистом виде в природе. До настоящего времени большинство перерабатывающих технологий – огневые.

Даже указанных последствий освоения огня достаточно для того, чтобы перерабатывающая функция тех групп людей, которые его освоили, настолько сильно возросла, что они стали недосягаемы для других в борьбе за жизненный успех. Возможно, огонь косвенно способствовал переходу к оседлости и земледелию.

Одомашнивание животных и земледелие, освоение ветра, рек, морей, изобретение пороха, освоение энергии пара, электричества, атома – все эти ступени усиления перерабатывающей функции человека, и ни одного исключения из правила. Человек становится главной перерабатывающей силой на Земле. В ХХ веке это приводит к тому, что необдуманные действия начинают угрожать самому существованию человека как биологического вида. Необходимость сначала думать, а потом делать выдвигает на первый план мысль, как следующий этап усиления переработки окружающей среды.

Биосфера эволюционирует в ноосферу, сферу разума – вывод сделанный В.И.Вернадским еще в первой половине ХХ века на основании осмысления биогеохимической функции живого вещества.

Третий принцип: основывается на геометрической прогрессии размножения живых организмов.

В течение всего геологического времени заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества, которое тогда существовало.

Данный принцип не нуждается в каком-либо разъяснении. Его можно рассматривать как правило полной заселенности Земли во все геологические времена.

32. Ритмика и цикличность процессов в живой и неживой природе.

В природе все подчинено определенным ритмам. Периодические изменения в живой и неживой природе происходят чаще всего под влиянием космических факторов (вращение небесных объектов – Земли, Луны, Солнца и т. д.; пространственная ориентация осей вращения; а также более сложные явления типа 11-летнего цикла солнечной активности).

По характерным периодам действия ритмы бывают разного уровня. Большинство изменений вокруг нас происходит в суточном и годичном ритмах, которые возникают из-за вращения Земли в пространстве. Вращение вокруг собственной оси дает смену дня и ночи, а вращение вокруг Солнца вместе с наклоном земной оси – смену времен года. Эти ритмы действуют в антропной шкале времени, т. е., в шкале, соизмеримой с жизнью человека.

Один из важных путей воздействия света на живой организм связан с восприятием изменений длины светового дня в течение года (фотопериода). На экваторе длина светового дня постоянна и составляет примерно 12 часов, но чем дальше от экватора, тем больше будут сезонные колебания длины дня. Поэтому продолжительность дня является очень важным внешним фактором в умеренных широтах, где она изменяется в течение года в пределах примерно от 9 до 15 часов.

Действие фотопериода на растения. У растений такие явления, как цветение, образование плодов и семян, переход почек и семян в состояние покоя, листопад и прорастание семян тесным образом связаны с сезонными изменениями длины дня и температуры.

Наиболее глубокие изменения происходят во время цветения, когда меристема побегов переключается с образования листьев и боковых почек на образование цветков. Значение фотопериода было открыто еще в 1910 году, но впервые было четко описано только в 1920 г Гарнером и Аллардом. Эти авторы показали, что растения табака зацветают лишь после выдерживания на коротком фотопериоде в течение нескольких дней. Когда был исследован и ряд других растений, выяснилось, что некоторым растениям для цветения нужен длинный день (растения длинного дня), а некоторые зацветают, как только созреют, независимо от длины дня (растения, нейтральные в отношении фотопериода). Впоследствии выяснилось, что решающее значение имеет не длина дня, а продолжительность темного периода.

Биологические ритмы. Многие формы поведения животных повторяются с регулярными интервалами и служат одним из проявлений биологических ритмов, или биоритмов. Хорошо известны такие примеры, как периоды ухаживания и гнездования у птиц весной и перелеты определенных видов осенью. Интервалы между периодами активности могут варьировать в пределах от нескольких минут до нескольких лет, в зависимости от характера активности и вида животного. Например, многощетинковый червь пескожил, живущий в норе в илистом или песчаном дне, каждые 6-7 минут совершает движения, связанные с питанием. Этот цикл питания не имеет никаких внешних или внутренних физиологических мотивационных стимулов. По-видимому, он регулируется «биологическими часами» – механизмом, который в данном случае зависит от водителя ритма (пейсмекера), находящегося в глотке, откуда стимулы распространяются вдоль тела червя по брюшной нервной цепочке.

Ритмы, задаваемые внутренними «часами» или водителями ритма, называются эндогенными, в отличие от экзогенных, которые регулируются внешними факторами. Если не считать таких случаев, как цикл питания пескожила, большинство биологических ритмов являются смешанными, т. е. Частично эндогенными и частично экзогенными.

Во многих случаях главным внешним фактором, регулирующим ритмическую активность, служит фотопериод. Это единственный фактор, который может быть надежным показателем времени года, и он используется для установки «часов». Конкретная природа «часов» неизвестна, но нет сомнений, что здесь действует какой-то физиологический механизм, который может включать как нервные, так и эндокринные компоненты. Влияние фотопериода широко исследовалось в связи с поведением млекопитающих, птиц и насекомых. Хотя он, несомненно, играет важную роль в контроле таких видов активности, как подготовка к зимней спячке у млекопитающих, перелеты птиц и диапауза у насекомых, это не единственный внешний фактор, регулирующий биологические ритмы. У некоторых животных существуют лунные ритмы, как, например, у многощетинкового червя палоло или у комара Clunio maritimus.

Поведение многих насекомых, ведущих полностью наземный образ жизни, контролируется, по-видимому, эндогенными ритмами, связанными с чередованием света и темноты. Например, плодовая мушка дрозофила выводится из куколки на рассвете, а тараканы становятся наиболее активными после наступления темноты и перед рассветом. Эти регулярные биологические ритмы с периодом около 24 часов называются циркадианными или околосуточными ритмами.

Предполагают, что циркадианные ритмы имеют многообразное адаптивное значение, специфичное для каждого вида и, в частности, связанное с ориентацией. Такие животные, как рыбы, черепахи, птицы и некоторые насекомые, мигрирующие на большие расстояния, используют в качестве компаса Солнце и звезды. Другие животные (пчелы, муравьи и рачки-бокоплавы) ориентируются по Солнцу при поисках пищи и при возвращении домой. Ориентация по Солнцу или Луне надежна только в том случае, если животное способно каким-то образом определять время, чтобы учитывать суточные перемещения Солнца и Луны. Примером ситуации, когда присущий человеку физиологический циркадианный ритм отклоняется от естественного чередования дня и ночи, может служить «сдвиг фаз», с которым все чаще приходится сталкиваться пассажирам дальних авиалиний.

Ко второй группе можно отнести ритмы, действующие в геологической шкале времени, т. е., на протяжении очень длительных периодов, несоизмеримых с жизнью человека. Долгопериодические изменения влияют на погоду и климат на Земле, на геологические процессы, а через это и на всю среду обитания.

Если рассматривать историю Земли в геологической шкале времени, то можно убедиться, что в далеком прошлом глобальный климат был в среднем на 8-15С теплее, чем сейчас. Большую часть времени полярные районы были свободны ото льда. Эти сравнительно теплые условия время от времени сменялись суровыми эпохами оледенений. Последнее подобное оледенение началось в плейстоцене – около 2 млн. лет назад – и продолжается до сих пор.

С тех пор длительные холодные периоды сменялись кратковременными периодами потепления. Изучение ледников и остающихся после них отложений позволило обнаружить несколько десятков ледниковых периодов. Они повторяются нерегулярно, промежутки между ними колеблются от 40 тыс. до нескольких сотен тысяч лет. Последний ледниковый период был 20 тыс. лет назад. Причины колебаний средней температуры на Земле на такой временной шкале – в изменениях характеристик вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца.

Следующий цикл в геологической истории Земли – инверсии магнитного поля. Период – 0,1-1 млн. лет. Связаны они с асинхронностью вращения внутреннего ядра. Эти смены полярности характеризуются временным исчезновением магнитного поля на период порядка 10 тыс. лет. В эти периоды у Земли исчезает защитная оболочка – магнитосфера. Частицы солнечного ветра и космические лучи могут беспрепятственно бомбардировать верхние слои атмосферы. Из-за этих столкновений образуются «ливни» вторичных частиц. Это приводит к повышению уровня радиации на поверхности Земли (правда, незначительному). Важнее то, что облучение верхней атмосферы космическими частицами уничтожает слой озона, защищающего все на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей. Исследовались ископаемые отложения, в частности ископаемый планктон, найденный в кернах на дне океанов. Было установлено, что вымирание нескольких видов радиолярий происходило именно в периоды смены полярности. Известно также, что около трети всех видов живых организмов вымерли в период, близкий к меловому, когда после очень длительного периода стабильной полярности снова возобновились частые смены полярности геомагнитного поля.

11-летний ритм солнечной активности. Огромную работу по исследованию связей земных процессов с солнечной активностью провел российский ученый А. Л. Чижевский. Ему удалось установить, что от активности Солнца зависит частота несчастных случаев, преступлений, внезапных смертей и целый ряд других явлений: уровень озер, грунтовых вод, сток рек, толщина донных отложений ила, количество льда в полярных морях, повторяемость засух, ураганов, ливней, среднегодовая температура. Он сделал впечатляющий анализ статистики эпидемий и пандемий холеры, тифа, дифтерии и гриппа в прошлом (до появления прививок и эффективных методов лечения) и установил их отчетливую связь с активностью Солнца.

Литература: Гуляев С. А., Жуковский В. М., Комов С. В. Основы естествознания. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор Биология. Т.2, с.245, 303

33. Биологический вид. Определение и основные характеристики. Подходы к классификации.

Вид – осн. структурная единица в системе живых организмов, кач-ный этап их эволюции. Вследствие этого вид – основное таксономическое подразделение в систематике животных, растений и микроорганизмов. У половых, перекрестно оплодотворяющихся организмов, к которым относятся почти все животные, значит-ая часть раст. и ряд м/о, вид – совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и вследствие этого дающих переходные гибридные популяции между местными формами, населяющих определенный ареал (территорию, акваторию), обладающих рядом общих морфо-физиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической (косной) и биотической (живой) средой, отделенных от др. таких же групп особей практически полной нескрещиваемостью в природных условиях. Накопление в конце 17 века сведений о многообразии форм животных и раст. привело к представлению о видах как о вполне реальных группах особей, похожих др. на др. примерно так же, как походят др. на др. члены одной семьи, и отличимых от др. таких же групп особей. Видом считались, например, волк, лисица, ворона, галка, дуб, береза, пшеница, овес и т.п. Возрастающее число описываемых видов потребовало стандартизации их названий и построения иерархич-ой системы видов и более крупных систематич-их единиц. Основополагающая работа в этом направлении была проведена шведским натуралистом Карлом Линнеем, заложившим основы соврем-ой систематики животных и раст. в своем труде «Система природы» (1735). Объединив близкие виды в роды, а сходные роды в отряды и классы, Линней ввел для обозначения видов двойную латинскую номенклатуру (т.н. бинарную номенклатуру): каждый вид обозначался названием рода и следовавшим за ним видовым названием. К концу 18 века система Линнея была принята большинством биологов во всем мире. В первой половине 19 века французский ученый Ж. Кювье разработал понятие типов строения, после чего тип как высший таксон, т.е. высшая систематич-ая категория, был введен в линнеевскую систему. В то же время стали складываться представления об изменении видов в процессе развития живой природы, завершившиеся появлением эволюционной теории Ч. Дарвина, которое показало необходимость при построении естеств-ой филогенетической системы исходить из преемственной генетической связи между формами живых организмов. К концу 19 века накопился большой материал по внутривидовой географической изменчивости и было введено понятие подвидов. Накопление числа описанных видов и подвидов животных, раст. и м/о (к середине 20 века оно превысило 2 млн.) привело, с одной стороны, к дроблению видов и описанию любых локальных форм в качестве видов, с др. стороны, стали укрупнять виды, описывая в кач-ве видов группы или ряды географических рас (подвидов), образующих совокупность явно родственных и обычно связанных др. с др. переходами форм. В рез-те в систематике появились понятия «мелких» видов – жорданонов (по имени франц. ботаника А. Жордана), «больших» видов – линнеонов (по имени Линнея), а среди последних стали различать монотипичные и политипичные виды (последние состоят из ряда подвидов). Классический период в развитии систематики завершила работа русского натуралиста А. П. Семенова-Тян-Шанского, принявшего за основу линнеон и давшего определения различных подвидовых категорий (подвид, морфа, аберрация).

30-е годы 20 века, когда был осуществлен синтез достижений совр-ой генетики с эволюционным учением, стало развиваться учение о микроэволюции как совокупности пусковых механизмов эволюции и видообразования. Это привело к пересмотру основных определений и концепций систематики низших таксонов. В совр-ом определении понятия вида существенное значение имеет практически полная репродуктивная изоляция в природных условиях (некоторые в природе абсолютно изолированные виды в искусственных условиях могут эффективно скрещиваться с др. видами). По территориальным взаимоотношениям виды могут быть аллопатрическими, т.е. занимающими разные неперекрывающиеся ареалы, или симпатрическими, у которых ареалы в большей или меньшей степени перекрываются или даже совпадают. Алло- или симпотричность видов в большинстве случаев связаны с условиями их возникновения и с тем, какая форма изоляции – территориальная или биологическая – играла основную роль в преобразовании данного вида. При детальном изучении почти все виды оказываются политипическими; степень их политипии обычно возрастает с увеличением ареала, а также зависит от разнообразия физико-географических условий в отдельных его частях. Особый интерес представляют т.н. виды-близнецы, морфологически трудно различимые и обычно встречающиеся в смежных перекрывающихся ареалах; такие виды, по-видимому, происходят в рез-те первичного возникновения одной из форм биологической изоляции.

Принципиальные трудности возникают при установлении понятия вида у облигатно агамных (бесполых), партеногенетических и самооплодотворяющихся форм. В этих случаях видом можно условно назвать группы сходных клонов или линий, обладающих большим морфо-физиологическим сходством, занимающих определенный ареал и находящихся в сходных взаимоотношениях со средой обитания. Особенно трудно сравнивать и гомологизировать совр-ые виды с ископаемыми.

34. Биогеографическое районирование земной поверхности.

БГ районирование – это выделение и хар-ка р-нов по составу и соотнесению групп орг-мов.

Энглер (4 царства) и Друде Дилье выд р-ны суши, флористич и фаунистич границы. Районирование: флористич, фаунистич и биотич.

Подходы к флористич районир-ию – разделение на соподчиненные категории, основывается на распростр покрытосем, голосем и споровых раст (зоогеогр районир-ие – позвоночн жив). Границы по б/п. жив будут приближаться к раст, т.к. у них более узкий диапазон пищи и они привязаны к раст. По млекопит-им – оч широкий диапазон. Антропоген воздействие не учит-ся при районировании, хотя они нивелируют границы. Если при биотич районировании границы флорист и фаунистич зон не совпадают, то предпочтение отдают флористич границам.

Террит-ия, в пределах которой флора, фауна или биота в целом однородна, однотипна и имеет свою специфику, т.е. отличается от флоры, фауны и биоты др. террит-ий  зоны. При районировании выделяют единицы разного ранга.

Самая крупная единица – царство, т.е. террит-ия, на которой выд-ся эндемичные сем-ва, роды и виды (таксоны высокого ранга – ранга сем-в). Хар-ные таксоны – те, которые имеют наибольшее число представителей в царстве, они не явл-ся строго эндемичными (америк кактусы – 1 род в Африке). 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 учит-ся роды (редко могут быть и сем-ва). Если кол-во царств достигает 8 (а флористич –6-7 царств), то областей много (29-43).

М/ду царством и областью сущ-ет промежуточная ед-ца - подцарство. Строгих соответствий м/ду климатом и зоной царств нет – внутри одного царства могут быть разные климаты. Образование царств имеет истор причины.

Области делятся на р-ны или провинции (более 150).

Царства:

Дроздов дополнительно выделяет Мадагаскарское (Палеотропическое) и Афро-тропическое.

Закономерность: с севера на юг территории царств уменьшаются, все более раздробленные территории (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 пов-ти земн 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.

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-североамериканская область. 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.

  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 – ј 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.

  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:

  1. Африканское. Масличная пальма, баобаб, род акация – характерные виды, каламус, лианы, ротанги. Растения крайние ксерофиты (вельвичия).

  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.

  4. Паленезийское – территория разбита на мелкие острова, флора молодая, видовой эндемизм 97 %.

  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). Пантропич распространение – одна флора.

25 эндемич сем-в: маркгравиевые (лазающие) – деморфизм листьев, канновые, циклантовые.

Х-ные сем-ва: кактусовые, ароидные, настурциевые, юромелиевые. Древесные представители пасленовых. Х-ны особые роды пальм: хамедорея, сабаль и маурития. Культ раст: 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: отр неполнозубых, ленивцы и муравьеды.

Х-ны: 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 сем-в эндемиков. Для Австралии исходной флорой явилась флора Гондваны. Эндемичн сем-ва: цефолотовые, насекомоядные, растут на торфяных болотах, довицониевые.

Эндемичн родов более 580, некоторые роды из сем-ва протейных.

Х-ные: 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;

35. Соотношение понятий: биоценоз, ландшафт, геокомплекс. Классификация ландшафтов.

Биоценоз – (от греч. bios – жизнь, и koinos – общий), совокупность раст., грибов, животных и м/о, населяющих тот же или иной однородный участок суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями м/д собой и приспособленностью к условиям ОС. Например, биоценоз пруда, биоценоз озера, биоценоз леса.

Биоценоз – комплекс совместно живущих и связанных др. с др. видов. Биоценоз характеризуется общей биомассой, продуктивностью, видовой, морфологической и трофической структурами. Видовая структура – совокупность видов, составляющих биоценоз. Виды, входящие в биоценоз, представлены различным числом особей. Многочисленные виды называются доминирующими. Чаще всего они сильно влияют на условия жизни др. видов (например, ель в еловом лесу). Малочисленные виды – наиболее уязвимая часть биоценоза. С одной стороны, они являются показателями состояния среды и первыми исчезают из биоценоза при антропогенном воздействии, с др. – малочисленные виды служат резервом биоценоза. При изменении условий (например, водного режима) малочисленный вид может стать доминирующим. Т.о., чем больше видов составляют биоценоз, тем выше его устойчивость, т.к. чем больше разнообразие, тем шире возможность адаптации всего биоценоза к изменяющимся условиям среды. Морфологическая структура – пространственное сложение биоценоза. Например, раст. сообщество разделяется на ярусы – горизонтальные слои, в которых расположены раст., имеющие определенную жизненную форму (древесный ярус, кустарниковый, травяной, моховой и т.д.). Соответственно животные также «привязаны» к определенному ярусу. Ярусное строение дает возможность более полно использовать ресурсы среды, тем самым, увеличивая видовое разнообразие и устойчивость всего биоценоза. Трофическая структура – совокупность устойчивых пищевых связей м/д видами этого биоценоза.

Ландшафт – это конкретное понятие. Наименьшая единица ландшафтоведения – ландшафт. Ландшафт – участок поверхности, на протяжении которого в каждый данный момент сохраняется постоянство взаимоотношений между горными породами, организмами, элементами атмосферы и солнечной энергии (Полынский).

Внешнее выражение постоянства взаимодействий – почва, как продукт этого взаимодействия. Почва – критерий для определения площади и границ ландшафта.

Микроландшафт

Фация

Биогеоценоз (Сукачев) – отличается от ландшафта тем, что в биогеоценозе есть биокомпонента.

Самый высокий надландшафтный уровень – биосфера Земли.

Геохимический ландшафт – элементарные ландшафты образуют м/д собой связные ассоциации (высокая водораздельная склоновая поверхность, речная, пойменная – связаны перемещением веществ). Полынский назвал это геохимическим ландшафтом.

Геохимический ландшафт – это парагенетическая ассоциация сопряженных ландшафтов, связанных м/д собой миграцией элементов. При этом решающую роль играет поверхностный сток, подземный сток (Полынский).

Геокомплекс – индивидуальная территориальная единица, обладающая определенной степенью однородности всех или некоторых взаимосвязанных и взаимодействующих геокомпонентов (природных компонентов). Геокомпоненты – это основные составляющие геокомплекса. 6 основных геокомпонентов, каждая из них характеризуется определенным вещественным носителем:

1)литосферные геокомпонент (горные породы) – форма горных пород создает пов-ть Земли (рельеф) – перераспределитель тепла и влаги на Земле. Иногда его рассматривают как самостоятельный геокомпонент (геолого-геоморфологический геокомпонент).

2)атмосферный геокомпонент (атм. воздух), климат, атмосферно-климатический геокомпонент.

3)гидрокомпонент (вода).

4)почвенные геокомпоненты (почва).

5)фитокомпонент (раст.).

6)зоокомпонент (животные).

Фитокомпонент + Зоокомпонент = биокомпонент.

Внутри геокомплекса все биокомпоненты взаимосвязаны и взаимодействуют. Изменение одного геокомпонента ведет к изменению другого.



Человеческое общество по отношению к геокомплексу образует внешнюю среду, находясь внутри него.

Геокомплексы:

Геокомпоненты:

Выделяют несколько типов миграций химических элементов: механическая, физико-химическая, биогенная и техногенная. Для разных элементов главную роль имеет разная миграция (Р – биогенная, Na,Cl – физико-химическая, золото – механическая). Пустыня – механическая, влажные тропики – биогенная.

Выделяются ряды элементарных и геохимических ландшафтов в зависимости от миграций – 3 ряда:

1)абиогенные ландшафты – ведущую роль играет механическая и физико-химическая миграции;

2)биогенный ряд – биогенная миграция (есть и другие);

3)культурный ландшафт – техногенная и социальная миграция.

Биомасса (Б) и ежегодная продукция (ЕП) – важная характеристика ландшафтов. По соотношению м/д собой Б и ЕП делят на 5 основных групп ландшафтов:

Распределение групп ландшафтов определяется климатом (зональность). Геохимические исследования между Б/ЕП привели к выводу, что у разных ландшафтов ЕП = Б в степени k: ЕП=Бk – в разных ландшафтах устойчивая.

k – выделение ландшафтов (типовой коэффициент). В пределах типа коэффициенты очень близкие, тайга – Б и ЕП сильно варьируют, но соотношение (k) очень близкое – это один тип ландшафта (0,54-0,55). Ландшафт широколиственных лесов: k=0,58-0,6, во влажных субтропиках: k=0,64-0,66.

По типовому коэффициенту объединяют ландшафты по типам.

Т.к. тип ландшафта – это очень большая группировка (тайга: северная, средняя, южная) – в пределах типа по соотношению Б и ЕП выделяют семейства: они различны по Б и ЕП, но имеют один и тот же k: сев. тайга – Б=1000 ц/га, ЕП=40 ц/га; сред. тайга – Б=2600 ц/га, ЕП=70 ц/га; юж. тайга – Б=3000 ц/га, ЕП=75 ц/га.

Семейства выделяют по различию (они образуют подзоны в пределах зоны).

В пределах семейства выделяют классы. Классы выделяют по типоморфным элементам – это элементы, которые определяют своеобразие данного ландшафта. Обычно это элементы, имеющие заметный кларк и имеющие возможность мигрировать и накапливаться. В каждом ландшафте может быть один типоморфный элемент, а может быть несколько.

Кислые болота: Н+ и Fe2+; кислый водоем Н+.

Типоморфные элементы определяют здоровье ландшафтов и их населения. В пределах класса ландшафт выделяют роды ландшафтов по особенностям рельефа:



В пределах рода выделяют виды по особенностям состава горных пород. Тайга средняя на четвертичных отложениях – Сургутские ландшафты, Пермские отложения – названия по имени, где впервые описаны. Сухие степи – Сальские степи. Кварцевые пески – Полесье. В результате геохимики: как сказать все о ландшафте? – Формула ландшафта: Н

дефицитные элементы (N, P, K), Ca, Mg (Zn, Cu, Co – микроэлементы)

избыточные элементы

36. Видовое разнообразие биоценоза как показатель состояния ландшафта.

Для характеристики ландшафтов необходимо знать структуру и связи: по степени совершенства связей частей, наиболее несовершенные с расшатанными связями. Связи делят на прямые и обратные (положительные и отрицательные). Прямые: А  В, а В не влияет на А (солнце посылает на Землю энергию, а Земля нет). Обратная: А  В – взаимодействие двух тел (раст. и почвы). Положительная обратная связь – результат процесса А  В усиливает этот процесс и система развивается дальше (озеро  болото). Отрицательная обратная связь – результат первоначального процесса ослабляет действие второго или стабилизирует его (саморегуляция).

Централизованные системы – структурный центр, который играет главную роль в системе (солнце в солнечной системе). Биосистемы в основном централизованные: м.б. полицентричными, двуцентричными и моноцикличными. Почва и раст. на водораздельных участках. Связи между частями ландшафта осуществляются в процессе миграции в-ва, энергии и инфор-ции. Виды инфор-ции отвечают видам миграции. Во всех ландшафтах протекают разные виды миграций (перемещение, накопление, переработка и управление).

Влияние многих случайных процессов в ландшафте носят вероятностный характер (капризы природы). Наименьшая площадь, на которой располагаются все части элементарного ландшафта – площадь выявления. Чем сложнее элементарный ландшафт, чем интенсивнее связи, взаимодействия, чем больше Б (информация) – тем больше площадь выявления. Наименьшие – пустыни, наибольшие – субтропики. Площадь выявления – важная константа.

Мощность элементарного ландшафта – расстояние от верхней границы до нижней. Верхняя граница – в тропосфере (где есть пыль земного происхождения и обитание организмов). Нижняя – горизонт грунтовых вод включительно. Мощность очень сильно колеблется. Мощность влажных тропиков больше, чем в пустынях.

Ландшафт подразделяется на ярусы (по распространению в-в):

1)атмосфера (организмы);

2)почва;

3)кора выветривания;

4)уровень грунтовых вод;

Все эти подразделения обладают своим химическим составом. Растительность (атмосферу) и почвы можно разделить – неоднородность в вертикальном отношении.

37. Биоценоз. Определение, основные характеристики.

Биоценоз – это организованная группа взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущая совместно в одних и тех же условиях среды.

В биоценозе можно выделить автотрофный и гетеротрофный компоненты. Понятие «биоценоз» было предложено немецким зоологом Мебиусом в 1877г. Изучая устричные банки, он пришел к выводу, что каждая из них представляет собой сообщество живых организмов, находящихся в тесной взаимосвязи, которые реагируют на изменения окружающей среды.

Биоценоз не может существовать независимо от среды, поэтому в природе складываются определенные комплексы живых и неживых компонентов, взаимно приспособленных. Пространство, заселенное тем или иным сообществом организмов (биоценоз), с более или менее однородными условиями, называется биотопом.

Основные характеристики биоценоза:

        1. список видов – видовое разнообразие:

При более благоприятных условиях увеличивается разнообразие, но представительство каждого вида уменьшается и наоборот.

        1. обилие вида – число особей вида на единицу площади или объема. Например, шкала Друде (глазомерная оценка), бальная оценка – от полного отсутствия до большого обилия.

    1. постоянство – определяется по встречаемости вида в разных пробах. Если вид встречается более чем в 50% проб  постоянный; если в 25-50% - добавочный вид; менее чем в 25% - случайный. Постоянные виды определяют структуру биоценоза.

    2. Доминирование. Доминантный вид – тот вид, который определяет всю жизнь биоценоза, руководитель. Принцип доминантности сформирован Раменским в геоботанике. Он показал, что существуют виды, определяющие всю жизнь сообщества.

Основа биоценоза – межвидовые связи. Они определяют всю жизнь сообщества, судьбу вида в структуре других видов.

Существует несколько видов межвидовых связей: смотри билеты под номером 10 и 41.

38. Концепция экологической индивидуальности вида и экологической ниши.

Экологическая индивидуальность – это совокупность приспособлений, обеспечивающих виду возможность существовать совместно с другими видами в определенных условиях экотопа и занимать в биоценозах соответствующее место. Концепцию экологической индивидуальности вида предложил Раменский.

Вид независим в системе других видов и взаимоотношения строятся на конкурентной основе. Разные виды по-разному реагируют на одни и те же факторы.

Представление о стратегии вида в биоценозе.

Раменский выделил 3 типа, основываясь на различиях в приспособительной способности видов к совместному произрастанию в фитоценозе:

Однако ценотическое значение растений может изменяться от одного фитоценоза к другому в зависимости от условий произрастания. Позднее Планка развил концепцию r- и k-отбора (или r- и k-стратегии) по принципу использования энергии. Если энергия идет в основном на поддержание массы – k-стратегия, а если на размножение – r-стратегия.

Возможность совместного существования многих видов определяется их экологическим и биологическим своеобразием, а также условиями среды. Каждый вид занимает в ценозе особую, ему свойственную экологическую нишу. Представление об экологической нише ввели в экологию зоологи. Гаузе, в опытах с простейшими наблюдал, что при совместном существовании двух видов в однородной среде численность одного вида возрастала, а другой вид исчезал (принцип конкурентного исключения).

Было сформулировано положение о том, что два вида на одной территории не могут длительное время занимать одну и ту же экологическую нишу.

Под экологической нишей понимают все факторы среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Она определяется морфологической приспособленностью, физиологическими реакциями и поведением вида.

При характеристике экологической ниши дается полное экологическое описание вида (что? где? когда?).

По выражению Одума, экологическая ниша – это «профессия» вида, т.е. та роль, которую играет организм в экосистеме. Выделяют потенциальную экологическую нишу и реализованную.

Потенциальная экологическая ниша – та совокупность условий, где может существовать вид при отсутствии других видов и давлении со стороны. Она определяется устойчивостью организма к ведущим параметрам абиотической среды.

Реализованная экологическая ниша – та ниша, которую вид занимает реально. Когда вид попадает в сообщество, ниша сужается.

Существует 4 типа взаимодействия ниш:

1)ниши не соприкасаются – два вида не связаны напрямую;

2)когда виды немного схожи, число соприкосновений невелико;

3)почти полное перекрывание ниш;

4)одна ниша находится внутри другой.

Экологическая ниша – функциональная роль организма в сообществе и его положение относительно внешних факторов (трофическая ниша, пространственная, гиперпространственная) – как организм реагирует на природную среду, как он ограничен другими видами.

39. Сукцессия. Определение. Основные виды сукцессий. Концепция климаксового состояния экосистемы.

Сообщества непрерывно изменяются. Одни организмы умирают, а на смену им рождаются другие. Энергия и питательные вещества проходят через сообщества нескончаемым потоком. Если сообщество разрушается (при выкорчевке леса, пожаре), восстановление его происходит медленно. Виды, первыми приспособившиеся к нарушенному местообитанию, последовательно замещаются членами первоначальной ассоциации до тех пор, пока сообщество не достигнет своей прежней структуры и состава.

Последовательность изменений, происходящих в нарушенном местообитании, называется сукцессией, а достигаемая, в конечном счете, растительная формация – климаксом. В 1916г. эколог Ф.Клементс сформулировал основные этапы сукцессии.

Характер сообщества изменяется во времени. Участвующие в сукцессии виды сами изменяют среду (затеняя поверхность, внося в почву детрит, изменяя влажность). Эти изменения влекут за собой гибель тех видов, которые их вызывают, и делают среду более подходящей для других видов, вытесняющих первые виды.

В течение сукцессии различные виды растений сменяют друг друга. Различные ряды смены растительности называют сериями.

Экологи разделяют серии на две группы в соответствии с их происхождением:

1)первичная сукцессия – это обоснование и развитие растительных сообществ во вновь образовавшихся местообитаниях, в которых прежде растений не было (на песчаных дюнах, на застывших потоках лавы, породах, обнажившихся в результате эрозии или отступления льдов).

2)вторичная сукцессия – это восстановление естественной растительности в какой-либо местности после серьезного разрушения.

Поверхности ледниковых отложений стабильны, но покрывающие их тонким слоем глинистые почвы бедны питательными веществами, в частности азотом, и растения, заселяющие эти почвы первыми, не имеют никакой защиты от ветра и холода. В таких местах серия состоит из мхов, образующих сплошной ковер и осок, которые сменяются стелющимися и кустарниковыми ивами, зарослями ольхи и ситхинской ели и, наконец, лесом из ели и тсуги. Сукцессия происходит быстро (ольха в течение 10-20 лет, через 100 лет – еловый лес).

Ксерическая сукцессия – это развитие растительности на голых скалах, песках или других отложениях неорганического происхождения. Здесь низкая водоудерживающая способность  на ранних стадиях сукцессии они характеризуются засушливыми условиями.

Гидрическая сукцессия – начинается в открытых водах мелких озер, верховых болот, маршей. Она может быть вызвана любым фактором, снижающим глубину воды и усиливающим аэрацию почвы (естественным дренированием, прогрессирующим высыханием или заполнением осадками). Изменения растительности на болотах иллюстрируют гидрическую сукцессию.

После пожара развитие климаксного сообщества протекает иначе, проходя через промежуточные стадии травянистой растительности и зарослей осины. Если почва сильно обожжена и большая часть перегноя выгорела, то развивается серия, напоминающая ранние стадии сукцессии на обнаженной породе.

Последовательность видов в серии зависит от изменений физической среды, происходящих под действием развивающейся растительности. Многие стадии серии, следующие друг за другом во времени, можно наблюдать вдоль географических градиентов растительности – экоклинов. Временная последовательность первичной сукцессии в определенном месте также следует за возрастающим градиентом доступности влаги. Эта экоклина представляет собой ряд стадий в развитии сообщества, остановившегося на разных точках в виду недостатка влаги.

Считают, что сукцессия ведет к предельному выражению развития растительности – климаксному сообществу. Изучение сукцессий показало, что обнаруживаемые в данной области многочисленные серии, каждая из которых развивается в особых условиях, сложившихся в локальной среде, приходят к одному и тому же климаксному сообществу. В 1916 Клементс создал концепцию зрелого сообщества как некой естественной единицы и даже замкнутой системы.

После установления открытости сообществ, состав которых непрерывно изменяется в соответствии с градиентами условий среды, от этой концепции отказались.

Место, занимаемое данным видом в серии, определяется двумя факторами:

1)скоростью, с которой вид заселяет вновь образовавшееся или разрушенное местообитание;

2)изменениями, происходящими в среде во время сукцессии.

Некоторые виды медленно расселяются или медленно растут после того, как обосновались,  становятся доминирующими на поздних стадиях смены ассоциаций в данной серии. Быстрорастущие растения, производящие множество мелких семян, которые разносятся на большие расстояния, обладают изначальным преимуществом над медленно расселяющимися видами и доминируют на ранних стадиях серии. Изменения, создаваемые в среде первыми колонистами, благоприятствуют вторжению в данное сообщество видов, обладающих высокой способностью к конкуренции.

По мере созревания сообщества развивающаяся растительность защищает поверхностные слои почвы от высыхания, что дает возможность проникнуть в него видам, не обладающим засухоустойчивостью. Непрерывные изменения физической среды способствуют замещению одних видов другими по мере прохождения серии через разные стадии.

Сукцессия продолжается до тех пор, пока добавление к серии новых видов и исключение видов, поселившихся в данном месте ранее, уже не вызывает изменений среды развивающегося сообщества. Условия света, температуры, влажности и – для первых стадий – питательных веществ почвы быстро изменяются с развитием различных форм роста. На заброшенном поле смена травянистой растительности кустарниками, а затем деревьями сопровождается соответствующими изменениями физической среды. После того как растительность достигает самой высокой формы роста, какую может поддерживать среда, изменение окружающих условий замедляется. Окончательные размеры биомассы климаксного сообщества ограничены климатом независимо от событий, происходивших в течение сукцессии. После развития лесной растительности включение в сообщество новых видов деревьев если и изменяет условия влажности почвы и интенсивности света, то в очень незначительной степени. На этой стадии сукцессия достигает климакса – сообщество пришло в равновесие со своей физической средой. После того как какая-либо серия дойдет до климаксной формы роста, в ее видовом составе еще происходят небольшие изменения.

Идеи Клементса о том, что для каждой области характерен лишь один истинный климакс (моноклимаксная теория), вынудила ботаников создать иерархию серий, которые назывались – суб-, пре- и постклимакс: поликлимаксная теория. Уиттэкер предложил более широкую теорию мозаичного климакса – существует региональная мозаика открытых климаксных сообществ, состав которых в каждой данной местности зависит от особых условий среды в ней.

Климаксное сообщество определяется многими факторами (питательные вещества, влажность, угол наклона, экспозиция и многое другое).

Существуют переходящие климаксы, простейшим примером которых может служить развитие сообществ животных и растений во временных водоемах, в мертвых организмах.

В простых сообществах особенности циклов развития нескольких доминирующих видов могут привести к возникновению циклического климакса. Пусть вид А может прорастать только под сенью вида В, а вид В – только под видом С, а С – только под видом А  регулярный цикл доминирования видов А, С, В, А, С, В, А, С, В… - продолжительность каждой стадии будет определяться продолжительностью жизни соответствующего доминирующего вида.

40. Экологическая классификация живых организмов.

Исследователи растений первые обратили внимание на зависимость разнообразия внешних форм растительных организмов от условий среды. Для обозначения этих форм был предложен термин жизненная форма. Для животных организмов он стал применяться только в ХХ веке, и чаще используется синоним – биоморфа. У человека выделение жизненных форм началось только в конце ХХ в. Они известны как адаптивные типы.

Под жизненной формой следует понимать группу организмов, морфофизиологический облик которых отражает приспособленность к конкретным условиям окружающей среды.

Жизненная форма выступает как основа экологических классификаций живых организмов. При этом организмы не обязательно должны принадлежать одному виду. Например, кактусы и некоторые молочаи образуют одну жизненную форму стеблевых суккулентов. В то же время организмы одного вида в разных условиях могут входить в разные жизненные формы. Например, дуб, ель, можжевельник в лесной зоне – это высокоствольные деревья, а на границах ареала (высокие широты и высотные границы) – это кустарник, стланник. Наиболее распространена классификация жизненных форм растений, предложенная К. Раункиером (1905-1907). Она основана на положении почек возобновления по отношению к поверхности почвы:

Жизненные формы

Положение почек возобновления или верхушечных точек роста

Фанерофиты

На высоко поднятых побегах

Хамефиты

На приземных побегах или на приземных частях побегов

Гемикриптофиты

Непосредственно под поверхностью почвы

Криптофиты

В почве или воде

Терофиты

Растения-однолетники, завершающие жизненный цикл в течение одного сезона. К этой группе относятся и озимые – дающие всходы осенью, а цветущие и отмирающие весной следующего года


При решении конкретных экологических проблем могут быть использованы (или разработаны вновь) классификации жизненных форм, основанные на критериях, связанных как с воздействием внешней среды, так и особенностями проявления функций самого организма.

По отношению к различным воздействиям внешней среды выделяют:

По проявлению функций самого организма жизненные формы могут быть классифицированы:

По отношению к экологическим факторам можно выделить эврибионтные виды (с широким пределом выносливости) и стенобионтные (с узким).
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


30. Основная функция живого вещества и ее проявления
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации