Материал: Закономерности географического распространения живых организмов по поверхности суши

Закономерности географического распространения живых организмов по поверхности суши

Введение

флористический фаунистический царство

Своеобразие планеты Земля подчеркивается наличием на ней жизни, образующей особую оболочку ‒ биосферу. Живое вещество играет важную роль в регулировании как физико-географических, так и социально-экономических процессов. Поэтому растения и животные как элементы природных систем, так или иначе, рассматриваются географами. Однако в семействе географических наук только биогеография имеет непосредственным объектом своего изучения жизнь на Земле ‒ растительность и животный мир как компоненты ландшафтов.

Актуальность данной темы обусловлена тем, что любая географическая территория имеет свой набор фауны и флоры. Ведущим компонентом является флора, которую слагают все растительные сообщества. Фауна является ведомым компонентом, так как флора обеспечивает ее кормом и убежищем.

Фауна формируется в результате совместного действия 3 основных факторов:

‒ эволюция;

‒ миграция;

‒ вымирание.

Мигрирующие организмы могут оказаться в географической изоляции, которая приведет к формированию фаун и флор, включая определенное число эндемичных видов.

Медленная миграция, как правило, сопровождается эволюционным процессом. Эволюция так же не бывает без миграции. Медленный и постепенный процесс вымирать может принимать катастрофический характер вследствие резких изменений физико-географических условий, приводя к уничтожению фаун и флор.

В процессе распространения организмов важную роль сыграли палеографические факторы. Это, прежде всего, размер и морфология суши и моря, которые определялись тектонической эволюцией Земли. В этом плане интересны гипотезы современного распределения.

Согласно гипотезе относительного постоянства расположения материков и океанов в геологической истории Земли изменяются только уровень Мирового океана, за которым следуют трансгрессии и регрессии. Соответственно, флора и фауна оставляют затапливаемые низменности и занимают их вновь после осушения. Однако, данная гипотеза не объясняет причины вертикального движения материков и изменения уровня Мирового океана.

В результате гипотезы пендуляций перемещение биоты является результатом изменения местоположения полюсов оси вращения Земли. Она предполагает существование в геологическом прошлом современной зональности климата. Смещение природных зон и сопровождается перемещением природных зон.

Гипотеза «мостов суши» объясняет сходство флор и фаун различных континентов, наличием сухопутных переходов между ними. Так, сходство болот Северной Америки и Евразии является следствием миграции растений и животных по Беренгии, расположенных в северной части Тихого океана или существованием северной Атлантиды. Некоторое родство биот Южной Америки и Африки ‒ наличием между ними Южной Атлантиды, а Африки, Южной Азии и Австралии ‒ наличием материка Лемурия. Таким образом, изучение флоры и фауны суши является актуальной для исследователей. Именно эти обстоятельства предопределили выбор темы, постановку цели, задач и основные направления данной курсовой работы.

Цель данной курсовой работы - дать представление о закономерностях географического распространения живых организмов по поверхности суши.

Для достижения цели были поставлены задачи:

‒ рассмотреть важнейшие методы флористических и фаунистических исследований;

‒ определить общие закономерности изменения видового разнообразия;

‒ рассмотреть понятие эндемизм и центры систематического разнообразия;

‒ изучить систему районирования флоры и фауны;

‒ дать краткую характеристику флористических и фаунистических царств и областей.

1. Важнейшие методы флористических и фаунистических исследований

Ареал ‒ важнейшая географическая характеристика биологического вида. Формирование ареалов осуществляется в результате взаимодействия процессов эволюции живых организмов и условий среды их обитания, под контролем которых в значительной степени находятся возможности расселения вновь возникающих таксонов.

Картографирование является одним из основных методов изучения ареалов. Представление об ареале, сравнение ареалов нескольких видов становится возможным только после их картографического изображения. Одним из наиболее распространенных методов картографирования ареала является фиксация на карте всех пунктов местонахождения вида на контурной карте (рисунок 1). Разными условными знаками могут быть выделены местонахождения, известные по литературным данным, материалов гербарных сборов и зоологических коллекций, по новым находкам, что позволяет судить, меняются ли площадь и форма ареала со временем.

Рисунок 1. Ареал русской выхухоли [1]

Отдельные местонахождения вида иногда могут быть настолько удалены от основной части ареала, что их присоединение к области широкого распространения может быть неправомочно. Такие изолированные пункты представляют собой периферические форпосты или островные местонахождения (рисунок 2).

Используя контурный метод, крайние, т.е. расположенные на границах ареала, пункты местонахождения могут быть соединены сплошной линией, придавая изображению ареала замкнутую форму.

1 ‒ основное распространение; 2 ‒ удаленные местонахождения за пределами основного распространения

Рисунок 2. Распространение вереска в Европе [2]

В последнее время часто применяется сеточный метод, который называют еще растровым или методом формальных квадратов. При этом пользуются контурной картой, поле которой разбито на квадраты на квадраты со стороной 1, 10, 100 км². Квадратом может служить и поле градусной сетки со стороной 1/4, 1/16 градуса и т.д. Если в пределах квадрата обнаружены особи изучаемого вида, он затушевывается или обозначается условным знаком, прочие квадраты остаются без обозначений (рисунок 3).

Анализ ареала на разных уровнях дает возможность выявить связь с определенными условиями среды, объяснить причины ело локального распределения. Часть ареала, в которой вид занимает широкий набор местообитаний и характеризуется массовым произрастанием (у растений) или высокой численностью (у животных), может быть выделена как ценоареал.

Рисунок 3. Ареал беркута [3]

Методы исследований могут, во-первых, заключаться в изучении данных о геологическом прошлом Земли и, во-вторых, в анализе современного распространения таксономических единиц [4].

Палеонтология и палеоботаника могут найти прямые свидетельства возраста видов и их распространения в прошлом. Стоит отметить, что имеются большие пробелы в возможностях этого метода. Такие группы видов, как черви, не поддаются фоссилизации. Другое обстоятельство заключается в том, что мы судим об ископаемых формах только по морфологическим чертам тех частей организма, которые могут быть законсервированы нами; поэтому палеонтологическое понятие вида не может не отличаться от биологического, применяемого к современным формам.

Палинология, наука о пыльце и ее использовании, в большей степени содействовала палеоботаническому изучению верхнетретичного и четвертичного периодов.

Переносящаяся в атмосфере пыльца может оседать на поверхностях, благоприятных для ее фоссилизации при быстром погребении в условиях, способствующих ее сохранению. Подобными свойствами обладают торфяники, днища озер и некоторые виды почв.

Палеогеография призвана воссоздать характер поверхности земного шара в далеком прошлом, распределение суши и моря, рельеф. С помощью этой науки мы можем узнать, каковы были возможности миграции морских и наземных видов в различные геологические эпохи.

Палеоклиматология, или изучение древнего климата, также необходима для понимания современного распространения организмов. Климатические реконструкции основываются, как и в случае с палеогеографией, на изучении флоры и фауны в древности, что не очень надежно.

Для географических сопоставлений одним из основных показателей является богатство, видовая насыщенность территории. Используется и показатель отношения числа видов к числу родов и семейств.

Систематическая структура сообществ, помимо показателей общей насыщенности данного сообщества видами и другими таксонами, включает количественные характеристики обилия видов и систематических групп [5].

. Общие закономерности изменения видового разнообразия по важнейшим градиентам среды

Видовое разнообразие - очень важное свойство экосистем. С ним связана устойчивость систем к неблагоприятным факторам среды. Разнообразие обеспечивает как бы подстраховку, дублирование устойчивости. Вид, который присутствует в числе единичных экземпляров, при неблагоприятных условиях для широко представленного вида, в том числе и доминантного, может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое.

Видовую структуру обычно используют для оценки условий местопроизрастания по растениям-индикаторам. Так, для лесной зоны кислица указывает на условия увлажнения, близкие к оптимальным, и значительное богатство почв питательными минеральными веществами; черника ‒ на несколько избыточное увлажнение и некоторый дефицит элементов минерального питания; брусника ‒ на дефицит увлажнения и почвенного плодородия; мхи (кукушкин лен и особенно сфагнум) - на чрезмерно избыточное увлажнение, дефицит минеральных веществ, недостаток кислорода для дыхания корней и наличие процессов торфообразования. Наряду с индикаторами меняется состав и других видов, произрастающих под пологом эдификаторов [6].

Термин «биоразнообразие» ассоциируется главным образом с разнообразием живых организмов, имея в виду всю полноту различных видов животных, растений, грибов, лишайников и микробов. Особое значение имеют таксономически изолированные древние виды, поскольку они сильно отличаются от других видов и поэтому уникальны по своей генетической структуре. Часто эти виды являются эндемичными, то есть свойственными одной конкретной местности.

Видовой состав данной экосистемы есть результат длительной эволюции. Каждый вид адаптировался к своей экологической нише, характеризуемой определенными чертами (например, диапазоном температур, особенности пищи или интенсивность света), что позволяет разным видам размножаться и на одном и том же участке поддерживать численность своих популяций.

Обитая в экосистеме, виды взаимодействуют с окружающей средой и при этом выполняют определенные функции (повышают прозрачность воды, способствуя росту растений, предотвращают смыв отложений). В природе такие взаимодействия и, следовательно, вся система сбалансированы. Утрата одного вида не проходит бесследно для других видов и даже может привести всю систему к дисбалансу.

В результате такого дисбаланса, некоторые функции системы могут осуществляться намного хуже или даже прекратить осуществляться совсем.

Любые виды, которые займут опустевшую нишу исчезнувшего вида, скорее всего не возьмут на себя выполнение всех его функций. Когда виды исчезают из природы полностью, их функции в глобальной биосфере также утрачиваются навсегда.

Распространение растений и животных на Земле не является равномерным. Наиболее плотно заселен приповерхностных слой - место столкновения литосферы, гидросферы и атмосферы. Это поверхность суши и почва, поверхностный слой вод Мирового океана и толща воды к глубинам, на который проникает солнечный луч.

В зависимости от климата виды растений и животных изменяются в направлении от экватора к полюсам и от побережья материка или океана. В горах видовой состав растений и животных изменяется с высотой.

На суше общая масса живых организмов в целом увеличивается от полюсов к экватору. В этом самом направлении растет и многообразие видов растений и животных. Это представлено тем, что характер растительности на суходоле в первую очередь зависит от климатических условий - теплового режима, увлажнения, освещенности. В холодном тепловом поясе очень бедная растительность, которая представлена лишайниками, мхами, карликовыми деревьями.

В северной части умеренного пояса при достаточном количестве тепла и большом увлажнении распространены огромные площади, покрытые хвойными и широколиственными лесами. На юге этого теплового пояса в центральных частях материков, где недостаточное увлажнение, распространена травяная растительность степей, полупустыни и пустыни.

В экваториальной части жаркого пояса распространены влажные экваториальные леса. Они отличаются от лесов тайги большой разнообразностью растительного и животного мира. Это предопределяется достатком солнечного света, тепла и влаги в сравнении с умеренным поясом.

Животный мир имеет такое же зональное распространение.

Видовое разнообразие сообщества подчиняется ряду закономерностей. Знакомство с ними позволяет оценить роль видового разнообразия в функционировании экосистем [5, 7, 13].

Любое сообщество состоит из большого числа редких видов и немногих видов с высокой численностью. Видовое разнообразие биотического сообщества зависит в основном от присутствия редких и случайных видов, представленных небольшим числом особей. Зависимость между числом видов и их численностью, т.е. числом особей одного вида, описывается вогнутой кривой. Обычно в состав сообщества входит несколько видов с высокой численностью и множество редких видов, т.е. видов с небольшой численностью. Первые называются видами-доминантами; они занимают в экосистеме главенствующее положение и оказывают на свойства экосистемы определяющее влияние, в связи с чем их еще называют средообразующими видами. Вторые не играют заметной роли, встречаются редко, но зато таких видов много, и именно они определяют видовое разнообразие экосистемы, от которого, в свою очередь, зависят многие ее свойства.

Более продуктивная среда способна обеспечить совместное существование большего числа видов. Существенное влияние на увеличение числа видов в сообществе оказывает продуктивность среды. В тех местообитаниях, где пищи мало, животные не могут игнорировать различные типы жертвы; там же, где ее много, они могут быть более прихотливыми и имеют возможность ограничить свой рацион только наилучшими пищевыми объектами. Следовательно, в более продуктивных местообитаниях, т.е. там, где «плотность пищи» высока, выбор шире и поэтому возможность для специализации больше, чем в менее продуктивных средах. Поскольку каждый вид использует только часть общего количества ресурсов, одинаковый диапазон доступных ресурсов в более продуктивной среде дает возможность существовать большему числу видов.

Наиболее богатые видами сообщества более устойчивы. Сложность организации экосистемы обусловлена количеством видов живых организмов, т.е. их разнообразием. Чем больше видов животных и растений в сообществе, тем сложнее и многообразнее связь между ними. Большое видовое разнообразие сообществ означает более длинные пищевые цепи, большее число контактов между особями, более активное взаимодействие между ними, такое как хищничество, паразитизм, симбиоз и др.

Под влиянием стресса, т.е. сильного неблагоприятного внешнего воздействия, в экосистеме уменьшается количество редких видов и возрастает численность видов, устойчивых к стрессу. Кривая зависимости между числом видов и числом особей, принадлежащих одному виду, выравнивается. В итоге для экосистем, испытавших стресс, характерна бедность видового состава. В качестве стресса может выступать любое сильное нарушение среды, в том числе и ее загрязнение. В загрязненных экосистемах видовое разнообразие всегда ниже, чем в ненарушенных. Отсюда следует, что изменение уровня разнообразия видов в экосистеме может служить индикатором загрязнения среды. В результате нефтяного загрязнения реки изменяется характерное для нее число разных видов и нарушается их соотношение. Если нефтяное загрязнение реки незначительно, то в зарослях высших водных растений встречается не менее четырех видов насекомых.