WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

«МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ БЗ.Б.4 Биоразнообразие Направление подготовки: «Экология и ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ

ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

БЗ.Б.4 Биоразнообразие

Направление подготовки: «Экология и природопользование»

Профиль подготовки: экология Классификация (степень) выпускника: бакалавр Нормативный срок обучения: 4 года Форма обучения: очная

СОДЕРЖАНИЕ

1. Конспект лекций……………………………………………………….………….….3

1.1 Лекция № 1 Введение в дисциплину биоразнообразие …...………………...…….3

1.2 Лекция № 2 Уровни биоразнообразия ………………................………………...…10

1.3 Лекция №3 Таксономическое разнообразие

1.4 Лекция №4 География биоразнообразия (Часть 1)

1.5 Лекция №5 География биоразнообразнообразия (Часть 2)

1.6 Лекция №6 Измерение и оценка биологического разнообразия

1.7 Лекция №7 Природопользование и биологическое разнообразие

1.8 Лекция №8 Техногенные катастрофы – угроза биоразнообразию

1.9 Лекция №9 Мониторинг биоразнообразия

2. Методические указания по проведению семинарских занятий……………......41



2.1 Семинарское занятие № С-1 Введение в дисциплину биоразнообразие...........41

2.2 Семинарское занятие № С-2 Уровни биоразнообразия

2.3 Семинарское занятие № С-3 Таксономическое разнообразие

2.4 Семинарское занятие № С-4 География биоразнообразия (Часть 1)

2.5 Семинарское занятие № С-5 География биоразнообразия (Часть 2)

2.6 Семинарское занятие № С-6: География биоразнообразия

2.7 Семинарское занятие № С-7 Измерение и оценка биологического разнообразия

2.8 Семинарское занятие № С-8 Природопользование и биологическое разнообразие

2.9 Семинарское занятие № С-9 Всемирная стратегия сохранения биологического разнообразия

1. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Лекция № 1.

Тема: Введение в дисциплину биоразнообразие.

2. Вопросы лекции

1. Понятие биоразнообразия.

2. История развития научных взглядов.

3. Программы «Биологическое разнообразие» и «Диверситас».

3. Краткое содержание вопросов:

1. Понятие биоразнообразия.

Биоразнообра4зие (биологи4ческое разнообра4зие) — разнообразие жизни во всех её проявлениях, а также показатель сложности биологической системы, разнокачественности её компонентов. Также под биоразнообразием понимают разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие (разнообразие генов и их вариантов — аллелей), видовое разнообразие (разнообразие видов в экосистемах) и, наконец, экосистемное разнообразие, то есть разнообразие самих экосистем.

Основные научные концепции биоразнообразия были сформулированы лишь в середине ХХ века, что напрямую связано с развитием количественных методов в биологии.

2. История развития научных взглядов.

мнение[3], Происхождение термина спорно. Есть что «биоразнообразие»

словосочетание «биологическое разнообразие» впервые применил Г. Бэйтс в 1892 г.[4]. С другой стороны утверждают[5], что термин «BioDiversity» впервые введён В. Розеном в 1968 году на национальном форуме «Стратегия США в отношении биологического разнообразия», причём «неологизм появился как сокращённый вариант „биологическое разнообразие“, исходно используемого лишь для описания числа видов».

По причине того, что область биологии, изучающая причины биоразнообразия, ещё не сложилась, в этой области наблюдается большое число теорий и отдельных гипотез (более 120) [10].

Наиболее полный обзор теорий, претендующих на объяснение закономерностей изменения биоразнообразия, был представлен известным биологомтеоретиком Брайаном МакГиллом[11]:

Теория континуума (continuum Возникла на основе theory).

• идей Р. Х. Уиттекера по градиентному анализу.

Нейтральная теория (neutral theory). Основные идеи изложены Стивеном • Хаблом в работе The Unified Neutral Theory of Biodiversity and Biogeography и представляют собой адаптацию идей нейтральной теории молекулярной эволюции Мотоо Кимуры применительно к экологии.

Теория метапопуляций (metapopulation). Возникла на основе идей о • метапопуляциях («пространственных пятнах популяции») в ландшафтной экологии и связанных с ними эффектах.

Фрактальная теория (fractal). Идеи об определении отношения типа видыплощадь (SAR) на основе фрактальных закономерностей.

Агрегированное пуассоновское распределение (clustered poisson). «Описание •

–  –  –

проникновения в биологию методов теории информации, а также общесистемных формальных теорий.

3. Программы «Биологическое разнообразие» и «Диверситас».

Понятие «биоразнообразия» вошло в широкий оборот только в 1972 году на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде, где экологи сумели убедить политических лидеров стран мирового сообщества в том, что охрана живой природы должна стать приоритетной при любой деятельности человека на Земле.

Научную разработку программы осуществлял Международный союз биологических наук, создавший для этого в 1982 году на Генеральной ассамблее в Канаде специальную рабочую группу. Активное участие в формировании программы исследований и первых организационных мероприятий принял академик М.С. Гиляров, ставший одним из «отцов-основателей» этого крупнейшего международного проекта.

Работа по изучению биоразнообразия велась союзом с 1991 по 1997 год в два трехлетних этапа: с 1991 по 1994 год – первый, предварительные итоги которого проведены в Париже в 1994 году, и второй, заключительный, с 1995 по 1997 год. Итоги второго этапа, как и программы в целом, подведены в ноябре 1997 года на 26-й сессии Генеральной ассамблеи Международного союза биологических наук в Тайбее. Но исследования биоразнообразия в других организационных формах продолжаются по более частным программам, таким как Биономенклатура, Виды-2000 – (индексация известных в мире видов), Биоэтика, Систематика-2000 и др. Биоразнообразие остается одним из трех главных приоритетов исследований как в биологии, наряду с биотехнологией и устойчивой агрикультурой, так и в биогеографии. С 1992 по 1997 год в мире велись региональные исследования, в России с 1994 по 2001 год – в рамках Государственной научно-технической программы России «Биологическое разнообразие».

Следует отметить большое значение принятия «Международной конвенции о биологическом разнообразии» на Конференции ООН по окружающей среде в Рио-деЖанейро в 1992 году. Разработке и принятию Международной конвенции по биоразнообразию предшествовала активная деятельность многих организаций.

В 1975 году вступила в силу Конвенция по международной торговле видами мировой флоры и фауны, находящимися под угрозой исчезновения. Конвенция запрещает или регулирует торговлю 20 000 видов, находящихся под угрозой исчезновения;

В 1980 году UNEP, IUCN (Международный союз охраны природы и природных ресурсов) и WWF (Всемирный фонд дикой природы) опубликовали Всемирную стратегию охраны живой природы. Более 50 стран мира использовали ее для разработки национальных стратегий охраны живых организмов;

В 1983 году вступила в действие Конвенция по сохранению мигрирующих видов диких животных;

Создан Всемирный центр охраны и мониторинга (WCMC), целью которого является оценка распределения и обилия видов на планете, подготовка специалистов в области мониторинга биоразнообразия;

UNEP и IUCN разработали и приступили к реализации совместных планов мероприятий по сохранению африканских и индийских слонов и носорогов, приматов, кошачьих и белых медведей.

Международный Совет по генным ресурсам растений (IBPGR) в 30 странах мира организовал сеть банков генов, располагающих 40 основными мировыми коллекциями.

Более 500 000 видов растений из 100 стран были собраны, оценены и размещены в хранилищах;

Международный переговорный комитет, учрежденный руководящим советом UNEP, при участии многих международных организаций подготовил Конвенцию по биологическому разнообразию. В июне 1992 года во время Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро она была подписана представителями большинства стран, включая Российскую Федерацию. Главная цель подписанного документа – сохранение биологического разнообразия и обеспечение тем самым нужд человечества;





В 1992 году разработана Глобальная стратегия биоразнообразия, целью которой стала ликвидация условий исчезновения видов.

К настоящему времени конвенцию о биологическом «Международной разнообразии» подписали представители 180 стран, в том числе и России [1995], взявшей на себя ответственность за сохранение живой природы 1/7 части суши нашей планеты.

Международная программа исследования биоразнообразия включает три основных уровня: генетический, таксономический и экологический (сообщества и экосистемы) Международный союз биологических наук выступил инициатором разработки программы исследований биологического разнообразия по предложению Национального комитета биологов США с привлечением большого числа стран и научных коллективов, поскольку эта программа, как и одновременно разрабатываемая изучения геосфернобиосферных исследований, исходит из факта изменений, охватывающих всю планету и требующих широкого международного сотрудничества. Кризис биологического разнообразия кроется в потенциальной утрате возобновляемых природных ресурсов и в контроле за их использованием. По мере истощения природных ресурсов в Европе долгое время оставалась надежда и уверенность в том, что в странах Азии, Африки и Латинской Америки они практически бесконечны. Однако за последние десятилетия именно в этих регионах произошло наиболее резкое сокращение площади лесов и утрата других естественных экосистем. В резолюции, принятой на 23-й Генеральной ассамблее Международного союза биологических наук, указано на необходимость изучения роли биоты в регуляции жизненно важных процессов, многообразии жизненных форм, видов, сообществ и их роли в функционировании экосистем и в глобальных процессах. Тогда же Союз приступил к разработке программы исследований биоразнообразия. На 24-й Генеральной ассамблее Международного союза биологических наук (Амстердам, сентябрь 1991) при поддержке СКОПЕ и ЮНЕСКО было принято решение приступить к разработке международной программы для изучения биологического разнообразия «Диверситас».

В первоначальном варианте эта программа включала четыре основных направления:

1) функционирование экосистем и поддержание биоразнообразия;

2) происхождение, сохранение и потери биоразнообразия;

3) инвентаризация и мониторинг биоразнообразия;

4) сохранение генетического разнообразия диких предков культурных растений и одомашненных животных.

Позже программа была дополнена еще тремя направлениями: морское биоразнообразие, разнообразие микроорганизмов и роль человека в изменениях биоразнообразия. К настоящему времени в рамках программы «Диверситас» сложилось несколько основных направлений, сфокусированных на ключевых областях изучения биоразнообразия, и пять целевых междисциплинарных направлений.

1. Функционирование экосистем и поддержание биоразнообразия. Исследования в рамках этого направления позволят ответить на вопросы: как стабильность экосистем и их способность к восстановлению зависят от разнообразия видов? как глобальные изменения климата, землепользования, обилия чужеродных видов влияют на функционирование экосистем? какую роль играет биоразнообразие (от генетического и видового до ландшафтного уровня) в экосистемных процессах продуктивности, (изменения обеспечение преобразования и круговорота питательных веществ)? Будет получена количественная оценка роли экосистем в поддержании качества и количества водных ресурсов, плодородия почв и качества атмосферного воздуха на должном уровне, а также оценка воздействия глобальных изменений окружающей среды на их функционирование.

2. Происхождение, сохранение и изменения биоразнообразия. Особое внимание уделяется изучению реакции видов на изменения среды обитания с учетом различных факторов, включая генетические и физиологические свойства видов, межвидовые отношения и популяционные характеристики, свойственные различным историческим эпохам. Выяснение популяционных и генетических процессов, обеспечивающих процессы видообразования и видового угасания и ведущих к увеличению и утрате мирового биотического богатства, позволит выработать эффективную стратегию по поддержанию оптимального уровня биоразнообразия.

3. Систематика: инвентаризация и классификация биоразнообразия. Цель этого направления – оценка современного биоразнообразия. Необходимо установить четкие приоритеты для проведения систематической инвентаризации видов анализа и синтеза информации, отражающей различные аспекты истории развития жизни на Земле, и создать такую систему организации работ, которая будет гарантировать качественность собранных данных и их доступность. Полученная информация послужит базой для построения прогнозов и создания программ по улучшению системы образования.

4. Мониторинг биоразнообразия. Для принятия обоснованных решений по управлению биоразнообразием, направленных на смягчение последствий его изменений, требуется обладать оперативными данными о том, где и с какой скоростью изменяется биоразнообразие. В рамках данного направления будут разработаны эффективные и стандартные методы мониторинга и определены приоритеты, которые будут обеспечивать накопление данных, необходимых для понимания современного и будущего статуса разнообразия, в нужном объеме. Будут созданы надежные системы мониторинга и прогнозирования изменений биоразнообразия в разных частях планеты.

Охрана, восстановление и устойчивое использование биоразнообразия.

5.

Сохранение биологического разнообразия и устойчивое использование его компонентов определяют поддержание глобальной стабильности. Исследования, проводимые в данном направлении, позволят лучше понять, как и под воздействием каких факторов изменяется биоразнообразие. Полученные результаты будут влиять на принятие соответствующих мер по охране биоразнообразия, в том числе и на глобальном уровне. Специальные усилия будут сосредоточены на сохранении генетического разнообразия растений, окультуренных человеком, и животных, предки которых одомашнены. Будут разработаны и претворены в жизнь стратегии по восстановлению нарушенных экосистем, собран материал по демографическим и генетическим изменениям в популяциях живых организмов, которые происходят в процессе их восстановления.

6. Биоразнообразие почв и донных отложений. Биота почв и донных отложений изучена недостаточно, хотя ее важная роль в основных экосистемных процессах, включая контроль круговорота веществ, поддержание плодородия почв и влияние на состав «парниковых» газов, не вызывает сомнения. В настоящее время необходимо систематизировать накопленную информацию по отдельным видам организмов, а также определить, какие сочетания видов и структура их сообществ влияют на функционирование экосистем. Исследования будут нацелены на понимание биологических основ поддержания продуктивности почв и донных отложений, будут составлены базы данных, разработаны стандартные методы оценки и мониторинга разнообразия почв и донных отложений и проведены эксперименты для того, чтобы оценить роль различных видов, обитающих в почвах и донных отложениях, в функционировании экосистем.

7. Морское биоразнообразие. В задачи направления входит сбор информации о том, как деятельность человека влияет на биоразнообразие океанов и прибрежных зон. Для сохранения морских экосистем требуется расширить применение моделирования процессов, контролирующих биологическое разнообразие в морях и океанах. Огромные размеры морского царства, его относительная недоступность, активные процессы по смешиванию, рассеиванию и переносу водных масс и их обитателей обусловливают сложность исследования морских сообществ. Разнообразие живых организмов в морских экосистемах огромно, но мало изучено, и поэтому процессы утраты биоразнообразия не всегда понятны и не всегда правильно оцениваются. Необходимо понять, как морское биоразнообразие изменяется под воздействием рыбного промысла, эвтрофикации, физического изменения местообитаний, внедрения чужеродных видов и других форм воздействия человека. Будут созданы и развиты информационные сети для большого числа заинтересованных учреждений и организаций.

8. Биоразнообразие микроорганизмов. Микроорганизмы представляют огромное генетическое разнообразие и играют уникальную роль в экосистемах как основные компоненты пищевых цепей и биогеохимических циклов. Пока описано менее 5% существующих микроорганизмов. Будут развиваться новые методы и технологии исследования микроорганизмов, информационные базы данных по микробиологическому разнообразию.

9. Пресноводное биоразнообразие. Это направление включает исследования самых разных организмов от микроскопических бактерий до крупных птиц и млекопитающих, их структурно-функциональных связей, особенностей и процессов, определяющих потери биоразнообразия в пресноводных экосистемах. Будут проведены исследования влияния деятельности человека и глобальных изменений окружающей среды на биоразнообразие пресноводных экосистем, и на их основе будет уточнена роль этих экосистем для человечества.

10. Роль человека в управлении биоразнообразием. Многие действия, направленные на качество жизни (производство пищи и волокон, строительство и производство различных потребительских товаров, организация мест отдыха), имели негативные последствия для глобального биоразнообразия. В настоящее время человечество играет ключевую роль в изменении экосистемных процессов, и разные формы его деятельности нередко являются решающими в функционировании экосистем, сохранении биоразнообразия и его устойчивом управлении. Проводимые исследования должны способствовать четкому определению возможностей человека в управлении биоразнообразием. Это направление исследований должно активизировать получение и обобщение научной информации, требуемой для понимания зависимостей между культурой различных групп населения и биоразнообразием; для оценки благосостояния людей во взаимосвязи с ростом населения и динамикой биоразнообразия; для анализа чрезвычайно сложных путей, которыми древнее и современное общества управляли и управляют биоразнообразием; для оценки возможностей привлечения различных слоев населения к сохранению и устойчивому управлению ресурсами биосферы.

Опираясь на рекомендации, резолюции и выводы конференций и исследовательских проектов по биоразнообразию (включая программу «Диверситас»), ведущие специалисты из ряда мировых таксономических центров, эксперты по планированию и управлению, представители различных фондов, экологи и специалисты по охране природы провели две встречи по подготовке Глобальной таксономической инициативы: в феврале 1998 года в г. Дарвин (Австралия) и сентябре 1998 года в Лондоне.

Участники Дарвинской встречи обратились к мировой общественности с декларацией, в которой были определены четыре ключевые проблемы таксономии, от которых зависит выполнение Конвенции по биоразнообразию: установление приоритетов в таксономических проектах; развитие партнерства между таксономическими центрами для решения локальных, региональных и глобальных проблем; повышение роли таксономических центров в решении проблем биоразнообразия; обеспечение поддержки развития таксономии широким кругом организаций, озабоченных проблемой сохранения биоразнообразия.

Важной инициативой в рамках программы «Диверситас» стала подготовка и проведение в 2001 году Международного года наблюдений за биоразнообразием.

Лекция № 2.

Тема: Уровни биоразнообразия.

2. Вопросы лекции

1. Генетическое разнообразие.

2. Видовое разнообразие.

3. Экосистемное разнообразие.

4. Классификации биоразнообразия.

3. Краткое содержание вопросов

1. Генетическое разнообразие.

Естественное богатство нашей планеты связано с разнообразием генетических вариаций.

Генетическое разнообразие, т. е. поддержание генотипических гетерозиготности, полиморфизма и другой генотипической изменчивости, которая вызвана адаптационной необходимостью в природных популяциях, представлено наследуемым разнообразием внутри и между популяциями организмов.

Как известно, генетическое разнообразие определяется варьированием последовательностей 4 комплиментарных нуклеотидов в нуклеиновых кислотах, составляющих генетический код. Каждый вид несет в себе огромное количество генетической информации: ДНК бактерии содержит около 1 000 генов, грибы – до 10 000, высшие растения – до 400 000. Огромно количество генов у многих цветковых растений и высших таксонов животных. Например, ДНК человека содержит более 30 тыс. генов.

Новые генетические вариации возникают у особей через генные и хромосомные мутации, а также у организмов, которым свойственно половое размножение, через рекомбинацию генов. Генетические вариации могут быть оценены у любых организмов, от растений до человека, как число возможных комбинаций различных форм от каждой генной последовательности. Другие разновидности генетического разнообразия, например количество ДНК на клетку, структура и число хромосом, могут быть определены на всех уровнях организации живого.

Огромное множество генетических вариаций представлено у скрещивающихся популяций и может быть осуществлено посредством селекции. Различная жизнеспособность отражается в изменениях частот генов в генофонде и является реальным отражением эволюции. Значение генетических вариаций очевидно: они дают возможность осуществления и эволюционных изменений и, если это необходимо, искусственного отбора.

Только небольшая часть (около 1%) генетического материала высших организмов изучена в достаточной мере, когда мы можем знать, какие гены отвечают за определенные проявления фенотипа организмов. Для большей части ДНК ее значение для вариации жизненных форм остается неизвестным.

Каждый из 109 различных генов, распределенных в мировой биоте, не дает идентичного вклада в формирование разнообразия. В частности, гены, контролирующие фундаментальные биохимические процессы, являются строго консервативными у различных таксонов и, в основном, демонстрируют слабую вариабельность, которая сильно связана с жизнеспособностью организмов.

Если судить об утере генофонда с точки зрения генной инженерии, принимая во внимание то, что каждая форма жизни уникальна, вымирание всего лишь одного дикого вида означает безвозвратную потерю от тысячи до сотен тысяч генов с неизвестными потенциальными свойствами. Генная инженерия могла бы использовать это разнообразие для развития медицины и создания новых пищевых ресурсов. Однако разрушение местообитаний и ограничение размножения многих видов приводит к опасному уменьшению генетической изменчивости, сокращая их способности адаптироваться к загрязнению, изменениям климата, болезням и другим неблагоприятным факторам.

Основной резервуар генетических ресурсов – природные экосистемы – оказался значительно измененным или разрушенным. Уменьшение генотипического разнообразия, происходящее под воздействием человека, ставит на грань риска возможность будущих адаптаций в экосистемах.

2. Видовое разнообразие.

Видовое разнообразие Под понятием «мир живых организмов» обычно рассматриваются виды. Термин «биоразнообразие» часто рассматривают как синоним «видового разнообразия», в частности «богатства видов», которое есть число видов в определенном месте или биотопе. Общее биоразнообразие обычно оценивают как общее число видов в различных таксономических группах. На сегодняшний день описано около 1,5 млн. видов, тогда как, по оценкам специалистов, на планете сегодня обитает от 5 до 100 млн. видов. Более консервативные исследователи считают, что их 12,5 млн.

Видовой уровень разнообразия обычно рассматривается как базовый, центральный, а вид является опорной единицей учета биоразнообразия.

Рассмотрим единицы биоразнообразия по Б. А. Юрцеву [1994], на которые можно опираться, разрабатывая и реализуя систему мер по его сохранению. Единицы учета биоразнообразия должны обладать автономным жизнеобеспечением, способностью к неограниченно длительному самоподдержанию на фоне стабильной или умеренно флуктуирующей среды, восстановлению при нарушениях и адаптивной эволюции. Особи не отвечают такой совокупности характеристик, хотя в отдельных случаях возможны исключения, когда «священные» или иные «исторические» деревья берутся под охрану как памятники природы. Перечисленным требованиям в качестве важных единиц учета и сохранения биоразнообразия удовлетворяют виды, а применительно к ограниченным территориям – представляющие вид местные популяции.

Базы разнообразной информации об организмах должны быть привязаны к конкретным видам, а виды должны иметь четкий адрес в той или иной таксономической системе. Так, охраняя вид А, в его лице мы охраняем одного из последних представителей рода или семейства, или редкую жизненную форму. Сведения по биологии и экологии вида необходимы для выработки необходимых мер его охраны в природе и сохранении в культуре (in situ и ex situ).

Виды зачастую являются основными объектами охраны, однако природоохранная деятельность не должна строиться по таксономическому принципу. В природе виды распределены вне зависимости от их предполагаемого родства. Представители из разных таксонов растений, животных и микроорганизмов, взаимно дополняя друг друга, образуют биоценозы и биоты – биотические ядра экосистем; поэтому таксономические списки животного и растительного мира и специальные перечни тех их представителей, которые нуждаются в глобальной, национальной или локальной охране («Красные книги»), имеют контролирующее значение. Таксономическое разнообразие любой региональной биоты слишком велико для того, чтобы могло быть охвачено «Красной книгой». Чем богаче биота, тем меньшая часть составляющих ее видов имеет шанс попасть в «Красную книгу».

Большая же часть флоры и фауны остается без правовой защиты.

3. Экосистемное разнообразие.

На планете мы можем наблюдать огромный размах разнообразия наземных и водных экосистем: от ледяных полярных пустынь до лесов и от коралловых рифов до открытого океана. Все разнообразие экосистем можно классифицировать либо по функциональным, либо по структурным признакам. Экосистемное разнообразие часто оценивается через разнообразие видового компонента. Это может быть оценка относительных обилий разных видов, общее разнообразие территории или биотопа, биомасса видов разных размерных классов на разных трофических уровнях или различных таксономических групп. Гипотетическая экосистема, состоящая только из сходных растений, будет менее разнообразна, чем экосистема, включающая такое же число особей, но включающая также виды травоядных и хищных животных.

Миллионы видов современных организмов, насчитывающих буквально астрономическое число особей, в принципе могут группироваться в еще большее количество сочетаний. Ясно, что перечислить все существующие на Земле сообщества просто немыслимо. Для того чтобы разобраться во множестве биоценозов, создано несколько классификаций, группирующих их по степени сходства и различия. Наиболее разработаны классификации для растительного мира, поскольку растительность выступает индикатором биоценоза.

Обычно наименьшей типологической единицей фитоценологии считают ассоциацию. Она характеризуется тем, что объединяемые ею отдельные сообщества имеют одинаковый видовой состав организмов, причем в первую очередь отмечается сходство доминирующих видов. Кроме того, у биоценозов одной ассоциации сходное строение и по другим признакам (ярусность, синузиальность, гидротермический режим и т. п.). В качестве примеров ассоциаций можно привести ельник-зеленомошник-чериичник или ельник-зеленомошник-брусничник. Сходные ассоциации образуют группы ассоциаций (например, ельники-зеленомошники), которые далее объединяются в формации. Для формации характерен общий доминирующий вид или комплекс видов, в наибольшей степени влияющий на среду обитания (вид-эдификатор). В лесных биоценозах эдификаторами являются представители древесного яруса. Обычно формации называют по наименованию видов-эдификаторов. Можно, например, говорить о формации ельников (из того или иного вида ели). Далее следуют группы формаций (например, темно-хвойные леса из формаций разных видов елей и пихт), классы формаций (например, хвойные леса; эдификаторы представлены близкими жизненными формами), типы формаций (леса).

Для каждого такого биоценоза мы рассмотрим виды (или группы видов, или даже биологические группы), эдификаторы, доминирующие (фоновые) виды и биологические группы автотрофных и гетеротрофных организмов. Функционально-биоценотические группы последних – разрушители отмирающей первичной продукции (сапрофаги), потребители растительных кормов (фитофаги) и хищники (как типичные плотоядные, так и вообще гетеротрофы второго и других порядков).

В настоящее время большие изменения в живой природе обязаны деятельности человека. На больших площадях первоначальные естественные биоценозы изменены, возникли города и села, пахотные земли и выпасы. Культурные ландшафты характеризуются своеобразными антропогенными биоценозами.

Кроме этого чисто утилитарного значения, проблема изучения структуры и функционирования антропогенных биоценозов представляет большой интерес и в научном отношении. Дело в том, что антропогенные биоценозы, формирующиеся и развивающиеся под комплексным воздействием природных и социально-экономических факторов, имеют свои характерные особенности; специфические законы их развития еще весьма слабо изучены. Можно здесь упомянуть такие свойственные антропогенным биоценозам черты, как олигодоминантность (резкое преобладание одного или нескольких видов в растительном и животном населении), неустойчивость системы, выражающаяся в резких изменениях численности биомассы и продукции не только по сезонам, но и по годам, повышенная уязвимость структуры ввиду относительной простоты и однозначности связей между компонентами биоценоза. Последнее объясняется исторически малым возрастом антропогенных биоценозов, строение которых обычно не достигает такой степени сложности и сбалансированности, какую мы видим в естественных, природных биоценозах. Поэтому резкие изменения условий и воздействий на антропогенный биоценоз подчас ведут к радикальным нарушениям его структуры или к полному его разрушению. Знание закономерностей строения и жизни антропогенных биоценозов позволит регулировать и направлять развитие географической среды, все более вовлекаемой в сферу деятельности человека.

4. Классификации биоразнообразия.

В 1960 году Р. Уиттекер предложил понятия a-, b-, g- разнообразия для того, чтобы не путать разнообразие внутри одного местообитания или региона с разнообразием ландшафта или региона, который содержит несколько местообитаний.

a- разнообразие – разнообразие внутри местообитания или одного сообщества.

b- разнообразие – разнообразие между местообитаниями.

g- разнообразие – разнообразие в обширных регионах биома, континента, острова и т. д.

В 1979 году. Крюгер и Тейлор добавили к этой классификации еще Dразнообразие.

D-разнообразие – разнообразие, определяемое изменениями климатических факторов, что выражается в смене растительных зон, провинций и т. д.

Р.Уиттекер, кроме того, различал две формы разнообразия: инвентаризационное разнообразия экосистем разного масштаба как единого целого) и (оценка дифференцирующее(оценка разнообразия между экосистемами)

–  –  –

Тема: Таксономическое разнообразие.

2. Вопросы лекции

1. Научная классификацмя организмов.

2. Жизненные формы и биологическое разнообразие.

–  –  –

3. Краткое содержание вопросов

1. Научная классификацмя организмов.

Научная классификация организмов - это попытка распределить всех животных, как вымерших, так и современных, по системе иерархически соподчиненных группировок, которая отражает степень их родства. Научные названия даются на латинском языке, который понятен ученым всего мира. Категория «вид» объединяет всех живых существ, обладающих выраженным внешним сходством, одинаковым строением тела и способных скрещиваться друг с другом с получением здорового плодовитого потомства. Каждому виду присваивается латинское название, состоящее из двух частей.

Собственно видовым названием (видовым эпитетом) является только второе. Например, научное название тигра - Panthera tigris. Panthera - родовое название. Род пантер ( Panthera ) включает 5 видов крупных кошек, один из которых и есть тигр ( Panthera tigris ). Родовые и видовые названия принято выделять курсивом.

Вид и род - таксономические категории самого низкого уровня (ранга). Чтобы отразить все многообразие родственных связей между животными, требуются таксономические категории более высокого ранга. Чаще всего используются следующие (в порядке возрастания ранга): семейство, отряд, класс и тип. Всех представителей фауны в целом зоологи объединяют в царство Животные (Animalia) - одно из пяти царств населяющих Землю разнообразных живых существ (четыре других представлены бактериями, протестами, грибами и растениями).

Но вернемся к нашему тигру. Тигр и остальные виды кошек относятся к семейству кошачьих ( Felidae ): строение тела и поведение всех этих зверей имеет много общего.

Семейство кошачьих вместе с другими родственными ему семействами (псовых, виверровых, куньих и др.) ученые объединяют в отряд хищных ( Carnivora ). Все отряды млекопитающих в совокупности составляют класс млекопитающих, или зверей ( Mammalia ).

Классификация помогает биологам ориентироваться в невероятном разнообразии позвоночных. На примере тигра уже описывалось, как ученые идентифицируют отдельные виды животных, присваивают им латинские названия и объединяют виды, обладающие общими признаками, в более крупные таксономические группировки. Эти иерархически соподчиненные группировки называются таксонами. Таксонами самого низкого уровня являются вид и род, а самого высокого тип и царство. Основы научной классификации и систематики живых организмов были заложены знаменитым шведским натуралистом Карлом Линнеем (1707-1778). Но Чинней считал виды результатом божественного творения и отрицал их способность к изменению. Его система классификации живых существ была статичной: она распределяла виды по группам, занимавшим раз и навсегда отведенное им место.

Во второй половине XIX в. великий английский натуралист Чарльз Дарвин (1809создал теорию эволюции органического мира, в корне изменившую научную классификацию организмов. Согласно этой теории, виды претерпевают с течением времени существенные изменения: одни вымирают, а вместо них на планете появляются другие. Такая классификация не только позволяет распределять живые существа по системе соподчиненных групп (таксонов), но и отражает родственные связи, сложившиеся между ними в процессе исторического развития. Нa основе теории эволюции была создана динамическая система классификации организмов, отражающая их филогенетическую (родственную) историю.

Какие же свойства используют биологи для классификации живых существ?

Прежде всего, это анатомические (морфологические) признаки, физиологические характеристики и особенности эмбрионального развития. В последние годы систематики все чаще учитывают и данные молекулярно-биологического анализа (например, сходство геном). Для определения степени родства между видами молекулярные биологи изучают их генетический материал (ДНК, PНK) и белки: чем больше сходства обнаруживает структура этих соединении, тем теснее родство между видами. Но на сложном пути систематиков к истине природа расставила многочисленные ловушки. Так, необычайное сходство между неродственными видами может возникнуть в результате их эволюционного приспособления к одинаковым условиям окружающей среды. Вспомним, к примеру, «рыбью» форму тела акул и китов — животных, относящихся к совершенно разным классам позвоночных. Признаки, используемые учеными при классификации, должны быть гомологичными, то есть иметь одинаковое эволюционное происхождение.

Одна из основных задач систематиков — определить, какие признаки наиболее важны для выяснения степени родства живых существ. Роль, которую ученые приписывают тем или иным характеристикам организмов, и определяет различия между современными системами классификации.

В современной систематике преобладают два основных (классификации) направления - традиционный (эволюционный) и филогенетический (кладистический).

Чтобы отразить филогенетические (родственные) связи между видами, сторонники традиционной (эволюционной) систематики распределяют живые организмы по группам, учитывая в равной мере характеристики, унаследованные ими от предков, и признаки, приобретенные в процессе собственного эволюционного развития.

Традиционная систематика, используемая в большинстве учебных пособий и руководств, признает как монофилегические группы живых существ (кладоны), то есть группы организмов, возникших от одного общего предка, так и группы родственных видов, не имеющих единого общего предка группы называются градами). Сторонники (такие филогенетической систематики, или кладистики, к числу которых принадлежат многие современные ученые, принимают во внимание только родственные связи между живыми существами, а в качестве единственной таксономической категории признают кладон — группу организмов, все члены которой обладают некими уникальными признаками, приобретенными ими после обособления от общей предковой группы. Кладоны изображаются в виде ветвей схематического филогенетического древа кладограммы.

Названия в кладистике присваиваются только кладонам. В традиционной систематике названия даются и градам, т.е. группам, объединяющим живых существ, возникших от разных предков (одной из таких групп являются, например, группа рептилий).

2. Жизненные формы и биологическое разнообразие.

ЖИЗНЕННЫЕ фОРМЫ ОРГАНИЗМОВ - это формы растений и животных, отличающиеся друг от друга по внешнему облику, морфологическим признакам и по анатомической структуре органов.

За миллионы лет образовались типы, классы, отряды, семейства, рода и виды среди живых организмов. Свои жизненные формы имеют представители каждого вида растений, которые объединяются затем в группы, а у животных - ещё и в типы.

Вид - это сходные по строению и жизнедеятельности особи, дающие плодовитое потомство, похожее на родителей, и имеющие один и тот же набор хромосом.

Разные же виды организмов, к примеру, относятся к одному и тому же семейству, роду. Так, к семейству кошачьих принадлежат виды - тигр амурский, рысь сибирская, кошка дикая (манул), кот камышовый, кошка домашняя.

К семейству псовых относятся:

пёс дикий (волк), пёс обыкновенный (собака).

Значение жизненных форм организмов состоит в том, что они дают возможность выживания их во внешней среде с определёнными условиями обитания.

Таким образом, жизненные формы у растений и животных весь-ма разнообразны.

Они выделяются по совокупности признаков строения и образу жизни и формируются под воздействием условий мест обитания, т.е. приспособления организмов к экологическим условиям.

Иными словами, все живые организмы имеют свою экобиоморфу. И это очень важно. При этом, жизненные формы организмов, сходные по внешнему облику, по морфологическим признакам и по анатомическому строению, объединяются в большие группы, типы. Они - то и представляютсобой группы и типы жизненных форм.

ГРУППЫ РАСТЕНИЙ ПО ЖИЗНЕННЫМ ФОРМАМ

На определённых территориях имеются свои природные сообщества, где организмы связаны не только между собой, но приспособлены и к данным абиотическим факторам в комплексе.

Если это касается растений, то среди них, в целом, можно выделить следующие основные группы по жизненным формам: деревья, травы, кустарники, полукустарники, полукустарнички:

Деревья - это растения с одним одревесневшим стволом.

Кустарники - это многоствольные растения, ветвление которых начи-нается от основания. Их высота 1 - 6 м.

Полукустарники - это многостеблевые растения высотой не выше одного метра (брусника, черника, голубика).

Полукустарнички - это растения, у которых ежегодно отмирают верхние части годичных побегов (растения полупустынь, пустынь - полыни, солянки). Травы - это растения, не имеющие утолщённых стеблей (однолетники, многолетники и эфемеры, паразиты, полупаразиты).

ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ЖИВОТНЫХ, ИХ ТИПЫ.

Как и растения, каждый вид животных имеет свою жизненную форму (экобиоморфу), но объединяясь в группы по способу приспособления к комплексу условий среды обитания, они образуют рода, семейства, отряды, классы, типы.

Каждый тип беспозвоночных животных и каждый класс хордовых животных - это целая большая группа организмов, которые сходны по внешнему облику, по морфологичеким признакам и по анатомическому строению.

Они-то и представляют типы жизненных форм животных: это беспозвоночные животные и хордовые животные.

ТИП ЖИЗНЕННЫХ ФОРМ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

Представлен следующими группами жизненных форм:

а) простейшие (амёбы, эвглены, инфузории, корненожки);

б) кишечнополостные (полипы, медузы);

в) плоские черви (планария, паразиты – печёночный сосальщик, бычий цепень, свиной цепень, аскарида, эхинококк);

г) кольчатые черви (дождевой червь, морские многощетинковые черви);

д) моллюски (прудовики, слизни, виноградная улитка, беззубки, мидии, устрицы);

е) членистоногие (раки речные, омары, крабы, дафнии, циклопы, креветки, мокрицы, пауки, клещи, чесоточный зудень, насекомые).

ТИП ЖИЗНЕННЫХ ФОРМ ХОРДОВЫХ ЖИВОТНЫХ имеет свои ГРУППЫ жизненных форм.

Это, в основном, представители классов и отрядов:

а) ланцетники (ланцетник);

б) рыбы (позвоночные рыбы, хрящевые рыбы);

в) земноводные (лягушки, жерлянки, жабы, тритоны);

г) пресмыкающиеся (яшерицы, вараны);

д) чешуйчатые (змеи, гадюка, удавы);

е) черепахи (черепахи морские, сухопутные);

ж) крокодилы;з) птицы (воробьиные, куриные, хищные птицы);

и) млекопитающие насекомоядные, рукокрылые, грызуны, (сумчатые, зайцеобразные, хищные, ластоногие, китообразные, парнокопытные, непарнокопытные, приматы).

Однако в группах жизненных форм животных можно выделить ещё и их ПОДГРУППЫ, в которых сформировались более специфические приспособительные формы. Например, в группе членистоногих типа беспозвоночных можно выделить (по

В.В.Яхонтову) семь подгрупп жизненных форм насекомых:

1) геобионты - обитатели почвы

2) эпигеобионты - обитатели более или менее открытых участков почвы;

3) герпетобионты - живущие среди органических остатков на поверхности почвы;

4) хортобионты - обитатели травяного покрова;

5) тамнобионты и дендробионты - обитатели кустарников и деревьев;

6) ксилобионты - обитатели древесины;7) гидробионты - водные насекомые.

В группе жизненных форм млекопитающих животных типа хордовых можно выделить три подгруппы по специфической приспособленности поступательного движения и образа жизни насекомоядных:

а) наземные формы (прыгунчик, землеройка, ёж);

б) земноводные формы (кутора, выдровая землеройка, выхухоль);

в) подземно-роющие формы (крот, златокрот).

3. Инвентаризация видов.

Системе низших таксономических единиц, реально существующих в природе, центральное место занимает вид. Появление нового вида представляет собой тот узловой момент в эволюции формы, когда она приобретает характер самостоятельной единицы и, вычленившись из группы связанных рас, становится на путь самостоятельного, генетически независимого процесса эволюции.

Чтобы ответить на первый вопрос, надо знать число ныне существующих видов животных и растений. Описано около 1 млн. видов растений и животных. Однако если учесть спорность многих сложных видов, то при более осторожной оценке, количество составит от 250 тыс. до 1 млн. Средняя продолжительность жизни видов, по данным палеозоологии и палеоботаники, примерно 500 тыс. – 5 млн. лет. Возраст Земли равен около 3 млрд. лет: она стала пригодной для жизни около 2 млрд. лет назад (во всяком случае, возраст некоторых ископаемых водорослей исчисляется 1 млрд. лет). Таким образом, продолжительность жизни на Земле может быть оценена в 1–2 млн. лет.

Исходя из этих примерных данных, можно дать максимальную, среднюю и минимальную оценку числу видов, прошедших свою историю в эволюции (табл. 4.3.1).

Для этого надо произведение среднего числа видов а на время от начала жизни b разделить на среднюю продолжительность жизни вида с, т.е. аb/с.

Число видов в истории жизни на Земле Оценка Число Продолжите Время от Число видов числа одновременн льность начала в истории видов о историческо жизни на жизни на существующ й жизни Земле, годы Земле их видов вида, годы Макс. 1 млн. 5 млн. 2 млрд. 4 млрд.

Средн. 265 тыс. 2750 тыс. 1,5 млрд. 341 млн.

Мин. 250 тыс. 500 тыс. 1 млрд. 50 млн.

Таким образом, порядок величин, оценивающих число видов в истории жизни на Земле, равен 50 млн. – 4 млрд., а в среднем 400–500 млн. При этом эволюционисты и систематики всегда должны учитывать одну особенность видов, состоящую в том, что эволюция во всем объеме совершается внутри вида. Любая крупная ветвь жизни (типы, классы, семейства, отряды и роды) зарождалась в свое время в системе видов. И ныне отдельные виды таят в себе возможность эволюции, которая в будущих условиях среды приведет к грядущим преобразованиям жизни.

Поэтому к генетической системе любого вида эволюция предъявляет огромные требования. Главное из них – необходимость в носителе безграничной пластичности. Это явилось основной причиной создания корпускулярной, дискретной наследственности для всех форм жизни. Возможность осуществления изменчивости на основе мутаций и рекомбинаций колоссальна. Количество генов у видов растений и животных исчисляется тысячами, каждый из которых через мутации может дать десятки аллелей. Рассмотрим упрощенную ситуацию кода в гаплоидном наборе, где имеется только 1000 генов, каждый из которых в состоянии путем мутаций дать только 10 аллелей. В этом случае число генных комбинаций достигает порядка 101000, т.е. огромнейшей величины, которая больше числа электронов и протонов во Вселенной.

В реально существующих видах эта величина еще больше. Отсюда становится ясной вся та гигантская, необозримая работа естественного отбора. Последний, опираясь на эту фантастическую изменчивость, в определенных условиях среды в процессе последовательной интеграции и революционных преобразований создает те сравнительно немногие генотипы, которые отвечают необходимости развития приспособленных видовых форм.

То, что именно видовые системы несут итоги эволюции и являются источником будущего в истории жизни, ярко подчеркивается фактом замкнутости генетической системы вида. Конечно, хорошо известны факты скрещивания видов, роль гибридизации в происхождении видов, особенно растений, однако в эволюционных процессах довлеет принцип генетической замкнутости видовой системы.

Главным достижением эволюционной генетики было обнаружение тех глубоких истоков эволюции, которые в пределах популяции внутри вида зарождают процессы эволюции форм, ведут к созданию приспособительной эволюционной несовместимости генетических систем разных видов. Эволюционная генетика призвана решить еще более трудную задачу. Она должна вскрыть единство внутри вида на основе факторов эволюции и понять те силы, которые движут весь этот безграничный поток форм по путям прогресса. Она должна вскрыть причины задержек в эволюции и нередкое появление регресса форм. Поэтому, пытаясь определить сущность вида и его положение в системе организмов, эволюционная генетика стремится охватить его как с точки зрения ныне существующей морфолого-физиологической системы, так и с точки зрения процессов эволюции, которые собственно и выражены в его существующей системе.

Это показывает, насколько существен синтез всех основных биологических наук при изучении проблемы вида. В первую очередь это касается объединения систематики, генетики, цитологии, географии растений, зоогеографии и экологии.

Линней в 1758 году знал всего лишь 4 236 видов животных и около 10 тыс. видов растений. В настоящее время описано около 270 тыс. видов растений и около 850 тыс.

видов животных. Открытие новых видов продолжается. Если мы обратимся даже к такой хорошо изученной группе, как птицы, то увидим, что в районах Северной Америки и Европы каждые 40 лет описывается один новый вид и три вида – в других районах мира.

Известно 8 500 видов птиц. Учитывая частоту нахождения новых видов, осталось описать не более 100 видов птиц. Если же мы обратимся к насекомым, то при наличии 750 тыс. известных видов ежегодно описывается 10 тыс. новых [Смарт, 1940].

По современным представлениям, доля основных групп организмов в общем разнообразии видов на планете существенно отличается. Однако реальное соотношение видов растений и животных, прогнозируемое учеными, в том числе еще не известных мировой науке в мировом видовом богатстве, видимо, иное, так как многие группы организмов остаются мало изученными.

Ближайшее время может стать временем нового развития классификационных и систематических исследований. Негативным тенденциям поспешных ревизий следует противопоставить детальный анализ опыта предшественников. Предохранить от ошибок может активизация международного сотрудничества, создание информационных баз данных. При этом особо возрастает значение коллекционных фондов, а в них – типовых экземпляров. Музейные фонды нашей страны предстают в этом смысле достойной частью мировой науки и культуры и должны пользоваться особой поддержкой государства.

Лекция №4.

Тема: География биоразнообразия (Часть 1).

2. Вопросы лекции

1. Тундра

2. Бореальные хвойные леса

3. Листопадные леса умеренной зоны

4. Саванны и степи Пустыни 5.

3. Краткое содержание вопросов

1. Тундра Тундра (от финск. tunturi — безлесная голая возвышенность), тип биома с характерным безлесьем в субарктическом поясе Северного полушария. Занимает площадь около 3 млн. км2, протягиваясь вдоль северного побережья Северной Америки и Евразии сплошной полосой шириной до 500 км. Тундра встречается также на некоторых островах близ Антарктиды. В горах образует высотный ландшафтный пояс (горная тундра).

Главная черта тундры — безлесье монотонных заболоченных низменностей в условиях сурового климата, высокой относительной влажности, сильных ветров и многолетней мерзлоты. Растения в тундре прижимаются к поверхности почвы, образуя густопереплетающиеся побеги в виде подушки. В растительных сообществах можно увидеть самые разные жизненные формы.

Различают мохово-лишайниковую тундру, где зеленые и другие мхи чередуются с лишайниками (важнейший из них — ягель, которым питается северный олень);

кустарниковую тундру, где широко распространены заросли, особенно ерник (полярная ива, кустистая ольха), а на Дальнем Востоке — кедровый стланик. Ландшафты тундры не лишены разнообразия. Большие пространства заняты кочкарной и бугристой тундрой (где дерновина образует кочки и бугры среди болот), а также полигональной тундрой (с особыми формами микрорельефа в виде крупных многоугольников, разбитых морозобойными трещинами).

Кроме разреженной мохово-лишайниковой растительности, в тундре широко распространены многолетние холодостойкие травы (осока, пушица, дриада, лютики, одуванчики, маки и др.). Вид цветущей по весне тундры производит неизгладимое впечатление по разнообразию красок и оттенков, ласкающих глаз до самого горизонта.

Довольно бедный животный мир тундры сложился в период оледенения, что определяет его относительную молодость и наличие эндемиков, а также видов, связанных с морем (птицы, живущие на птичьих базарах; белый медведь, лежбища ластоногих).

Животные тундры приспособились к суровым условиям существования. Многие из них покидают тундру на зиму; некоторые (например, лемминги) бодрствуют под снегом, другие впадают в спячку. Широко распространены песец, горностай, ласка; встречаются волк, лисица; из грызунов — полевки. К эндемикам тундры относятся: из копытных — мускусный бык и издавна одомашненный северный олень из птиц — белый гусь, пуночка, сокол-сапсан. Многочисленны белая и тундряная куропатки, рогатый жаворонок. Из рыб преобладают лососевые. Обильны комары и другие кровососущие насекомые.

2. Бореальные хвойные леса Распространена на равнинах и в горах Европейской России и Сибири. Биом имеет высокий уровень ландшафтного разнообразия (несмотря на монотонность растительного покрова, сложенного обычно всего 2-3 видами деревьев - елью (PICEA ABIES, P.

OBOVATA), пихтой (ABIES SIBIRICA), кедром (PINUS SIBIRICA), сосной (PINUS SYLVESTRIS), лиственницами (LARIX SP.SP.). Разнообразие природных экосистем тайги обусловлено палеогеографическими, геохимическими, климатическими и биогеографическими факторами. Например, на Кольском п-ве обычны горные еловые леса на нефелиновых породах и на свежих моренных отложениях. На Валдайской возвышенности на северо-западе Европейской России таежные экосистемы (еловые леса, болота, луга) формируются на глинистой морене озов и камов, флювио-гляциальных песках зандровых равнин, в долинах рек, а в Западной Сибири на третичных и четвертичных отложениях (ледниковых и морских).

Биологическое разнообразие биома заметно выше по сравнению с тундрой:

локальные флоры сосудистых растений составляют 400-700 видов, фауна гнездящихся птиц - 120-150 видов, а млекопитающих - до 40-50Таежной флоре и фауне Северной Евразии не свойственен эндемизм. Редкие виды растений и животных здесь также малочисленны. Например, среди млекопитающих таковых нет, а из птиц можно выделить хищных птиц, дикушу (FALCIPENNIS FALCIPENNIS), в некоторых регионах - глухарей (TETRAO PARVIROSTRIS, T. UROGALLUS). Объектами сохранения в этом биоме становятся разнообразные ландшафты равнинной и горной тайги и места обитания таких типичных лесных зверей, как бурый медведь (URSUS ARCTOS), лось (ALCES ALCES), рысь (LINX LINX), выдра (LUTRA LUTRA), бобр (CASTOR FIBER), соболь (MARTES ZIBELLINA). Экосистемы биома сохраняются в таких заповедниках, как: Кивач, Костомукшский, Пинежский, Печоро-Илычский, Малая Сосьва, Керженский, Висимский, Зейский, Баргузинский, Центрально-Сибирский и др.).

3. Листопадные леса умеренной зоны Типичной растительностью гумидных умеренных широт Северного полушария («неморальная» зона) являются листопадные, летне-зеленые леса; в Южном полушарии есть только маленькие участки лесов этого типа, это листопадные леса из южного бука (Nothofagus). Наиболее высоким видовым разнообразием отличаются такие леса в восточной Азии (Китай, Корея, Япония) и вдоль восточного побережья Северной Америки. Сравнительно бедна в отношении видового состава третья крупная область этих лесов — Средняя Европа (см. 15.11.1), что обусловлено их пе риодическим вытеснением в ледниковое время, в сочетании с тем, что Альпы и Карпаты при их возвращении играли роль барьера.

В климатическом отношении равнинные участки этой зоны характеризуются продолжительностью вегетационного периода от 5 до 8 месяцев (при этом в течение 4 — 6 месяцев среднесуточные температуры выше +10 °С), довольно продолжительным холодным периодом (lt;0°С, с морозами до -25 °С), максимум осадков приходится на лето.

Среднегодовые температуры находятся в границах между 5 и 15 °С, среднегодовое количество осадков — между 500 и 1 ООО мм.

целом самый важный для этого типа растительности и представленный наибольшим числом видов род — дуб (Quercus). Во всех областях лиственных лесов широко представлены также виды родов Acer. Fagus. Tilia. Betula и Primus. В восточной Америке произрастает также ряд деревьев из отсутствующих в Европе родов, например Са/уа цв. табл. дерево, (гикори, Juglandaceae, 15.9), liriodendron (тюльпанное Magnoliaceae), Liquidambar (Hamamelidaceae), Diospyros (хурма, Ebenaceae). В восточной Азии, прежде всего в умеренных областях северного и среднего Китая, представлены все роды, произрастающие в Европе, но видовой состав их более разнообразен. Многие культивируемые в Европе декоративные деревья и кустарники, например, около 200 видов азалий (летне-зеле- ные виды рода Rhododendron) происходят из этих восточно-азиатских лесов. Хвойные, если присутствуют, представлены почти всегда видами Pinus, в очень сухих районах также видами родов Juniperus и Sabina (например, в северо-восточном Китае). Такие роды, как Aesculus и Platanus, которые в Европе встречаются в естественном состоянии, но только на юго-востоке, также подчеркивают значительную общность этих трех участков зоны лиственных лесов. Сопутствующие прибрежным участкам виды Salix, Alnus и Populus также свойственны всем трем регионам. Восточноазиатская и европейская область соединяются узкой полосой горных лесов, флористически сходных с обеими на родовом уровне и распространенных по южным предгорьям и склонам Еималаев, Еиндукуша и Кавказа (в Непале, к примеру, на высотах между 2 300 и 2 800 м над ур.

моря, составленные видами Caprinus, Acer, Betula).

4. Саванны и степи Саванны (иначе кампосы или льяносы) — степеподобные места, свойственные более возвышенным тропическим странам с сухим континентальным климатом. В отличие от настоящих степей (а также и североамериканских прерий) саванны, кроме трав, содержат также кустарники и деревья, растущие иногда целым лесом, как, например, в так называемых «campos cerrados» Бразилии. Травянистая растительность саванн состоит по преимуществу из высоких (до —1 метра) сухо- и жесткокожистых злаков, растущих обыкновенно дерновинами; к злакам примешиваются дерновины других многолетних трав и полукустарников, а в сырых местах, затопляемых весной, — также и различных представителей семейства осоковых (Cyperaceae). Кустарники разрастаются в саваннах иногда большими зарослями, занимая площадь во много квадратных метров.

Деревья саванн обыкновенно низкорослы; самые высокие из них бывают не выше наших плодовых деревьев, на которые они очень похожи своими кривыми стеблями и ветвями.

Деревья и кустарники иногда оплетаются лианами и обрастают эпифитами. Луковичных, клубненосных и мясистосочных растений в саваннах, особенно в Южной Америке, бывает немного. Лишайники, мхи и водоросли встречаются в саваннах крайне редко, только по камням и деревьям.

Общий облик саванн различен, что зависит, с одной стороны, от высоты растительного покрова, а с другой стороны — от относительного количества злаков, других многолетних трав, полукустарников, кустарников и деревьев; например, бразильские саваны («campos cerrados») представляют собственно светлые, редкие леса, где свободно можно ходить и ездить в любом направлении; почва в таких лесах покрыта растительным травянистым (и полукустарниковым) покровом в Ѕ и даже в 1 метр высотой. В саваннах же других стран деревья совершенно не растут или встречаются крайне редко и бывают очень низкорослы. Травянистый покров также иногда очень низок, даже прижат к земле.

Особенную форму саванн составляют так называемые льяносы Венесуэлы, где деревья или совершенно отсутствуют, или встречаются в ограниченном числе, за исключением лишь сырых мест, где пальмы (Mauritia flexuosa, Corypha inermis) и другие растения образуют целые леса (впрочем, эти леса не принадлежат к саваннам); в льяносах встречаются иногда одиночные экземпляры Rhopala (деревья из семейства Proteaceae) и других деревьев; иногда злаки в них образуют покров в рост человека; между злаками растут сложноцветные, бобовые, губоцветные и др. Многие льяносы в дождливое время года затопляются разливами реки Ориноко.

Степная зона является одним из основных биомов суши. Под влиянием, прежде всего, климатических факторов складывались зональные особенности биомов. Для зоны степей характерен жаркий и засушливый климат в течение большей части года, а весной имеется достаточное количество влаги, поэтому для степей характерно наличие большого количества эфемеров и эфемероидов среди видов растений, а многие животные также приурочены к сезонному образу жизни, впадая в спячку в засушливое и холодное время года.

3она степей представлена в Евразии степями, в Северной Америке — прериями, в Южной Америке — пампасами, в Новой Зеландии — сообществами туссоков. Это пространства умеренного пояса, занятые более или менее ксерофильной растительностью.

С точки зрения условий существования животного населения степи характеризуются следующими признаками: хороший обзор, обилие растительной пищи, относительно сухой летний период, существование летнего периода покоя или, как его теперь называют, полупокоя. В этом отношении степные сообщества резко отличаются от лесных, Среди преобладающих жизненных форм растений степи выделяются злаки, стебли которых скучены в дерновины — дерновинные злаки. В Южном полушарии такие дерновины называются туссоками. Туссоки бывают очень высокими н листья их менее жесткие, чем у дерновин степных злаков Северного полушария, так как климат близких к степям сообществ Южного полушария более мягок.

5. Пустыни В зависимости от горных пород, слагающих территорию, различают: глинистые, каменистые и песчаные пустыни. Вопреки расхожему представлению о пустынях как обширных пространствах, где тянутся бесконечные волнистые ряды песчаных барханов, лишь одна пятая часть площади мировых пустынь покрыта песком. Однако и там умещается немало впечатляющих песчаных морей. В Сахаре песчаные пустыни, эрги, покрывают многие десятки тысяч квадратных километров. Песок, который смывается туда с соседних нагорий, образуется в результате выветривания пород пустыни. Он постоянно переносится ветром с места на место и в конечном итоге скапливается в низинах и впадинах.

Поперечные дюны — это длинные гряды песка, располагающиеся под прямым углом к направлению преобладающего в данной местности ветра. Барханы имеют подковообразную форму, причем их «рога» направлены по ветру. Звездчатые дюны нередко достигают огромных размеров. Образуются они под действием ветров, дующих с разных сторон. Созданные очень сильными ветрами, они нередко тянутся на многие километры и достигают 100 м в высоту. Продуваемые ветром ложбины между рядами копьевидных дюн с обнажающимися коренными породами традиционно служили основными торговыми путями кочевых народов пустыни.

Каменистые пустыни бывают нескольких типов, в зависимости от типа поверхности. Ее могут образовывать камень, щебень, галька, гипс. Поверхность одних пустынь хорошо проницаема для воды, других создает плотную водонепроницаемую корку. В первом случае вода уходит на глубину недоступную корням растений. Во втором

– испаряется с поверхности, еще больше закрепляя корку пустыни.

Там где раньше была вода, образуются соли. В некоторых местах их концентрация настолько велика, что они создают корку на поверхности. Есть места, толщина которых составляет 15 см с торосами высотой до метра. Если влага не совсем испарилась, солончаки имеют вид топкого болота.

Лекция №5.

География биоразнообразнообразия (Часть 2)

2. Вопросы лекции

1. Субтропические жестколистные леса и кустарники.

2. Тропические дождевые леса.

3. Пресноводные экосистемы.

4. Морские экосистемы.

3. Краткое содержание вопросов

1. Субтропические жестколистные леса и кустарники.

Основным районом распространения жестколистных лесов и кустарников в субтропическом поясе Евразии является Средиземноморье территория, освоенная еще древними цивилизациями. Выпас коз и овец, пожары и эксплуатация земель привели к почти полному уничтожению естественного растительного покрова и эрозии почв.

Климаксовые сообщества здесь были представлены вечнозелеными жестколистными лесами с доминированием рода дуб. В западной части Средиземноморья с достаточным количеством осадков на различных материнских породах обычной породой был каменный дуб склерофит высотой до 20 м. В кустарниковый ярус входили низкорослые деревца и кустарники: самшит, земляничное дерево, филлирия, калина вечнозеленая, фисташка и многие другие. Травяной и моховой покров был разрежен. На очень бедных кислых почвах росли леса из пробкового дуба. В восточной Греции и на анатолийском побережье Средиземного моря каменнодубовые леса замещались лесами из кермесового дуба. В более теплых частях Средиземноморья дубовые насаждения сменялись насаждениями из дикой маслины (дикое оливковое дерево), фисташки лентискуса и цератонии. Для горных районов были характерны леса из пихты европейской, кедра (Ливан), и сосны черной. На песчаных почвах равнин росли сосны (итальянская, алеппская и приморская).

В результате вырубки лесов давно в Средиземноморье возникли различные кустарниковые сообщества. Первую стадию деградации лесов, видимо, представляет маквис кустарниковое сообщество с отдельно стоящими деревьями, устойчивыми к пожарам и вырубкам. Его видовой состав образуют разнообразные кустарниковые растения подлеска деградированный дубовых лесов: различные виды эрики, ладанников, земляничной дерево, мирт, фисташка, дикая маслина, рожковое дерево и др. Кустарники часто переплетены вьющимися, нередко колючими растениями сассапарелью, ежевикой разноцветной, розой вечнозеленой и др. Обилие колючих и вьющихся растений делает маквис труднопроходимым.

На месте сведенного маквиса развивается формация гариги сообщества низкорослых кустарников, полукустарников и ксерофильных травянистых растений.

Господствуют низкорослые (до 1,5 м) заросли кермесововго дуба, не поедаемого скотом и быстро захватывающего после пожаров и вырубок новые территории. В гариги обильно представлены семейства губоцветных, бобовых и розоцветных, выделяющие эфирные масла. Из характерных растений следует отметить фисташку, можжевельник, лаванду, шалфей, тимьян, розмарин, ладанник и др. Гарига имеет различные местные названия, например в Испании томилляры.

Следующая формация, образующаяся на месте деградируемого маквиса, фригана, растительный покров которой чрезвычайно разрежен. Нередко это каменистые пустоши.

Постепенно из растительного покрова исчезают все растения, поедаемые скотом, по этой причине в составе фриганы преобладают геофиты (асфоделус), ядовитые (молочаи) и колючие (астрагалы, сложноцветные) растения. В нижнем поясе гор Средиземноморья, включая западное Закавказье, распространены субтропические вечнозеленые лавровые, или лавролистные, леса, названные по преобладающим породам различным видам лавра.

2. Тропические дождевые леса.

В дождевых тропических лесах деревья образуют три яруса: 1) редкие высокие деревья создают верхний ярус над общим уровнем полога; 2) полог, образующий сплошной вечнозеленый покров на высоте 25—35 м; 3) нижний ярус, который четко проявляется как густой лес лишь в местах просвета в пологе. Травянистая растительность и кустарники практически отсутствуют. Но зато большое количество лиан и эпифитов.

Видовое разнообразие растений очень велико — на нескольких гектарах можно встретить столько видов, сколько нет во флоре всей Европы (Ю. Одум, 1986). Число видов деревьев по разным учетам различно, но, видимо, достигает 170 и более, хотя трав — не более 20 видов. Количество видов межъярусных растений (лианы, эпифиты и др.) вместе с травами насчитывают 200—300 и более.

Влажные тропические леса — это достаточно древние кли-максные экосистемы, в которых круговорот питательных веществ доведен до совершенства — они мало теряются и немедленно поступают в биологический круговорот, осуществляемый мутуалистическими организмами и неглубокими, большей частью воздушными, с мощной микоризой, корнями деревьев. Именно благодаря этому на скудных почвах так пышно растут леса.

Не менее разнообразен, чем растительность, и животный мир этих лесов. Большая часть животных, в том числе и млекопитающих, существуют в верхних ярусах растительности. Разнообразие видов животных можно проиллюстрировать такими цифрами: на 15 км2 дождевого леса в Панаме насчитывается 20 000 видов насекомых, а на такой же территории на западе Европы их всего несколько сотен.

Из крупных животных тропических лесов назовем лишь некоторые, наиболее известные: обезьяны, ягуары, муравьед, ленивец, пума, человекообразные обезьяны, буйвол, индийский слон, павлин, попугаи, кондор, королевский гриф и многие др.

Для тропического леса характерна высокая скорость эволюции и видообразования.

Многие виды вошли в состав более северных сообществ. Поэтому очень важно сохранить эти леса как «ресурс генов».

Влажные тропические леса обладают большой биомассой и самой высокой продуктивностью из биоценозов суши.

Чтобы лес восстанавливался до состояния климакса, требуется длительный суккцессионный цикл. Для ускорения процесса предлагается, например, вырубать его узкими просеками, оставляя растения, которые ценности для промышленности не представляют, не нарушая при этом запас биогенов в корневых подушках, и тогда обсеменение с незатронутых участков поможет быстро восстановить лес до первоначального вида.

3. Пресноводные экосистемы.

Особенности и факторы пресноводных местообитаний Пресные воды на поверхности континентов образуют реки, озера, болота. Человек для своих нужд создает искусственные пруды и крупные водохранилища. Значит, пресные воды могут находиться в текучем и относительно неподвижном стоячем состоянии.

Некоторые водоемы могут переходить из одного состояния в другое.

В связи с этим пресноводные местообитания подразделяются на:

• лентические (лат. lentes - спокойный) экосистемы - озера и пруды - стоячие воды;

• лотические (lotus - омывающий) экосистемы - родники, ручьи, реки - текучие воды;

• заболоченные участки с колеблющимся уровнем по сезонам и годам - марши и болота.

В этой классификации не учитываются подземные воды, так как они обычно безжизненны.

Составляя весьма малую часть от всех экосистем биосферы, пресноводные экосистемы для человека имеют непреходящее значение вследствие следующих особенностей:

пресные воды практически единственный источник для бытовых и 1) промышленных нужд;

2) пресноводные экосистемы представляют собой самую удобную и дешевую систему переработки отходов;

3) уникальность термодинамических свойств воды, способствующих уменьшению температурных колебаний среды.

Лимитирующие факторы водной среды - температура, прозрачность, течение, соленость и др. Многие животные, живущие в воде стенотермны, вследствие чего опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды. Для жизни водоема очень важна прозрачность воды, мерой для которой служит глубина зоны, до которой возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. Прозрачность может быть разная - от нескольких сантиметров в очень мутных водоемах, до 30-40 м в чистых горных озерах.

Течение также важный лимитирующий фактор в лотических экосистемах - влияет на распространение организмов и содержание газов и солей.

4. Морские экосистемы.

Морские экосистемы занимают приблизительно 71 % поверхности Земли и содержат 97 % всех вод планеты. Они производят 32 % чистой первичной продукции в мире. Они отличаются от пресноводных экосистем наличием растворенных соединений в воде, особенно солей. Примерно 85 % растворенных веществ в морской воде это натрий и хлор. Морская вода имеет среднюю соленость 35 промилле в воде (частей за тысячу).

Фактическая соленость варьируется среди различных морских экосистем.

Морские экосистемы можно разделить на несколько зон в зависимости от глубины и особенностей береговой линии. Океаническая зона является обширной открытой частью океана, где живут такие животные, как киты, акулы и тунцы. Зона бентоса состоит из основания ниже воды, где живут многие беспозвоночные. Приливная зона это область приливов и отливов; она называется прибрежная зона. Другие прибрежные (неритические) зоны могут включать в себя лиманы, солончаки, коралловые рифы, лагуны и мангровые болота. В глубоководных, термальных источниках хемосинтезирующие серные бактерии формируют основу пищевой цепи.

Классы организмов, обнаруженные в морских экосистемах, включают коричневые водоросли, динофлагелаты, кораллы, головоногих моллюсков, иглокожих, и акул. Рыбы, пойманные в морских экосистемах, являются крупнейшим источником коммерческой продукции, полученной из природных популяций.

Лекция №6.

Тема: Измерение и оценка биологического разнообразия.

2. Вопросы лекции

1. Альфа-разнообразие: видовое обилие.

2. Бета-разнообразие: сравнение, сходство, соответствие сообществ.

3. Гамма-разнообразие наземных экосистем.

3. Краткое содержание вопросов

1. Альфа-разнообразие: видовое обилие.

При оценке альфа-разнообразия принимаются во внимание два фактора: видовое богатство и выравненность обилий видов.

Видовое богатство – число видов, для сравнения отнесенное к определенной площади.

Выравненность – равномерность распределения видов по их обилию в сообществе.

Видовое разнообразие в разных местах часто зависит от шкалы измерения разнообразия [Мэгарран, 1992]. Например, в 1 м2 полуестественных европейских пастбищ может быть больше видов, чем в нижнем ярусе дождевого тропического леса в бассейне Амазонки. Разнообразие видов на 1 км2 и более будет выше в тропическом лесу. Видовое разнообразие увеличивается при увеличении размеров изучаемой площади. Маргалеф на примере изучения планктонных сообществ показал, что при увеличении объема выборки разнообразие также увеличивается.

Распределение видового богатства на Земле меняется по долготе, высоте над уровнем моря, в градиенте увлажнения, солености, содержания калия в почве и др.

Уиттекер [Whittaker, 1972] пришел к выводу, что разнообразие увеличивается от холодного к теплому климату и от морского к континентальному. Видовое разнообразие увеличивается при продвижении от высоких широт к экватору. Максимум видового разнообразия наблюдается в большинстве случаев в мезофитных сообществах. В сообществах, подвергающихся стрессовым воздействиям, видовое разнообразие уменьшается; но, кроме того, оно может снижаться в результате обострения видовой конкуренции в климаксовых сообществах, существующих в стабильной физической среде.

2. Бета-разнообразие: сравнение, сходство, соответствие сообществ.

Бета-разнообразие характеризует степень различий или сходства ряда местообитаний или выборок с точки зрения их видового состава, а иногда и обилия видов.

Этот термин был введен Уиттекером в 1960 году. Один из общих подходов к установлению бета-разнообразия – оценка изменений видового разнообразия вдоль средового градиента. Другой путь его определения – сравнение видового состава различных сообществ. Чем меньше общих видов в сообществах или в разных точках градиента, тем выше бета-разнообразие. Этот путь используется в любых исследованиях, рассматривающих степень различий видового состава выборок, местообитаний или сообществ. Вместе с мерами оценки внутреннего разнообразия местообитаний бетаразнообразие можно использовать, чтобы получить представление об общем разнообразии условий данной территории.

3. Гамма-разнообразие наземных экосистем.

Уровень – гамма-разнообразие – относится к более крупным пространственным единицам типа острова или ландшафта по сравнению с бета-разнообразием. Затем, если гамма-разнообразие определяется как общее разнообразие группы участков, то эпсилонразнообразие, или региональное разнообразие, – общее разнообразие группы территорий гамма-разнообразия, которое относится к крупным биогеографическим областям.

Наибольший интерес для изучения фитоценохор представляет именно гаммаразнообразие, относящееся к микро-, мезо- и макрокомбинациям растительного покрова, соответствующим урочищам, местностям и ландшафтам в масштабах конкретных геоботанических карт.

Основным способом исследования гамма-разнообразия фитоценохор является сочетание стационарных и полустационарных описаний пространственных единиц растительного покрова и дешифрирование их пространственно-временных характеристик по аэрокосмическим снимкам. Имеются небольшие опыты такого подхода, немного проясняющие содержание исследования гамма-разнообразия. F. Burel связывает гаммаразнообразие с фрагментацией экосистем на ландшафтном уровне из-за урбанизации, сельскохозяйственного освоения, вырубки лесов, распознаваемых на космических снимках с SPOT. D. M. Stoms и J. E. Etes пытаются связать гамма-разнообразие при дистанционных исследованиях с видовым богатством. Причем первый подход основан на последовательной генерализации объекта расчета разнообразия, а второй – на последовательном изменении уровня обработки данных.

Лекция №7.

Тема: Природопользование и биологическое разнообразие.

2. Вопросы лекции

1. Антропогенные изменения биомов.

2. Оценка опасности изменений на уровне популяций.

3. Оценка опасности изменений на уровне сообществ.

3. Краткое содержание вопросов

1. Антропогенные изменения биомов.

Изменение видового разнообразия глобальный процесс. Деградация — естественных экосистем и необратимая потеря многих видов животных отмечаются во всем мире. При этом нет полного представления об исчезновении менее заметных животных — моллюсков, насекомых и других, роль которых в поддержании биологического равновесия в природе весьма значительна. Изменение животного мира России, при всем разнообразии и разнонаправленности трансформаций, можно определить как обеднение его естественного потенциала. Обеднение животного мира раскрывается через тенденции изменения на фоне естественных (зональных) биомов. Они прослеживаются на примере наиболее хорошо изученных и значимых для человека классов животных — млекопитающих и птиц. Основными критериями для оценки изменения послужили: сокращение видового разнообразия, синантропизация, упрощение структуры животного населения, смена видов доминантов и др. Широко использовались также косвенные показатели, характеризующие степень нарушенности естественных местообитаний животных. В соответствии с этими показателями выявлено три тенденции изменения животного мира. Самая неблагоприятная из тенденций — полное исчезновение естественных сообществ млекопитающих и птиц в результате уничтожения естественных местообитаний — прослеживается, прежде всего, в виде отдельных очагов: в крупных городах (Москве, Казани, Калуге, Волгограде, Новосибирске и др.); в центрах горнодобывающей промышленности (Воркуте, Норильске и др.); крупных северных портах (Мурманске, Архангельске), а также на территориях агрокультурного освоения в зонах широколиственных лесов, лесостепи и степи, где произошла практически полная смена естественных биомов на производные полевые. Сокращение видового разнообразия местами здесь достигает 80%; при этом ключевые позиции в сообществах на огромных площадях занимают синантропные виды. Значительное сокращение видового разнообразия (местами на 50%), а также изменения в структуре животного населения прослеживаются в пределах лесостепи, где доля распаханности часто достигает 50%, а также в лесных биомах, испытывающих интенсивное воздействие промышленности.

Умеренное сокращение видового разнообразия с намечающимися изменениями в структуре животного населения наблюдается на территориях, затронутых лесоразработками (таежные биомы), очаговой распашкой, выборочным пастбищным использованием. Здесь антропогенное воздействие пока еще локализуется на небольших площадях, что позволяет сохраняться естественным местообитаниям. В пределах остальной территории изменения видового состава и сообществ животных незначительны и близки к современным естественным. Генетический потенциал биоты Земли обедняется также и среди окультуренных растений и животных. Но здесь причина не в разрушении мест их обитания или чрезмерном потреблении человеком, как это происходит в отношении представителей дикой флоры и фауны, а в сознательном сокращении сортового и породного разнообразия культурных биологических видов. В значительной степени это связано с глобализацией мирового хозяйства, унификацией используемых в сельском хозяйстве культурных видов растений и животных.

2. Оценка опасности изменений на уровне популяций.

Изменение естественной структуры популяций за счет выборочного изъятия одной группы ведет к перемене фенотипического разнообразия популяций, которое, согласно модели, более опасно для биосистемы, чем пропорциональное изъятие из всех популяционных групп. Особенно опасно изъятие редких типов (например наиболее крупных экземпляров). В этих случаях разнообразие редко приближается к критическому порогу устойчивости биосистемы.

При росте частоты и объемов нарушений в биосистемах чаще гибнут популяци с малыми темпами воспроизводства и длительным периодом жизни особей (К-стратегия).

Последовательное сокращение размеров участков природных систем приводит к последовательному исчезновению видов (в зависимости от их требований к размерам участков обитания) и упрощению биоценотической структуры ниже оптического уровня.

3. Оценка опасности изменений на уровне сообществ.

Структура биоценозов, относящихся к более ранним стадиям сукцессии, сходна с системами, адаптированными к менее стабильной среде, "в зрелости" их параметры массы и разнообразия соответствуют более устойчивым условиям. При определенной частоте и/или площади нарушений происходит перманентная замена зрелых стадий биосистемы на ранние стадии.

Наиболее устойчивы и обеспечены ресурсами тепла и воды биомы широколиственных лесов. эта группа сукцессионно продвинутых экосистем формируют собственную, "ценотическую" среду. В условиях, когда связи между элементами биосистем разнообразны и сильны, климатические осциляции не могут существенно влиять на структуру биома. Поэтому крупные перестройки здесь происходят лишь в случае чрезвычайно резких изменений климата.

Лекция № 8.

Тема: Техногенные катастрофы – угроза биоразнообразию.

2. Вопросы лекции

1. Стабильность и устойчивость биологических систем.

2. Динамика биоразнообразия в условиях радиоактивного загрязнения.

3. Влияние разливов нефти на разнообразие морских сообществ.

4. Влияние техногенного загрязнения на лесные сообщества.

3. Краткое содержание вопросов

1. Стабильность и устойчивость биологических систем.

Результаты исследований природных популяций живых организмов и естественных экосистем свидетельствуют о ведущей роли биоразнообразия как одного из основных показателей их стабильности и эффективности функционирования (Чернов, 1991; Алещенко, Букварева, 1991; Щи-панов, 1992). В этой связи при решении широкого круга вопросов, связанных с охраной природы, особую актуальность на ближайшую перспективу приобретает выяснение механизмов поддержания устойчивости экосистем, разработка теоретических принципов их функционирования, а также научных основ сохранения разнообразия биоты в условиях антропогенного воздействия на природные комплексы.

В большинстве случаев биоразнообразие рассматривается с двух точек зрения: на популяционно-видовом уровне — как генетическое разнообразие, на биоценотическом и биосферном уровнях — как видовое разнообразие и разнообразие типов сообществ и экосистем (Алещенко, Буква-рева, 1991). При этом достаточно полно исследовано видовое разнообразие растительного и животного мира в отдельных регионах, в меньшей степени — генетическое разнообразие видовых популяций различных групп организмов. Однако, несмотря на то, что разнообразие и продуктивность биосистем могут служить основными критериями при определении допустимой экологической нагрузки (Израэль, 1986), вопросы устойчивости биотических сообществ в зависимости от их разнообразия разработаны в самых общих чертах.

2. Динамика биоразнообразия в условиях радиоактивного загрязнения.

Развитие растений очень сильно зависит от сублетальных доз. Чувствительность различных видов растений к длительно действующего облучения колеблется в широких пределах. Так например, доза, при которой наблюдается замедленный рост растений при воздействии радиации в течение 10дней в зависимости от вида растений колеблется от 20 до 4100 рад / сутки., А доза вызывающая сильное увядание - от 30 до 6000 рад / сутки.

Хроническое облучение сосны имеет сравнительно высокую (который чувствительность) в течение 10 лет при дозе 1 рад / день (суммарная доза 25000 советов) вызывает также уменьшение скорости роста, как острая доза в 60 советов.

Из проведенных экспериментов следует, что травянистые сообщества в общем случае более устойчивы, чем зрелые леса. Это происходит не только потому, что в первых многие виды имеют более мелкое ядро, но и потому, что в них гораздо меньше незащищенной биомассы над грунтом. К тому же мелкие травянистые растения возобновляются гораздо быстрее, прорастая из семян или защищенных подземных частей.

Следовательно, такие признаки, как биомасса и разнообразие, играют роль в восприимчивости к облучению совершенно независимо от объема хромосом у отдельных видов.

Как и при всех других типах стресса, радиационный стресс вызывает уменьшение видового разнообразия. На залежную растительность действовали дозой 1000 рад / сутки.

Продукция сухого вещества в облученном сообществе оказалась выше, чем у необлученных контроле, но видовое разнообразие катастрофически понизилась. Вместо обычной смеси многих видов разнотравья и злаков на облученном залежи вырастила чистая монокультура, итальянский просо-кормовая трава.

3. Влияние разливов нефти на разнообразие морских сообществ.

Экологические последствия разливов нефти носят трудно учитываемый характер, поскольку нефтяное загрязнение нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе.

Экологические последствия разливов нефти носят трудно учитываемый характер, поскольку нефтяное загрязнение нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе.

Нефть является продуктом длительного распада и очень быстро покрывает поверхность вод плотным слоем нефтяной пленки, которая препятствует доступу воздуха и света.

4. Влияние техногенного загрязнения на лесные сообщества.

Многолетние исследования лесных экосистем в условиях техногенного воздействия свидетельствуют о тесной взаимосвязи пространственного загрязнения их компонентов с особенностями расположения источников выбросов. Величина и знак коэффициента корреляции между содержанием загрязнителя в компонентах экосистемы и расстоянием к источнику выбросов служит подтверждением принадлежности химического вещества к выбросам изучаемого промышленного объекта. Для характеристики многокомпонентного загрязнения лесов целесообразно использовать показатель суммарного загрязнения Zc, рекомендуемого для оценок санитарногигиенического состояния городских территорий.

Выявлены тенденции перераспределения выпадающих из атмосферы химических загрязнителей в различных компонентах экосистемы. Наиболее тесная положительная связь между содержанием техногенных элементов наблюдается в системе «снег-лесная подстилка», менее значимая в системах «снег – почва» и «подстилка – почва».

Вследствие внутриценотического перераспределения загрязняющих веществ наибольшее загрязнение снега, дождевых осадков, лесной подстилки и почвы наблюдается в приствольных и подкроновых зонах древостоев разного возраста.

Содержание большинства изученных элементов в дождевых осадках увеличивается по ряду: над кронами в окнах под подстилкой под кронами под эллювиальным горизонтами почв в стволовом стоке.

В зависимости от уровня воздействия начальные изменения лесных фитоценозов (угнетение и гибель наиболее чувствительных видов) трансформируются в более глубокие функциональные и структурные нарушения, вплоть до полной деструкции коренного сообщества и замены его вторичным (лесным или нелесным) ценозом, обладающим более низкой продуктивностью, но способным сохранять жизнестойкость в условиях химического загрязнения.

Ведущая роль в предотвращении деградации лесных фитоценозов в условиях промышленного загрязнения принадлежит нормированию допустимого техногенного воздействия. Анализ действующей нормативной базы в России и за рубежом позволил нам выделить следующие виды нормативов, относящихся к нормированию техногенного воздействия на леса: предельно-допустимые концентрации содержания вредных примесей в атмосферном воздухе и критические уровни загрязнения атмосферы, предельнодопустимые концентрации загрязнителей в почве, допустимые уровни накопления загрязнителей в органах и тканях растений, предельно-допустимая нагрузка выпадений загрязнителей в экосистемы [1,2,3,4]. К настоящему времени в наибольшей степени обоснованы нормативы допустимого загрязнения атмосферного воздуха лесных экосистем; остальная часть нормативов, как правило, еще находится в стадии научных разработок.

Лекция № 9.

Мониторинг биоразнообразия

2. Вопросы лекции

1. Международные программы мониторинга биоразнообразия.

2. Мониторинг биоразнообразия в России.

3. Краткое содержание вопросов

1. Международные программы мониторинга биоразнообразия.

Единственным наиболее важным международным договором по защите видов является Международная Конвенция о торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения –СИТЕС (the Convention on International Trade in Endangered Species –CITES), учрежденная в 1973 году. совместно с Программой ООН по окружающей среде – ЮНЕП (the United Nations Environmental Programme – UNEP) [Wijnstekers, 1992; Hemley, 1994]. Этот договор сейчас введен в действие в более чем 120 странах. СИТЕС утвердила список видов, торговля которыми должна контролироваться, а страны-участники согласны ограничить торговлю и гибельное уничтожение этих видов. В Приложение Конвенции включено приблизительно 675 животных и растений, торговля которыми запрещена. В Приложении № 2 перечислены 3700 животных и 21000 растений, международная торговля которыми регулируется. Приложения №№ 1 и 2 включают такие важные декоративные виды, как орхидеи, саговники, кактусы, насекомоядные растения, древовидные папоротники и большое число видов деревьев.

Среди животного мира под особым контролем находятся: попугаи, крупные дикие кошки, киты, морские черепахи, хищные птицы, носороги, медведи, приматы, виды, отлавливаемые для зоопарков и домашнего содержания, аквариумные виды, а также виды, дающие мех, кожу и другие коммерческие товары. Международные конвенции типа СИТЕС выполняются только тогда, когда страна, подписавшая договор, издает внутренний закон, предусматривающий наказание за его нарушение. Как только в стране в соответствии с СИТЕС принимается закон, полицейские, таможенники, лесники и оперативные работники государственных структур получают право арестовывать, привлекать и прекращать деятельность нарушителей, т. е. тех, кто владеет, ловит или торгует представителями перечисленных в СИТЕС видов.

2. Мониторинг биоразнообразия в России.

Понятие «биоразнообразие» вошло в широкий научный обиход в 1972 году на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде, где экологи сумели убедить политических лидеров стран мирового сообщества в том, что охрана живой природы должна стать приоритетной при осуществлении любой деятельности человека на Земле.

Через двадцать лет, в 1992 году в Рио-де-Жанейро во времяКонференции ООН по окружающей среде и развитию была принята Конвенция о биологическом разнообразии, которую подписали более 180 стран, в том числе и Россия. Активная реализация Конвенции о биоразнообразии в России началась после ее ратификации Государственной Думой в 1995 году. На федеральном уровне был принят целый ряд природоохранительных законов, а в 1996 году Указом Президента РФ, утверждена «Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию», в которой в качестве одного из важнейших направлений развития России рассматривается сохранение биоразнообразия.

Россия, как и другие страны, подписавшие и ратифицировавшие Конвенцию о биологическом разнообразии действует не в одиночку. Проект Глобального экологического фонда (ГЭФ) по сохранению биоразнообразия России, финансируемый Международным банком реконструкции и развития, стартовал в декабре 1996 года. С тех пор разработана и в 2001 году принята Национальная стратегия сохранения биоразнообразия России, разрабатываются механизмы сохранения биоразнообразия, осуществляется поддержка национальных парков и заповедников, реализуются мероприятия по сохранению биоразнообразия и улучшению экологической обстановки в различных регионах. Проект ГЭФ и Национальная стратегия наряду с другими проектами по сохранению биоразнообразия в качестве приоритетных направлений предусматривают разработку и реализацию образовательных

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ПРОВЕДЕНИЮ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

2.1 Семинарское занятие № ( 2 часа).

Тема: Введение в дисциплину биоразнообразие.

2.1.1 Вопросы к занятию:

1. Понятие биоразнообразия.

2. Реализация Конвенции о биоразнообразии в России 2.1.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.

2.2 Семинарское занятие №2 ( 2 часа).

Тема: Уровни биоразнообразия.

2.2.1 Вопросы к занятию:

1. Системная концепция биоразнообразия.

2. Биохимическая систематика.

3. Биоразнообразие, созданное человеком.

2.2.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.

2.3 Семинарское занятие № 3 ( 2 часа).

Тема: Таксономическое разнообразие.

2.3.1 Вопросы к занятию:

1. Видовое богатство России

2. Центры таксономического разнообразия.

2.3.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.

2.4 Семинарское занятие №4 ( 2 часа).

Тема: География биоразнообразия (Часть 1) 2.4.1 Вопросы к занятию:

1. Тундра.

2. Бореальные хвойные леса.

3. Листопадные леса умеренной зоны.

4. Саванны и степи.

5. Пустыни.

2.4.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.

2.5 Семинарское занятие № 5( 2 часа).

Тема: География биоразнообразия (Часть 2).

2.5.1 Вопросы к занятию:

1. Субтропические жестколистные леса и кустарники.

2. Тропические дождевые леса.

3. Пресноводные экосистемы.

4. Морские экосистемы.

2.5.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.

2.6 Семинарское занятие №6 ( 2 часа).

Тема: География биоразнообразия.

2.6.1 Вопросы к занятию:

1. Субтропические жестколистные леса и кустарники.

2. Тропические дождевые леса.

3. Пресноводные экосистемы.

4. Морские экосистемы.

2.6.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.

2.7 Семинарское занятие №7 ( 2 часа).

Тема: Измерение и оценка биологического разнообразия.

2.7.1 Вопросы к занятию:

1.Индексы видового разнообразия.

2. Применение показателей разнообразия 2.7.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.

2.8 Семинарское занятие № 8( 2 часа).

Тема: Природопользование и биологическое разнообразие.

2.8.1 Вопросы к занятию:

1. Воздействие человека на биоразнообразие

2. Основные типы антропогенных нарушений.

3. Технология экспертной оценки влияния природопользования на биологическое разнообразие.

2.8.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.

2.9 Семинарское занятие № 9( 2 часа).

Тема: Всемирная стратегия сохранения биологического разнообразия.

2.9.1 Вопросы к занятию:

1. Глобальные экологические изменения.

2. Международный опыт мероприятий по сохранению живой природы.

3. Стратегия сохранения биологического разнообразия.

2.9.2 Краткое описание проводимого занятия:

Заслушивание докладов по основным вопросам семинара.



Похожие работы:

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ "УТВЕРЖДАЮ" Проректор по учебной работе САБЛИНА С.Г. "" _ 20 г УЧЕБНЫЙ КУРС "Введение в биологию"...»

«УДК 633.324.14 К ВОПРОСУ О ПСЕВДОСАМОСОВМЕСТИМОСТИ ТЕТРАПЛОИДНОЙ ОЗИМОЙ РЖИ В.И. Суховецкий1, И.С. Попова2 заведующий отделом селекции зерновых культур, кандидат биологических наук ТОО "Восточно-Казахстанский НИИ сельского х...»

«Product Guide 2007 Добро пожаловать в Уатман, мировой лидер в области разработки высококачественной лабораторной продукции для разделения. Мы предлагаем нашим клиентам наиболее полный набор продукции в этой отрасл...»

«Экологический проект для детей младшей разновозрастной группы на тему: "Огород на подоконнике"Тема проекта: "Лук от всех недуг" Вид проекта – среднесрочный, экспериментальный Участники проекта...»

«УДК 631.618:581.144.2 © 2012 Корневые системы растений в толще техноземов И.Х. Узбек, доктор биологических наук Стверджується, що ділення загальної маси коренів на окремі фракції дає чітке уявлення про будову, розповсюдження і розділення кореневих систем у товщі ґрунту (породи), дозволяє визначити ту частину коренів, через яку відбу...»

«АI(АДЕМИЯ НАУК СССР УРАЛЬСКИй ФИЛИАЛ ТРУДЫ ИНСТИТУТА БИОЛОГИИ Вьщ 10 1958 в. в. н и к о л ь с к и й О ПРИРОДЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ОРГАНИЗМА ТЕЛЯТ К ЗАБОЛЕВАНИЯМ И ПУТЯХ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ СВ...»

«Вестник ТвГУ. Серия "Биология и экология". Вып. 10, 2008 УДК 581.145.1: 582.772.2 БИОЛОГИЯ ЦВЕТЕНИЯ ДВУДОМНОГО ДЕРЕВА НА ПРИМЕРЕ КЛЕНА ЯСЕНЕЛИСТНОГО (ACER NEGUNDO L.) Л.Г. Путиванова Московски...»

«ПОЗМОГОВА ГАЛИНА ЕВГЕНЬЕВНА ИСКУССТВЕННЫЕ ДНК-СОДЕРЖАЩИЕ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ 03.00.03. – молекулярная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук Москва – 2008 Работа выполнена в центре Биоинженерия Российской академии наук и в...»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 28 февраля 2013 г. N 102 г. Улан-Удэ ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ РАЗВИТИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА И СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В РЕСПУБЛИКЕ БУРЯТИЯ Список изменяющих документов (в ред. Постанов...»

«Russian Journal of Biological Research, 2014, Vol. (1), № 1 Copyright © 2014 by Academic Publishing House Researcher Published in the Russian Federation Russian Journal of Biological Research Has been issued since 2014. ISSN: 2409-4536 Vol. 1, No. 1, pp. 14-30, 2014...»

«ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Актуальность. Усиление роли науки в жизни современного общества, проникновение её во все сферы общественной практики увеличивает требования к квалификации научных кадров. Одной из основных форм подготовки профессиональных ученых...»

«СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2015, том 50, 3, с. 377-383 УДК 633.853.52:579.64(470.319) doi: 10.15389/agrobiology.2015.3.377rus ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНТРОДУКЦИИ АЦК-УТИЛИЗИРУЮЩИХ РИЗОБАКТЕРИЙ В АГРОЦЕНОЗЫ СОИ...»

«1. Цель освоения дисциплины Основной целью изучения дисциплины "Растениеводство" – овладеть глубокими знаниями по биологии с/х культур и освоить технологии их выращивания.В процессе дисциплины "Растениеводство" решаются следующие зад...»

«7 АКАДЕМИЯ НАУК СССР МОСКОВСКОЕ ОБЩЕСТВО ИСПЫТАТЕЛЕЙ ПРИРОДЫ ДИНАМИКА ЦЕНОПОПУЛЯЦИЙ РАСТЕНИЙ Ответственный редактор доктор биологических наук Т.И. СЕРЕБРЯКОВА МОСКВА ’’НАУКА” УДК 581.524:632:937.2 Динамика ценопопуляций. — М.: Наука, 1985. В монографии исследована изменчивость во времени и в пространстве...»

«ENVIROMIS’2014 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENVIRONMENTAL OBSERVATIONS, MODELING AND INFORMATION SYSTEMS Организаторы Enviromis Enviromis 2014 2014 organizers Сибирский центр Siberian Center климато-экологических исследований for Environment Research и образования and Training, Институт мониторинга климатических Ins...»

«Корниенко Владимир Юрьевич ГЕТЕРОГЕННОСТЬ ПОЛИМОРФИЗМОВ В ГЕНЕ NPHS2 У ДЕТЕЙ С НЕФРОТИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ. 03.02.07 генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2012 Работа выполнена в лаборатории мембранологии с группой генетических исследований ФГБУ “Научный Центр Здоровья Детей...»

«Министерство сельского хозяйства РФ ФГОУ ВПО "Самарская государственная сельскохозяйственная академия" Кафедра "Землеустройство, экология и безопасность жизнедеятельности" ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОЕКТИР...»

«Дана оценка действия используемых препаратов на начальных этапах скрининга, позволяющая выяснить наиболее эффективные препараты для пшеницы и ячменя. Дана биологическая и экологическая оценка выращенной продукции. Установлено действие свинца, как стрессора,...»

«2013 Географический вестник 1 (24) Экология и природопользование УДК 504.062:551.8(571.6) © И.С. Майоров, В.М. Урусов, Л.И. Варченко ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ НА ЮГЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ (ИСТОРИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ, УРОКИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОСЧЁТОВ) Природопользование на Дальнем Востоке России (ДВ) с рубежа голоцена пережило несколько периодов...»

«НЕСОВ Артем Владимирович АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА В ГИБЕЛИ КЛЕТОК РАСТЕНИЙ: РОЛЬ МИТОХОНДРИЙ, NADPH-ОКСИДАЗЫ ПЛАЗМАТИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ И АПОПЛАСТНОЙ ПЕРОКСИДАЗЫ 03.01.05 – физиология и биохимия растений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учен...»

«ного значения. Согласно Росстату России индекс цен в капитальном строительстве в 2005 г. по отношению к 2004 составил 3,1 %, а индексация платежей – 1,09 %. Это означает, что за данный период времени темп индексации платежей отставал от темпа роста цен в капитальном строительстве в 2,8 раза. Другими словами, инвестиционный рубль п...»








 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.