Биогеография как наука. Практическое значение и связь с другими науками

Биогеография  как наука. Практическое значение и  связь с другими науками.

Биогеография  – наука о географическом распространении  и размещении сообществ организмов и их компонентов. Биогеография изучает  законы географического распределение  живых организмов по земному шару и причины его изменения. Одной  из центральных задач современной  биогеографии является выделение флористических и фаунистических регионов, т.е. биогеографическое  районирование земной поверхности.  Биогеография тесно связана с  географическими и биологическими науками и опирается на важнейшие  закономерности современной экологии .Биогеография как наука о географических закономерностях распространения живых организмов и их сообществ. Цели, задачи, структура и связь с другими науками современной биогеографии. Биогеография - наука о закономерностях распространения и распределения по земному шару различных биоценозов , а также животных , растений и микроорганизмов (видов, родов или других таксономических категорий ). Биогеография пограничная наука, лежащая на стыке биологии и географии . Биогеография включает следующие разделы: -географию организмов , в её состав входят: география микроорганизмов ; география растений ; география животных ; общая география организмов; - географию растительного покрова и животного населения , в её состав входят: география микробоценозов; география фитоценозов (растительного покрова); география зооценозов (животного населения); география биоценозов . Имеется ряд основных направлений Биогеография: ареалологическое, флористическое и фаунистическое, региональное, экологическое и историческое, в которых достигнуты определённые успехи. В области ареалологии установлены ареалы (области распространения) значительного числа видов. Флористические и фаунистические исследования охватили не все систематические группы в одинаковой степени; слабее изучена большая часть классов беспозвоночных животных и низших растений . Региональная БГ подошла при выделении флористических и фаунистических регионов к необходимости учитывать не только эндемичные, но и характерные для данного региона таксоны. Выявлены крупные регионы (области, подобласти), единые для всех систематических групп животных , растений и микроорганизмов . В экологической БГ всё большее значение приобретает исследование биомассы, биологической продуктивности и роли организмов в жизни природно-территориальных комплексов, в частности в преобразовании энергии; исследуются под этим углом зрения различные экологические группы организмов, входящие в состав сообществ, их значение в структуре сообществ, географические особенности взаимоотношений между организмами. Особое значение приобретает изучение биогеографических аспектов воздействия человека на организмы. Историческая Биогеография исследует влияние геологического прошлого Земли на современное распространение биоценозов и организмов. Биогеография пользуется методами: сравнительно-географическим (сравнение особенностей фауны, флоры, растительного покрова, животного населения различных природно-территориальных комплексов), экологическим (установление взаимодействия органического мира с другими компонентами природно-территориальных комплексов), количественным (установление закономерностей распределения биомассы и биологической продукции), историческим и картографическим. Биогеография относят к числу наук о биосфере , учение о которой было разработано В. И. Вернадским . Биогеография тесно связана с биоценологией ,экологией ,биогеоценологией . Предметы исследования Биогеография и биоценологии частично перекрываются: в состав Биогеография входит (наряду с другими подразделами) и география биоценозов. Биогеография представляет теоретическую основу рационального использования ресурсов растительного покрова и животного населения , разрабатывая нормы и сроки использования ресурсов в связи с особенностями географической среды; добыча пушных зверей и дичи, сбор лекарственного и технического растительного сырья, использование кормовых трав невозможны без знания обилия, прироста и др. количественных показателей в различных регионах. Разработка мер борьбы с вредителями сельского, лесного хозяйства и с возбудителями , носителями и переносчиками ряда болезней человека в значительной степени основывается на знании особенностей их распространения и количественных закономерностей распределения внутри ареала. Правильная организация охраны природы опирается на изучение биогеографических особенностей различных зон и физико-географических областей.

2. Основные  этапы развития биогеографии. Великие  географические открытия и расширение  представлений о разнообразии растений и животных. Многие видные биогеграфы неоднократно обращались к истории биогеографии. В отечественной литературе первым был М.А.Мензбир (1855 — 1935), который в 1882 г. предложил выделить четыре этапа развития БГ в соответствии со взглядами ученых тех лет на происхождение и развитие органического мира Земли. Мензбир различал периоды, связанные:

-со слепой  верой в истину библейской  догмы о сотворении мира;

-с господством  теории катастроф; 

-с отказом  от теории катастроф и распространением  принципа актуализма;

-с победой  дарвиновского учения об эволюции.

Уточнение истории  БГ и ее периодизации было проведено  отечественными биогеографами А. Г. Вороновым (1911 — 1995) и Г.В.Наумовым, которые в 1963 г. отметили новые этапы, а в отношении периодов раннего развития биогеографии во многом придерживались точки зрения М.А. Мензбира. А. Г. Воронов в 1987 г. выделил в истории БГследующие периоды: 1. Появление отрывочных сведений — до начала XVI в. 2. Накопление флористических и фаунистических сведений при господстве библейского мифа о сотворении мира — начало XVI — конец XVIII в. 3. Создание обобщающих ботанико- и зоогеографических работ при господстве теории катастроф — конец XVIII — середина XIX в. 4. Развитие ботанико-географических, зоогеографических, экологических исследований и возникновение биоценологии на основе теории эволюции Дарвина — вторая половина XIX в. 5.Разработка учения о растительных сообществах, дальнейшего развития экологического и исторического направлений ботанической географии и зоогеографии, попытки создания биогеографии как совокупности ботанической географии и зоогеографии — с начала до середины XX в. 6.Развитие единой биогеографии — с середины XX в. Указанные работы по периодизации развития ботанико- и зоогеографических идей и становления биогеографии как самостоятельного направления в науке сохраняют свое значение до настоящего времени. Эпоха Великих географических открытий ознаменовалась многочисленными путешествиями, каждый вновь открытый материк или остров обладает своей, чаще всего самобытной, флорой и фауной. Так было с открытием Америки, Австралии, проникновением в удаленные районы Африки, Азии, в громадные, почти ненаселенные пространства Сибири. Знакомство с природой посещенных островов и континентов становится обязательным. Английский путешественник Джеймс Кук берет с собой в кругосветное путешествие естествоиспытателей — отца и сына Д.Форстера и Г.Форстера, а В.Беринг — Г. Стеллера. Ученые отмечали, что разница в облике растительности и животного населения зависит от географического положения материков или островов. С этим временем связано становление сравнительного метода в биогеографии. Следует сказать о важном событии для науки в России — основании в 1724 г. Петром I Российской академии наук, в которой Географический департамент с 1758 г. возглавил М. В.Ломоносов. Русские землепроходцы внесли заметный вклад в сокровищницу знаний о растениях и животных Сибири, ранее практически неизвестных европейцам. Так, в их заметках имеются точные и подробные сообщения о рыбных богатствах, разнообразии видов рыб. Одно из замечательных географических описаний Сибири XVII в. находим у Ю. Крижанича — священника хорвата. Он собрал о Сибири много интересных данных и написал большую работу «История Сибири», лучшей частью которой является описание «трех климатов». Автор довольно четко выделил тундру и редкостойную северную тайгу; среднетаежную полосу; степи. Для каждой зоны он привел описание климата, растительности, животного мира и способа ведения хозяйства.В первой половине XVIII в. в Сибири работали крупные научные экспедиции, из которых особое место занимает Вторая Камчатская экспедиция под руководством мореплавателя В. Беринга. Натуралисты экспедиции — академик Петербургской академии наук И. Г. Гмелин и адъюнкт той же академии Г. В.Стеллер проделали большую работу по сбору и описанию флоры и фауны Камчатки и многих районов Сибири. Материалы своих экспедиций И. Г. Гмелин опубликовал в четырехтомном труде «Флора Сибири» (1747 —1769), в котором описано 1178 видов растений с 249 рисунками. Большой вклад в изучение растительности и животного мира обширной области России внес талантливый ученик и последователь М. В.Ломоносова С. П. Крашенинников (1711 —1755). Принимая участие во Второй Камчатской экспедиции (1733 —1743), Крашенинников провел несколько лет на Камчатке и собрал там исключительно богатый материал о растительном и животном мире. Его фундаментальный труд «Описание земли Камчатки». Труды ботаников и зоологов к концу XVIII в. были завершены ученым Карлом Линнеем, заложившим основы научной систематики живых организмов и создавшим известную «Систему природы» (1735). К. Линней описал около 1500 новых видов растений и множество животных. Труды ученого сыграли выдающуюся роль в развитии естествознания вообще и биогеографии в частности. В области ботанической географии появилась книга немецкого ученого К. Вильденова (1765 —1812) «Основы травоведения» (1792). К. Вильденов попытался дать целостное представление о причинах современного распространения растений, естественно, на уровне довольно наивных в то время представлений о геологической истории Земли. 3. А. Гумбольдт – основоположник современной БГ. Основные работы А.Гумбольдта. Развитие БГ в 19 в. В работах А. Гумбольдта и его последователей (А. Вагнера, А. Уоллиса и др.) В истории науки имя А. Гумбольдта связано с его огромным вкладом в формирование целостного взгляда географа на окружающий мир. Основная работа - книга «Космос. Опыт физического мироописания». А. Гумбольдт на основе наблюдений, сделанных им во время продолжительных путешествий, особенно по Америке, дал общую картину распределения растительного покрова по земному шару, придавая большое значение климатическим условиям как главному фактору. Он убедительно показал зависимость распространения растений от климата в горах, отметив сходство растительности верхних поясов гор с растительностью северных равнин (тундр), и существование равнинных областей и горных поясов, границы которых определяются особенностями климата. А. Гумбольдт отметил также, что системы поясов растительности имеют различное строение в горах жаркого, умеренного и холодного климатов. По праву классическими считаются описания растительных областей Южной и Центральной Америки, выполненные Гумбольдтом совместно с французским ботаником и путешественником Э.Бонпланом. Результатом его наблюдений и исследований стал тридцатитомный труд «Путешествие по тропическим областям Нового Света в 1799— 1804 гг.». А. Гумбольдтом выделил 19 «физиономических форм растений». А.Гумбольдт высказал мысль о центрах происхождения видов растений, из которых эти виды затем расселялись. Проведенный им анализ статистических данных по флоре различных стран положил начало географии растений. Основные труды А. Гумбольдта были посвящены непосредственно ботанической географии, но, как полагают К. А. Тимирязев и другие ученые, он многое сделал и для зоогеографии. Это тем более верно, что Гумбольт сам предлагал идеи, развитые им на ботанико-географическом материале, использовать в зоогеографии. В целом он систематизировал накопленные к тому времени ботанико-географические знания и заложил основы многих научных направлений в биогеографии, которые развиваются многочисленными исследователями все последующие годы. А.Р.Уоллеса (1823 — 1913): «Зоологическая география Малайского архипелага» (1860), «Географическое распространение животных» (1876) и «Островная жизнь» (1880). Им был обобщен огромный биогеографический материал, в том числе и данные палеонтологии о прошлом распространении видов. Уоллес использовал метод, предложенный А.Декандолем, тщательно изучал ареалы видов и более высоких таксонов (родов, семейств), учитывая при этом историю происхождения фаун различных частей Земли. А. Уоллес строил свою систему зоогеографических (фаунистических) областей на эволюционном принципе. Он выделил шесть фаунистических областей: Палеарктическую, Эфиопскую, Восточную (Индо-Малай-скую), Австралийскую, Неотропическую и Неарктическую; ввел в научный обиход категорию зоогеографических (фаунистических) подобластей. Следует отметить, что Уоллес мало внимания уделял экологическим факторам, воздействующим на распространение организмов. Обширные территории земного шара были изучены в ботани-ко-географическом отношении. В области экологической ботанической географии следует назвать работу А. Гризебаха «Растительность земного шара» (1872), долгое время бывшую основным источником сведений о растительности всего мира, а также «Экологическую географию растений» Е.Варминга (1895) и «Географию растений на физиологической основе» А. Шимпера (1898). Эти работы не утратили своего значения до настоящего времени. Принципиально важным рубежом в развитии естественных наук, в том числе биогеографических идей, является 1859 г. Было опубликовано знаменитое сочинение английского натуралиста Ч. Дарвина (1809—1882) «Происхождение видов», положившее начало новым взглядам на органический мир. Главы 12 и 13 этого труда были посвящены рассмотрению географического распространения растений и животных как одной из основ теории происхождения видов. Теория Ч.Дарвина о происхождении видов путем естественного отбора основывалась на всех достижениях биологии того времени, в том числе на фактах ботанической географии и зоогеографии. Она привела к пересмотру всех представлений о фактоpax дифференциации флор и фаун, положив начало новому периоду в биогеографии. Среди крупных ботанико-географов этого периода можно назвать также швейцарских ученых Опостена Декандоля (отца, 1778 — 1841) и Альфонса Декандоля (сына, 1806—1893), английского ботаника Д. Гукера (1817 —1911) и многих других. 4. Вклад русских ученых и исследователей в развитие БГ (работы Мензбира, Северцева и др.) Идеи Н.А. Северцова оставили глубокий след в науке и получили дальнейшее развитие в трудах его учеников — М. А. Мензбира и П. П. Сушкина. Непреходящее значение имеют работы академика М.А. Мензбира (1855—1935), который опубликовал «Орнитологическую географию Европейской России» (1882), где уточнил предложенное Северцовым разделение Евразии на зоогеографические пояса, выделил в Восточной Европе округа и дал очерк ее фауны со времен ледникового периода. Этой работой Мензбир оказал огромное влияние на развитие в России зоогеографии, во главе этой науки он был в течение пятидесяти лет. Классическая сводка Мензбира «Птицы России» и его исследования по фауне Средней Азии на долгие годы определили направления и методы работы отечественных зоогеографов, особенно орнитологов. М. А. Мензбир совершенствовал методы биогеографического районирования, считая, что при районировании следует руководствоваться наличием или отсутствием видов, типичных для областей. Биогеографические единицы должны иметь разный ранг по значению в силу того, что фауны разных регионов весьма отличны друг от друга. Академик П. П.Сушкин (1868 —1928), гармонично объединяя экологическое и историческое направления в биогеографии, разработал картину эволюции фаун Сибири и Центральной Азии. Он предложил гипотезу о былом существовании мощного центра формирования сухопутной фауны, располагающегося на северо-востоке Азии. Северцовское направление успешно развивал известный географ, крупный ботаник и энтомолог П. П. Семенов-Тян-Шанский (1827 —1914). Ему принадлежит основательно разработанная схема биогеографических подразделений Палеарктики вплоть до провинций. Важное значение для развития ботанической географии в России имел труд И. Г. Борщова (1833 —1878) «Материалы для ботанической географии Арало-Каспийского края» (1865), в котором растительность рассматривается в тесной связи с климатом и почвами. Приведенные Борщовым изображения ареалов отдельных видов растений представляют собой дальнейшее развитие географии растений и ботанико-географического картографирования Академик Л.С.Берг (1876—1950) продолжил и развил намеченное его предшественниками разделение Палеарктики. Он подошел к районированию с ландшафтных позиций исходя из того, что ландшафты характеризуются определенными комплексами животных и растений. На основе распространения пресноводных рыб Берг первым произвел районирование пресноводных водоемов Палеарктики. Он объяснил ряд биогеографических парадоксов. Например, было известно, что ареалы ряда морских животных располагаются в умеренных широтах северного и южного полушарий с перерывом в тропиках. Такую разобщенность ученый объяснял событиями, происходившими во время ледникового периода. Интересные биогеографические проблемы решались Бергом при объяснении фаунистических загадок Каспия и Байкала. Его научные работы «Учение о ландшафтах», «Климат и жизнь». 5. Вклад советских ученых и исследователей в развитие БГ. Академик Л.С.Берг (1876—1950) продолжил и развил намеченное его предшественниками разделение Палеарктики. Он подошел к районированию с ландшафтных позиций исходя из того, что ландшафты характеризуются определенными комплексами животных и растений. Его научные работы «Учение о ландшафтах», «Климат и жизнь», «Природа СССР» неоднократно переиздавались в разных странах. Огромное значение для развития географических наук, в том числе биогеографии, имели труды выдающегося естествоиспытателя В. В.Докучаева (1846—1903), основателя генетического «русского» почвоведения. Придя к выводам о важнейшем значении почв для познания всего разнообразия органической жизни на Земле, он публикует статью «Место и роль современного почвоведения в науке и жизни» (1899). Идеи Докучаева получили развитие в трудах его учеников и последователей, в том числе ботанико-географов Г. И.Танфильева (1857—1928), С. И. Коржинского (1861-1900), А.Н.Краснова (1862-1915). В.И.Вернадский (1863 —1945) выделил биосферу как целостную интегральную оболочку Земли, функционирование и развитие которой определяется в основном биогеохимическими закономерностями и круговоротами. Он впервые показал, что роль живого вещества в прогрессивной эволюции биосферы принадлежит взаимодействию «живого с живым». Вернадский видел в учении о биосфере естественно-научное обоснование использования человеком природных ресурсов Земли; поэтому одной из составляющих учения о биосфере является проблема взаимоотношения «Биосфера и Человечество», намеченная ученым в разделе о «ноосфере». Из крупных работ в области зоогеографии, выполненных в России, упомянем книги В. Г. Гептнера «Общая зоогеография» (1936), Н.А.Бобринского, Л. А. Зенкевича, Я.О.Бирштейна «География животных» (1946), Н.А.Бобринского «География животных» (1951), Л. А. Зенкевича «Фауна и биологическая продуктивность моря» (1947 — 1951), зоогеографические работы А.Н.Формозова. В этот период появляется целый ряд ботанико-географических работ, посвященных как географии растительного покрова, так и исторической географии растений. Из отечественных ботанико-географических произведений заслуживают упоминания работы А. П. Ильинского «Растительность земного шара» (1937), В. В.Алехина «География растений» (1938), Е. В.Вульфа «Введение в историческую географию растений» (1933), «Историческая география растений» (1936), В.Н.Сукачева «История растительности СССР во время плейстоцена» (1938), М.Г.Попова «Растительный покров Казахстана» (1940).6. Вклад советских морских экспедиций в развитие БГ моря. В течение первой половины XX в. продолжаются исследования в области экологической и исторической ботанической географии и зоогеографии. Накапливается огромный фактический материал по флористическому и фаунистическому составу отдельных регионов мира и России. Появляется все больше работ, посвященных разработке учения о растительном покрове. Ботанико- и зоогеографическая дифференциация суши, а также биогеографическое подразделение Мирового океана достигают значительной степени детализации.7. Вклад русских морских экспедиций в развитие БГ моря. Значительная часть морских экспедиций совершена русскими моряками. Русские флаги можно было встретить почти во всех портах мира. Славу русскому флоту принесли экспедиции И.Ф. Крузенштерна, О.Е. Коцебу, Ф.П. Литке и др. Именно русскими экспедициями под командованием Ф.Ф. Беллинсгаузена и М.П. Лазарева был открыт последний неизвестный материк Земли - Антарктида. По ходу маршрутов велись постоянные наблюдения за растительным и животным миром. В составе экспедиций были специально подготовленные художники, изображавшие новые виды животных и растений. Их рисунки – научные документы. Первое кругосветное путешествие россиян совершили И. Крузенштерн и Ю. Лисянский. Для путешествия были выделены 2 парусных судна – «Надежда» и «Нева». Во время экспедиции была собрана ценная научная информация. Были сделаны описания островов (например, остров Пасхи), помимо описания увиденных растений и животных мореплаватели описывали быт местных жителей. И все же в отличие от зоогеографии суши зоогеография Мирового океана развивалась в этот период значительно медленнее. Попытка наметить естественные зоогеографические области Мирового океана на основе физико-географических факторов была предпринята А. Э. Ортманом только в 1895 г. Это оказалось возможным только благодаря тому, что многочисленные океанографические экспедиции действовали (начиная с известной экспедиции английского судна «Челленджер» в 1873 —1876 гг.) в конце столетия. Наряду с комплексными гидрографическими, гидрологическими и гидробиологическими экспедициями, на специально оборудованных судах были организованы морские, а позже и озерные лаборатории. В.Гензен в 1877 г. разработал методы учета морского планктона — совокупности пассивно плавающих в толще воды организмов, а А.Апштейн в 1896 г. применил этот метод к пресноводному планктону. 8. Развитие современной биогеографии. Первая половина XX в. ознаменовалась усилением связи биогеографии с экологией. Развитие теоретической географии в трудах В.В.Докучаева, посвященных учению о зонах природы, и Л.С.Берга привело к тому, что ботаническая география и зоогеография все в большей степени включаются в круг географических дисциплин, не теряя связи с биологией. Накапливается огромный фактический материал по флористическому и фаунистическому составу отдельных регионов мира и России. Появляется все больше работ, посвященных разработке учения о растительном покрове. Ботанико- и зоогеографическая дифференциация суши, а также биогеографическое подразделение Мирового океана достигают значительной степени детализации. Успехи биологической науки способствовали в 30-е годы прошлого столетия развитию общей теории эволюции. Главной чертой эволюционной теории этого времени было объединение дарвиновской теории естественного отбора с новейшими достижениями генетики. Основы популяционной генетики были разработаны в классических трудах С.С.Четверикова, Р.Фишера, Дж.Хол-дейна, С.Райта, Ж.Тесье, В.Н.Тимофеева-Ресовского. Первые попытки создания общих биогеографических сводок и учебников появляются еще в конце XIX в. В 1896 г. был опубликован первый учебник ботанической географии А. Н. Бекетова. Он содержал характеристику растительности земного шара по областям, анализ исторических причин современного распространения растений и сведения о влиянии среды обитания на растения. В 20-е годы XX в. С. Г. Григорьев начал читать курс биогеографии на географическом факультете Московского университета. Из крупных работ в области зоогеографии, выполненных в России, упомянем книги В. Г. Гептнера «Общая зоогеография» (1936), Н.А.Бобринского, Л. А. Зенкевича, Я.О.Бирштейна «География животных» (1946), зоогеографические работы А.Н.Формозова; из зарубежных работ можно отметить книги С.Экмана «Зоогеография моря» (1935), Р.Гессе «Зоогеография на экологической основе» (1924), Ф.Даля «Основы экологической зоогеографии» (1921 — 1923), а также «Зоогеографический атлас» И.Г.Бартоломью, В.Е. Кларка и П. Г. Гримшоу (1911). В этот период появляется целый ряд ботанико-географических работ, посвященных как географии растительного покрова, так и исторической географии растений. Из отечественных ботанико-географических произведений заслуживают упоминания работы А. П. Ильинского «Растительность земного шара» (1937), В. В.Алехина «География растений» (1938), Е. В.Вульфа «Введение в историческую географию растений» (1933), «Историческая география растений» (1936), В.Н.Сукачева «История растительности СССР во время плейстоцена» (1938), М.Г.Попова «Растительный покров Казахстана» (1940), «Основы флорогенетики» (1963); среди зарубежных изданий — «Растительные сообщества Земли» Е. Рю-беля (1930), «Основы ботанической географии» С. А. Кейна (1944), «География цветковых растений» Р. Гуда (1953). Особое направление, выделившееся еще в 60-е годы прошлого столетия, — островная биогеография — заложено в работах Ф.Престона (1962), Р.МакАртура и Е.Уилсона (1963, 1967). Они предложили особые подходы к изучению динамики островных фаун и обратили внимание на связи между числом видов и площадью острова, на соотношения процессов колонизации и вымирания видов (оборот видов), а также на фаунистический коллапс. В этот период создаются оригинальные книги по биогеографии. С 50-х годов XX в. характерно возрождение интереса к общим биогеографическим проблемам после некоторого ослабления этого интереса в конце 30-х — начале 40-х годов. Биогеография развивается как единая наука, устанавливаются общие биогеографические закономерности, продолжается разработка специальных бо-танико- и зоогеографических проблем, объединяются усилия ученых различных специальностей, в том числе биогеографов, при выполнении международных биологических программ, включавших разработку экологических и биогеографических вопросов. Можно сказать, что во второй половине XX в. ботанико- и зоогеографические исследования поднимаются на новый, более высокий уровень. Формируются представления о биогеоценозах (В.Н.Сукачев, 1940) и экосистемах (А. Тенсли, 1936) как понятиях биоцентричных, изучение которых ориентировано на анализ взаимодействия живого с абиотическими условиями, на выявление механизмов функциональной связи биотического компонента с другими. На развитие биогеографии огромное воздействие оказывал прогресс в смежных науках и в первую очередь в науках о Земле. В течение XX в. интенсивно развивается биогеографическое картографирование, выделившееся в самостоятельную область биогеографии. Зоогеографическое картографирование сформировалось в России сравнительно недавно. В работах профессора Московского университета Б.М.Житкова (1932, 1940) было показано значение картографического метода в зоогеографических исследованиях. Он впервые предложил перечень сюжетов зоогеографических карт. Важную роль в развитии биогеографии как науки и подготовке специалистов высшей квалификации играют кафедры биогеографии университетов Москвы, Санкт-Петербурга и Перми, каждая из которых имеет свои традиции и приоритетные научные на¬правления. А.Г.Воронов (1987) определял биогеографию как науку о географическом распространении и размещении сообществ организмов и их компонентов. Основной задачей этой науки является установление географической специфики причинных связей между средой обитания в целом и ее факторами, с одной стороны, и сообществами и их компонентами — с другой. Современная биогеография развивается по нескольким направлениям, среди которых многие находятся в русле классической науки (историческая биогеография, экологическая биогеография или географическая экология, биогеографическое районирование, картографирование), другие же направления являются принципиально новыми. 9. Развитие предст-ий о биосфере. Знач-е работ Вернадского «Биосфера» и «Несколько слов о ноосфере» для современной  науки. В нач 17 века зачатки представлений о биосфере встречаются трудах голландских ученых Б.Варениуса и Х.Гюйгенса, а также у знаменитого франц журналиста Ж.Бюффона. Спустя время франц журналист Ж.Кювье заметил, что жив организмы могут сущ-ть только путем обмена веществ с внешней средой. Другие исследователи - франц химики Ж.Б.Дюма, Ж.Бусенго, немецкий химик Ю.Либих выяснили значение зеленых растений в газовом обмене земного шара и роль почвеных растворов в питании растений. Начало уч о биосфере обычно связывают с именем знаменитого франц натуралиста Ж.Б.Ламарка, который предложил термин "биология". Биосфера (греч. bios жизнь, sphaira шар) - сфера жизни. Ввёл это понятие немецкий учёный, профессор Лейпцигского университета Ф.Ратцель в книге "Органический мир и его происхождение" (1869). В этой книге орг население Земли в целом он рассматривал как живой покров планеты, а её поверхность называл "пространством жизни". Это слово в современном немецком языке понимается как синоним биосферы. Сам же термин биосфера создал австрийский геолог Э.Зюсс в книге "Лик Земли" (1875). Э.Зюсс писал о биосфере как особой оболочке Земли, охваченной жизнью, наравне с атмосферой, гидросферой, литосферой. Особое значение для популяризации географического представления о биосфере имели сочинения Г. Вагнера. П.И. Броунов в своём учебнике по физической географии ввёл понятие наружная оболочка Земли. По мнению Броунова наружная оболочка Земли является ареной органической жизни и состоит из лито-, гидро-, атмо- и биосферы, которые проникают одна в другую и своим взаимодействием обусловливают все явления на Земле. В.В. Докучаев, известный русский географ и почвовед, обратил внимание на сложные и многообраз-е соотношения живой и мертвой природы: между растительным, животным и минеральным царствами. Ученики В.В. Докучаева развили и углубили эти представления. Н.М. Сибирцев объяснил значение биологических процессов в почвообразовании; А.Н. Краснов связывал распред-е орг-в с распределением физических сил и общим строем нашей планеты в настоящем и прошлом; Г.Н. Высоцкий изучал влияние леса на гидрогеологический режим. В.И. Вернадский главной специальностью избрал минералогию. От минералогии он перешёл к исследованию истории химических элементов и заложил основы геохимии. Вернадский создал учение о биосфере. Свои идеи он чётко сформулировал в знаменитом труде "Биосфера" (1926). Для этого он с 20-х гг. проводил специальные исследования природных газов, вод, химического состава почвы, живого вещества и земной коры. Результаты этих исследований изложены в многочисленных докладах, выступлениях, публикациях. Завершающий труд "Химическое строение биосферы Земли и её окружение" вышло в свет в 1965 г. уже после кончины учёного. В многочисленных публикациях В.И. Вернадского центральное место занимает учение о биосфере. Оно получило распространение только с 60-х годов. По В.И. Вернадскому, биосфера - образование космическое, планетарное– "на нашей планете в биосфере существует не жизнь, от окружения независимая, а живое вещество, то есть совокупность живых организмов, теснейшим образом связанная с окружающей её средой биосферы". Живым веществом В.И. Вернадский называл: совокупность живых организмов, выраженную в весе, в химическом составе, в мерах энергии и в характере пространства.

2.Растительное  и животное население тундры и лесов умереннопояса.

Умеренный пояс преимущественно выражен на суше в северном полушарии (40—65° с. ш.). Пояс характеризуется континентальным  климатом (с холодной снежной зимой  и теплым летом). Отмечаются существенные различия климата приокеанических  и внутриматериковых секторов. Зональность  пояса нами будет рассмотрена  для материкового сектора Евразии  северного полушария, где природные  зоны наиболее разнообразны.

Зона хвойных  лесов (тайга) характеризуется теплым летом со средними температурами  не более +18°; средние температуры  самого холодного месяца не поднимаются  выше —10°. Продолжительность вегетационного периода не более 180 дней.В зоне распространены темнохвойные леса. Во внутриконтинентальных районах, где развита вечная мерзлота, доминируют светлохвойные лиственничные леса. Наряду с лесными формациями широкое распространение получают верховые болота. По долинам рек на поймах протягиваются полосы заливных лугов.Для зоны в целом в почвообразовании характерно интенсивное проявление процесса выщелачивания. Основной фон образуют подзолистые почвы в комплексе с болотными.Животный мир разнообразен. Он включает крупных копытных травоядных (лось), плодоядных животных (белка, бурундук), насекомоядных птиц.

Гидрографическая  сеть в зоне отличается большой густотой. Половодье на реках весеннее, связанное  с таянием снега. Грунтовые воды пресные, в Восточной Сибири в  районе распространения вечной мерзлоты — только сезонные. С вечной мерзлотой связано развитие форм рельефа (бугры пучения, бугристые торфяники) и наледей (Восточная Сибирь, Северная Америка).Зона смешанных лесов переходная по своему положению. Среднемесячная температура наиболее теплого месяца в пределах + 18°-н-|-20о (в приморских районах не поднимается выше +17°). Средняя температура самого холодного месяца 0 -ь 4°. Продолжительность вегетационного периода 130—210 дней.Для зоны типично распространение хвойно-широколиственных лесов на дерново-подзолистых почвах и хвойно-мелколиственных лесов на подзолистых и серых лесных почвах.Гидрографическая сеть отличается большой густотой и осложнена крупными сточными озерами. Грунтовые воды пресные.Зона широколиственных лесов выражена преимущественно в приокеаническом секторе пояса. Она характеризуется сравнительно теплой зимой. Средняя температура самого холодного месяца не ниже 0°. Годовое количество осадков близко к возможному испарению. Поэтому леса зоны отличаются преобладанием дуба и бука, а почвообразование проявляется в условиях глубокого оподзоливания. В почвенном покрове преобладают серые и бурые лесные почвы. Животный мир богаче, чем в хвойных лесах. Из числа крупных травоядных представлены олени, зубры, косули; многочисленны грызуны, разнообразны также птицы.Речная сеть отличается большой густотой. Крупные реки зимой не замерзают. На реках выражено весеннее половодье и осенние паводки.

 Географическое положение тундры.По всему периметру северных оконечностей Евразии, по границе с тундрой неоднородной полосой протянулись так называемые притундровые леса. Геоботаники большую часть этого весьма своеобразного природного пояса относят к самостоятельной природной зоне - лесотундре, географы-климатологи включают его в зону Субарктики или Гипоарктики. При классификации растительности разные авторы называют полосу притундровых лесов «северными редколесьями», «предлесьем», «подтундровой зоной», «осветленными крайне северными лесами», «крайне северной тайгой», «северными островными лесами», «тундролесьем» и др. Определения эти неоднозначны и крайне расплывчаты. Подобная неопределенность вполне объяснима. Лесная растительность на северном пределе своего распространения до сих пор остается для естествоиспытателей «загадочным сфинксом». Исследования ее весьма трудоемки в связи со слабой доступностью. Первое целенаправленное описание полосы притундровых лесов Европейской части России было сделано сразу после их выделения в качестве защитных в 1960 году. Были охарактеризованы леса в бассейне Мезени и юго-западных районах Ненецкого автономного округа. Примерно в это же время (в конце 50 - в начале 60 гг.) описана с применением аэровизуальных методов и аэрофотосъемок большая часть притундровых лесов республики Коми.В связи с большой протяженностью полосы притундровых лесов даже в европейской части страны (Кольский полуостров, Архангельская область, республика Коми) лесорастительные условия довольно неоднородны. Меняются не только рельеф и орография территорий, но также климатические, почвенно-гидрологические условия. Претерпевает изменения облик ландшафтов, формационная структура растительности, типологический состав лесов. С запада на восток увеличивается континентальность климата. С ростом континентальности увеличивается проявление вечной мерзлоты. Границы притундровых лесов.Давно дискутируется вопрос о границах притундровых лесов. Нет единства мнений ни о северных, ни о южных их рубежах. Четко отделить леса и тундру, лесотундру и тайгу в силу законов непрерывности растительности не представляется возможным. На космических снимках и топографических картах, построенных на базе аэросъемок разных масштабов, эти границы «плавают». Лесные массивы островами и островками, полосами и лентами разной ширины по долинам рек часто выходят далеко в тундру. Осложняет ситуацию высокая заболоченность территорий. Хотя болота являются объектами азонального характера, при установлении соотношения главных составляющих ландшафта их приходится также учитывать наравне с лесными и тундровыми экосистемами. Совершенно очевидно, что выделенная Постановлением Правительства полоса защитного назначения не может отражать природных границ полосы притундровых лесов. Известно, что эта полоса устанавливалась экспертным путем по топографическим картам и материалам аэросъемок. Она представляет собой лишь специальную хозяйственную часть в общем лесном фонде. В целях сокращения количества непроизводительных с утилитарной точки зрения, но требующих охраны площадей, в лесной фонд включали лишь территории с явным преобладанием лесных образований - экосистемы собственно лесного типа.При выделении границ этой полосы необходимо, на наш взгляд, использовать ландшафтно-биологический подход. Главными растительными формациями на рассматриваемых территориях являются лес, тундра и болото. В зоне контакта лесных формаций с тундровыми на каждый тип экосистем обобщенно приходится по 33% площади. Но поскольку болотные экосистемы - образования азональные, их в ландшафте можно рассматривать хотя и как неотъемлемый, но все же второстепенный элемент. Они могут только дополнять свойства главных составляющих экосистем: или лесной, или тундровой. То есть, если один из этих главных типов растительности составляет более 33 (для прочности позиций - более 35%), то соответствующую ему формацию и следует считать определяющей. Исходя из этого, с биолого-экологических позиций границу между тундрой и полосой притундровых лесов следует проводить по рубежам, отделяющим территории, покрытые лесными сообществами на 35 и более процентов.Не менее дискуссионным остается вопрос о южных границах подзоны притундровых лесов, т.е. о границе ее с подзоной северной тайги. Эта граница также весьма условна, и не совпадает с границами поясов умеренного и холодного климатов, или естественными границами ландшафтов. Если рассматривать ее как границу природных комплексов, то во главу угла нужно ставить показатели продуктивности и устойчивости экосистем. Основным показателем, как нам представляется, должен выступать критерий их гарантированного самовозобновления. При полной неопределенности этого понятия в лесоводственной практике мы предлагаем оперировать понятием «устойчивая периодичность семеношения». Речь идет о породах-эдификаторах.Анализ материалов исследований в этой области, выполненных разными авторами, показал, что в плакорных местообитаниях Европейской части России названным требованиям с вероятностью70-75% отвечают пространства южнее рубежа 64 градуса 30 минут - 65 градусов северной широты. В этой полосе по нашим предложениям с учетом естественных ландшафтов и административно-организационных границ лесхозов и должна быть проведена граница между зонами притундровых лесов и тайги. На этой границе необходимо остановить промышленные рубки. Поскольку после наших разработок сразу же встал вопрос об уточнении границ сырьевых баз лесозаготовительных предприятий, работающих вблизи этих рубежей, предложение не нашло поддержки в административных кругах. На этих территориях продолжаются промышленные лесозаготовки. Они все дальше продвигаются к северу. Но отступать дальше некуда. Возрастает опасность истощения и утраты защитных свойств последнего очень хрупкого в экологическом отношении природного резервата. В ряде районов критический предел уменьшения площади и снижения экологической емкости биома уже преодолен. Очень напряженная обстановка складывается, как уже подчеркивалось, на Кольском полуострове. Здесь задача уточнения границ притундровой зоны и защита лесов от промышленных воздействий (не только рубок) особенно актуальна.Климатические воздействия. Одно из наиболее значимых воздействий на биосферу и ее подсистемы, связанные с антропогенной активностью, - глобальное потепление. Оно проявляется в изменении климата: изменении продукционного процесса в экосистемах, сдвиге границ растительных формаций, изменении урожайности сельскохозяйственных культур. Особое значение эти воздействия имеют для высоких и средних широт северного полушария. Эти регионы оказываются одними из главных источников и одновременно объектов подобных воздействий. Здесь глобальное потепление проявится особенно сильно: по расчетам, температура атмосферы наиболее значительно повысится именно в высоких и средних широтах. Кроме того, природа высоких широт особенно восприимчива к различным воздействиям и крайне медленно восстанавливается. С другой стороны, процессы в Арктике могут оказать заметное влияние на глобальные изменения. Это, например, динамика и оптические свойства снега и льда, участие вечной мерзлоты в биогеохимических циклах и т.д. Оценка роли Арктики в формировании глобальных изменений должна учитывать взаимодействия следующих факторов: глобальный цикл диоксида углерода, гидрологический режим, вечная мерзлота, снежный покров и ледники, прибрежные процессы, циркуляция океана и структура донных вод, динамика, тепловой баланс и состав атмосферы, солнечные и геомагнитные воздействия. Все это свидетельствует о важности математического моделирования климата и крупномасштабных процессов в экосистемах высоких и средних широт Северного полушария. Мы попытаемся рассказать о моделировании природных процессов, основанном на разработке и модификации системы различных математических моделей.

Отмечаемые  ныне и прогнозируемые на ближайшие  десятилетия повышение содержания СО2 в атмосфере и потепление ведут к серьезным изменениям в таежных и тундровых экосистемах Арктики и Субарктики: изменению продуктивности, смене видового состава, сдвигу границы между лесом и тундрой. Авторы предприняли попытку с помощью модели оценить, как повлияют изменения климата на продукционный процесс в лесной экосистеме и насколько сдвинутся северная и южная границы лесных экосистем умеренной зоны Северного полушария. Растения - это связующее звено между абиотической средой и животными, поскольку они продуценты органического вещества. Через растение осуществляется химическая связь животных с почвами, материнскими породами, почвенной влагой. Поэтому изучение сложных взаимосвязей баланса между продуцентами и консументами - один из важнейших вопросов современной экологии и биоценологии.Воздействие климата на хвойные леса Тундры.Растения - это связующее звено между абиотической средой и животными, поскольку они продуценты органического вещества. Через растение осуществляется химическая связь животных с почвами, материнскими породами, почвенной влагой. Поэтому изучение сложных взаимосвязей баланса между продуцентами и консументами - один из важнейших вопросов современной экологии и биоценологии.

Модель продукционного процесса экосистем хвойного леса описывает  динамику углерода и воды, а также  основные биотические и абиотические факторы в них. В модели учтены следующие процессы, протекающие  в растениях: фотосинтез, дыхание, рост и отмирание органов, распределение  усваиваемых питательных веществ  между органами. Модель учитывает  динамику влажности почвы и потока воды по ее профилю, интенсивность осадков  и испарения, гидродинамическое  сопротивление и водный потенциал  почвы, действие гравитации на транспорт  воды. После проверки модели по результатам  наблюдений над ельниками в южной  тайге на Валдае и другими участками  в хвойно-широколиственных лесах  и северной тайге ее использовали для описания глобальных процессов  в высоких и средних широтах Северного полушария.В частности, оценивалось влияние возможных изменений климата на продукционный процесс экосистем еловых лесов в различных климатических зонах (на разных широтах и меридианах). Было получено распределение изменений годовой продукции и испарения воды в экосистемах при условии, что температура воздуха в течение вегетационного периода выше на 1 °С. Оказалось, что продукция еловых лесов увеличивается севернее 60° (с широтой все больше - у 66° рост достигает 3%) и уменьшается южнее этой широты. С ростом количества осадков продуктивность экосистем повышается, причем к югу - все сильнее. Так, увеличение количества осадков на 6% на широте 62° влечет за собой рост продуктивности на 0,1%, а на широте 58° - 3,4%.Отмечаемые ныне и прогнозируемые на ближайшие десятилетия повышение содержания СО2 в атмосфере и потепление ведут к серьезным изменениям в таежных и тундровых экосистемах Арктики и Субарктики: изменению продуктивности, смене видового состава, сдвигу границы между лесом и тундрой. Ученые предприняли попытку с помощью модели оценить, как повлияют изменения климата на продукционный процесс в лесной экосистеме и насколько сдвинутся северная и южная границы лесных экосистем умеренной зоны Северного полушария.По мере проявлений абиотических факторов в данном биоме установились различные адаптации к этим факторам.Влияние температуры.У подавляющего числа животных температура тела меняется с изменением температуры окружающей среды. Таких животных, не способных регулировать температуру своего тела, называют пойкилотермными животными. Для каждого вида существуют летальные температуры, а также имеется узкая область оптимальных температур. Она охватывает тот благоприятный диапазон температурной шкалы, температуру комфорта, которые отыскивают себе передвигающиеся животные. Активная жизнь при температуре окружающей среды значительно ниже точки замерзания воды возможна лишь для животных с постоянной температурой тела. Рекордсменом в этом отношении является императорский пингвин, который высиживает птенцов в условиях антарктической зимы. Температура кладки яиц в среднем от -15С до -20С, а иногда достигает даже -40С. Подобное зимнее высаживание имеет свой смысл: птенцы вылупляются тогда уже в начале весны. Для того чтобы осуществить такой «рекорд» при столь низких температурах, необходимо, чтобы этому предшествовало накопление питательных веществ, благодаря сгоранию которых в организме поддерживается постоянная температура тела.Для холодных зон довольно широко климатического ареала, где обитают теплокровные животные, часто характерно появление наиболее крупных форм (правило Бергмана), так как чем животные крупнее, тем меньше отношение поверхность / объем и меньше потери тепла через теплоотдачу, благодаря чему снижается опасность переохлаждения. Животные с переменной температурой тела выдерживают гораздо большее охлаждение. Правда, при этом лишь немногие организмы сохраняют подвижность при температурах тела ниже точки замерзания воды.Жидкости, находящиеся в теле животных, не являются чистой водой. Это растворы белков и солей. Поэтому они превращаются в лед не при нуле, а при температуре на несколько градусов ниже точки замерзания воды. Кроме того, беспозвоночные животные в большей или меньшей степени могут переносить замерзание, при этом, не погибая, однако в способности противостоять холоду они все же не могут сравниваться с растениями. Замерзание межклеточных тканевых жидкостей у таких организмов наступает раньше, чем образование льда в самих клетках. В целом можно сказать, что животные тем лучше переносят холод, чем меньше в их теле влаги, и в первую очередь чем меньше свободной воды, не связанной с белком. Поэтому с приближением зимы в теле многих насекомых содержание влаги понижается. Сопротивляемость холоду зависит от вида животного, от длительности действия холода и от скорости замерзания и оттаивания, так здесь вряд ли можно вывести общие правила.