Основные биомы суши и мирового океана

Содержание реферата

1. Введение
2. Основные положения теории с. В. Колесника
3. Учение о биогенезе (экосистеме)
4. Учение о природных комплексах с позиции россииских и западных ученых
5. Примеры и краткая характеристика биом
Заключение
Список литературы

1. Введение

Формирование в сознании человека представления о всеобщей связи в окружающем мире во многом опирается на понятие о целостности биосферы как единой планетарной системы со всеми сложными взаимосвязями составляющих ее компонентов. Немаловажную роль в становлении данного представления сыграло учение советского географа С. В. Колесника (1901-1977), который впервые четко сформулировал важнейшие закономерности развития географической оболочки: целостность, круговорот веществ, ритмические явления, зональность и азональность, полярная симметрия. В основу его учения положена идея о целостности природы, а отдельные компоненты географической оболочки рассматриваются с точки зрения их роли в формировании биосферы как единого целого. Эти закономерности и являются общегеографическими, т. к. действуют в пределах всей биосферы, оказывая влияние на каждый ее компонент, и проявляются в любой ее части, в любом природно-территориальном комплексе.

2. Основные положения теории С. В. Колесника

Кратко рассмотрим основные положения теории С. В. Колесника.
1. Целостность географической оболочки. По Колеснику, целостность географической оболочки настолько велика и носит всеобщий характер, что изменение одного компонента вызывает сопряженные с нею изменения всех остальных. Каждый компонент (горные породы, рельеф, воздушные массы, почвы, растения, животные) развивается по своим собственным законам, но ни один из них не существует изолированно, не оказывая какого-либо влияния на другие компоненты и, соответственно, не испытывая на себе их влияния. По степени консервативности компоненты географической оболочки можно расположить в убывающем ряду: литосфера - рельеф - климат - вода - почва - растительность - животный мир.
Эта целостность и взаимосвязь компонентов географической оболочки Земли существовала уже в геологическом прошлом, что доказано результатами палеонтологических исследований.
2. Круговорот веществ. Не менее важной закономерностью развития географической оболочки и, соответственно, биосферы является круговорот веществ - многократное участие веществ в различных процессах, под которыми понимают не только биогеохимические циклы, но и систему течений в океане, циркуляцию атмосферы, круговорот воды и многое другое. Для поддержания существования биосферы должно постоянно происходить непрерывное превращение ее живого вещества.
3. Ритмические явления. К своеобразной разновидности круговоротов в биосфере можно отнести ритмическое явление. Ритмической называется повторяемость во времени комплекса процессов, которые каждый раз развиваются в одном направлении. Выделяют две формы ритмики – периодическую (ритмы одинаковой длительности) и циклическую (ритмы переменной продолжительности). Периодичность в биосфере проявляется во многих процессах, при этом ритмы могут быть разной продолжительности. Например, из сверхвековых ритмов хорошо изучен ритм продолжительностью в 800 - 900 лет, описанный А. В. Шнитковским по отношению к изменению климата. В каждом ритме выделяются три фазы: трансгрессивная (прохладного, влажного климата, 300-500 лет), регрессивная (сухого и теплого климата, 600-800 лет) и переходные между ними (700-800 лет).
Возможно, что именно этому ритму соответствует то самое глобальное изменение климата Земли, сопровождающееся многочисленными стихийными бедствиями, свидетелями которого мы являемся в настоящее время. Среди внутривековых ритмов наиболее четкими являются циклы продолжительностью в 30-35, 20-50 лет, отмеченные во многих природных процессах, как, например, одиннадцатилетняя цикличность в толщине годичных колец у деревьев, вспышках ряда эпидемических заболеваний, ритмы массовых размножений саранчи. Всем известны годовые и суточная ритмика, связанные со сменой времен года и сменой дня и ночи соответственно.
Следовательно, ритмичность - это формы своеобразной пульсации биосферы как целостной системы, причем ритмы, как и круговорот веществ, замкнуты в себе.
4. Зональность и азональность. Основоположником учения о природной зональности является В. В. Докучаев (1846-1903), обосновавший зональность как всеобщий закон природы, которому подчинено большинство явлений в пределах биосферы. Радиационные основы формирования зональности земного шара были разработаны А. А. Григорьевым и М. М. Будко. Основные причины зональности - форма Земли и ее положение относительно Солнца, а также характер рельефа и высота местности над уровнем моря, морские течения, соотношения суши и моря и многое другое. Зональность проявляется в климатических процессах, распределении атмосферных осадков, гидрологических процессах. По этим параметрам выделяют 13 климатических поясов, распределение атмосферных осадков в виде 7 поясов, 13 географических поясов.
Каждой географической зоне присущ свой зональный тип растительности, изменяющийся при движении от северных границ к южным.
В жизни биосферы, помимо явлений, подчиняющихся закону зональности, не менее важную роль играют процессы азональности, т. е. не зависящие от распределения солнечной радиации, как, например, движение земной коры и вулканизм.
Согласно С. В. Колеснику, все разнообразие земной поверхности, отраженное в разнообразии географических ландшафтов, есть результат сочетания и взаимодействия зональных и азональных факторов.
5. Полярная асимметрия. Еще в 1914 г. Дж. Грегори в своей работе «Образование Земли» писал, что фундаментальная разница между Северным и Южным полушариями есть наиболее бросающаяся в глаза «черта в плане Земли». И действительно, прежде всего сама фигура Земли асимметрична, причем северная полуось на 70-100 м длиннее южной, поэтому полярное сжатие Северного полушария меньше, чем Южного. Асимметричность Северного и Южного полушарий заключается в том, что суша в Северном полушарии составляет 39 % , а в Южном - 19 % , что влечет за собой асимметричность в распределении других компонентов географической оболочки и, следовательно, и биосферы.
Таким образом, из теории С. В. Колесника следует, что географическая оболочка и биосфера неоднородны по своему строению уже на уровне химических и физических - т. е. так называемых биотических факторов, что обязательно должно привести и к различию видового состава животных и растений, населяющих различные участки геосферы, поскольку степень присутствия или отсутствия каждого из биотических факторов существенно, но неодинаково для каждого вида отражается на жизнеспособности организмов. Значение любого фактора, при котором его воздействие является наиболее благоприятным для жизнедеятельности организмов определенного вида, называется оптимумом. Как правило, это не какое-либо конкретное значение, а некий диапазон, поэтому лучше говорить о зоне оптимума. Весь диапазон значений от минимального до максимального, при которых еще возможна жизнедеятельность, называют диапазоном устойчивости между зоной оптимума и пределами устойчивости. По мере приближения к последней организм испытывает все более нарастающий стресс, т. е. речь идет о стрессовых зонах в рамках диапазона устойчивости.

3. Учение о биогенозе (Экосистеме)

Для каждого вида растений и животных оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости в отношении каждого конкретного фактора среды специфичны и практически постоянны, однако если оптимум и пределы устойчивости у разных видов в основном неодинаковы, то их диапазоны устойчивости могут в значительной мере перекрываться. Если смоделировать ситуацию, мы увидим, что когда изменяется значение только одного фактора, а все остальные как бы соответствуют зоне оптимума, то все равно отмечается изменение реакции организмов, т. е. в зоне оптимума из-за единственного меняющегося фактора жизнеспособность будет максимально возможной, в стрессовой зоне она будет снижаться, а за пределами устойчивости невозможной.
Эта закономерность описывается так называемым законом лимитирующих факторов: даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма и в пределе - к его гибели. Этот закон был впервые сформулирован Юстусом фон Либихом в 1840 г. в ходе наблюдений за влиянием на растения химических удобрений, поэтому называется также законом оптимумов Либиха. Дальнейшие наблюдения показали, что этот закон относится ко всем влияющим на организм абиотическим и биотическим (т. е. живым, произведенным или обусловленным живыми существами) фактором.
Изложенные выше теории легли в основу понимания взаимосвязи и единства явлений и предметов на земной поверхности, т. е. идеи о природных комплексах. В трудах отечественных ученых эта идея развивалась как учение о биогеоценозе, в других странах - как учение об экосистеме.
Основную роль в создании учения о биогеоценозе сыграл советский ботаник, географ, создатель геоботанической школы в СССР Н. В. Сукачев (1880-1967).
Как отмечал Сукачев, в природе растения живут не одиночно, а входят в состав особых комплексов, называемых растительными сообществами, или фитоценозами. В состав любого сообщества могут входить различные виды, но на однородных участках, в сходных условиях обычно подбираются сходные комплексы организмов. Это придает сообществам специфичный внешний облик, сходные черты строения, по которым сравнительно легко отличить одно от другого. По определению Н. В. Сукачева, фитоценоз - это «совокупность растений, произрастающих совместно на одной территории, характеризующаяся определенным составом, строением, сложением и взаимоотношениями растений как друг с другом, так и с условиями среды».
Характер этих взаимоотношений определяется, с одной стороны, жизненными, экологическими свойствами растений, с другой стороны, свойствами мест обитания, т. е. характером климата, почвой и влиянием животных и человека.
Растительное сообщество представляет собой взаимодействующий комплекс растений, находящихся в сложных и многообразных взаимоотношениях. Здесь широко представлены все типы биотических связей - от взаимополезных до взаимовредных, как между разными видами, так и между отдельными особями внутри популяций. Живя совместно, растения приспосабливаются к влиянию соседей, и эта адаптация проявляется у организмов в целом ряде признаков: анатомо-морфологическом строении, физиологии, сроках активности, в жизненном состоянии, в продуктивности и т. п. От взаимоотношений, возникающих между растениями, зависят сложность и развитие растительного сообщества, его видовой состав, количественные соотношения между видами, их сопряженность.
Каждое растительное сообщество, будь то естественное (не испытывающее влияния человека) или искусственное (возникшее под влиянием человека), обычно имеет более или менее определенный набор видов животных, формирующийся в соответствии с условиями жизни в нем и составом видов растений. Животные настолько органично включаются в жизни растительного сообщества, что последнее без них существовать практически не может. Эта совокупность растений, животных и условий окружающей среды на определенной территории называется биогеоценозом.
Согласно определению Н. В. Сукачева, «биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющих свою, особую специфику взаимодействия этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы, и представляющих собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».
Своеобразие любого биогеоценоза во многом определяется составом его населения и существующими в нем связями между популяциями. Выявляя особенности биогеоценоза, следует иметь в виду условия среды, в которых живут организмы, поскольку именно эти условия определяют состав населения.

4. Учение о природных комплексах с позиций российских и западных ученых

В то же время организмы, взаимодействуя со средой, в значительной мере изменяют ее, создавая тем самым специфические черты мест обитания, неповторимые в иных условиях. Это диалектическое единство организмов и среды выступает как саморегулирующаяся система. Условия жизни в биогеоценозе обозначают термином «биотоп», а его население термином «биоценоз».
В странах Западной Европы и США концепция природных комплексов развивалась как учение об экосистеме. Сам термин «экосистема» был введен в 1935 г. английским ботаником. Тенсли. По Тенсли, экосистема - это «совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов окружения, т. е. факторов мест обитания в широком смысле». Подобные определения имеются у Е. дума, К. Вилли, Р. Уайтеннера и многих других. Так, например, американский ученый К. Уатт пишет: «Живые и неживые элементы в природе связаны в единую систему, в которой происходит каскадный процесс передачи энергии от одних ступеней к другим и круговорот вещества. Мы называем такую систему экосистемой». Из сопоставления определений видно, что термины «биогеоценоз» и «экосистема» равнозначны.
В мировой биологической литературе они используются как синонимы. В структуре любого биогеоценоза можно выделять четыре звена:
1. Абиотическое окружение, т. е. весь комплекс факторов живой природы, из которой биоценоз черпает средства жизни и куда выделяет продукты обмена.
2. Комплекс зеленых растений, обеспечивающих органическим веществом (следовательно, и энергией) все живущее здесь население, - комплекс продуктов, объединяющий фотосинтезирующие и хемосинтезирующие организмы.
3. Комплекс консументов - организмов, получающих энергию и биогены, питаясь другими организмами или продуктами их жизнедеятельности.
4. Комплекс редуцентов - организмов, основным результатом питания которых является гниение или иное разложение сложных соединений до более простых. В основном это микроорганизмы - бактерии, грибки, простейшие.
Все звенья тесно взаимосвязаны между собой, свойства каждого из них во многом определяют свойства последующего звена, равно как и само звено находится в зависимости от функционирования других звеньев. Сложный процесс взаимодействия организмов и среды протекает в форме биологического круговорота, с разной скоростью и при участии разных компонентов в различных экосистемах, но везде основой такого круговорота является процесс автотрофного биосинтеза.
Растения каждого биогеоценоза, из-за своей неподвижности, обуславливают весь характер биогеоценоза: его особый облик, относительно постоянную структуру, границы. В то же время характерные особенности круговорота веществ и потока энергии в биогеоценозе оп 0ределяются прежде всего консументами и редуцентами, от них же во многом зависят условия среды обитания и возможности существования самих продуцентов на той или иной территории.
Биогеоценозы (экосистемы) могут быть разных размеров. Кочка среди болота, пень в лесу, аквариум - примеры микроэкосистем; отдельная растительная ассоциация со всеми ее компонентами (ельник - кисличник, ельник - брусничник) - это мезоэкосистемы, а океан и суша являются макроэкосистемами. Совокупность всех биогеоценозов (экосистем) Земли создает гигантскую глобальную экосистему, называемую биосферой.

5. Примеры и краткая характеристика биом

Несмотря на своеобразие и неповторимость каждой экосистемы, уже на уровне микроэкосистемы можно выделить признаки сходства экосистем между собой, что обуславливает возможность группировки экосистем по разным признакам. Так, группа экосистем со сходным типом растительности, определяемым сходными климатическими условиями, называется биомой. На Земле существуют следующие биомы: леса умеренного пояса (листопадные леса), степи, пустыни, хвойные леса (тайга), тундра, саванны, дождевые тропические леса. Коротко охарактеризуем каждый из них по основным признакам: распространению, климату, господствующему животному миру и т. д.
1. Леса умеренного пояса (листопадные леса). Распространение: Западная Европа, Восточная Азия, восток США. Климат сезонный, с зимними температурами ниже нуля град. (но не ниже минус 12 град.), с годовой нормой осадков 750-2000 мм. Господствующая растительность - широколиственные осенне - листопадные породы деревьев высотой до 35-45 м: дубы, осокори, клены и др., кустарниковый подлесок, мхи, лишайники; животный мир характеризуется обильной почвенной микрофауной; среди млекопитающих - белохвостый олень, дикобраз, енот, кролик, белка, землеройка; среди птиц - славки, дятлы, совы, дрозды; среди земноводных - змеи, лягушки; среди рыб - форель, окунь, сом.
Биота хорошо адаптирована к сезонному климату: спячки, миграции, состояние покоя в зимние месяцы, у растений - вегетационный период 4-6 месяцев. Листопадные леса испытывают значительное антропогенное влияние, выражающееся в уменьшении их площадей, снижении численности естественных хищников (вследствие охоты).
2. Степи. Распространение: центр Северной Америки, Россия, отдельные районы Африки и Австралии, юго-восток Южной Америки. Климат сезонный, лето от умеренного до жаркого, зимние температуры ниже нуля град., годовая норма осадков 250-750 мм. Господствующая растительность - злаковники, высокотравные (до 2 м и выше - в некоторых прериях Северной Америки) или низкотравные (до 50 см высотой в степях России), с отдельными деревьями и кустарниками на влажных участках. Животный мир представлен растительноядными млекопитающими - бизонами, вилорогими антилопами (Северная Америка), дикими лошадьми (Евразия), кенгуру (Австралия), жирафами, зебрами, белыми носорогами, антилопами (Африка); среди хищников - койоты, львы, леопарды, гепарды, гиены; многочисленные разнообразные птицы и мелкие роющие млекопитающие (кролик, суслик, трубкозуб). Большинство степей в настоящее время превращено в сельскохозяйственные угодья - поля, пастбища с соответствующим изменением растительного и животного мира.
3. Пустыни. Распространение: некоторые районы Африки (прежде всего Сахара), Ближнего Востока и Центральной Азии; Большой Бассейн и юго-запад США, север Мексики, другие территории с годовой суммой осадков менее 250 мм, обычно между 30  град. средней широты и 30 град. южной  широты. Климат очень сухой, температура варьируется в зависимости от широты, но всегда характерны жаркие дни и холодные ночи. Господствующая растительность: очень редкостойный кустарник, часто колючий; травянистые растения двух групп - ксерофиты, имеющие различные приспособления к сухому климату, и эфемеронцы с крайне коротким вегетативным периодом, совпадающим с редкими дождями. Животный мир немногочислен, представлен разнообразными грызунами (например, кенгуровая крыса), ящерицами, змеями, другими пресмыкающимися (например, ядозуб); совами, орлами, грифами; множественными мелкими птицами и насекомыми.
В настоящее время пустыни занимают более трети земной поверхности, их площадь возрастает с каждым годом в результате климатических изменений и несбалансированной антропогенной деятельности.
4. Хвойные леса (тайга). Распространение: северные районы Европы, Азии, Северной Америки. Особенности климата - долгая и холодная зима, много осадков выпадает в виде снега. Господствующая растительность - вечнозеленые хвойные леса, в основном еловые, пихтовые, сосновые. В животном мире преобладают крупные травоядные копытные (лоси, северный олень); мелкие растительноядные млекопитающие (заяц-беляк, белка); хищники (волк, рысь, лисица, росомаха, гризли,); многочисленные кровососущие насекомые во время короткого лета. Типичны множество озер и болот, толстая лесная подстилка из хвои и валежной древесины, поскольку холод тормозит процессы ее разложения.
5. Тундра. Распространение: в Северном полушарии, к северу от тайги. Климат очень холодный, с полярным днем и полярной ночью, среднегодовой температурой ниже минус 5 град., за несколько недель короткого лета земля протаивает не более чем на метр в глубину, годовая норма осадков менее 250 мм. Господствующая растительность: медленно растущие лишайники, мхи, злаки и осоки, карликовые кустарники. Животный мир различается в зависимости от времени года; круглогодично - мелкие роющие млекопитающие (например, лемминги), хищники, приобретающие зимой белую окраску (песец, рысь, полярная сова), крупные травоядные (северный олень, мускусный бык), осенью медленно мигрирующие к югу; коротким летом в тундре гнездится большое число перелетных птиц, особенно водоплавающих, которые питаются обильными здесь насекомыми и беспозвоночными.
6. Саванна. Распространение: субэкваториальная Африка и Южная Америка, значительная часть южной Индии. Климат - большую часть года сухой и жаркий, в течение влажного сезона обильные дожди, высокая температура, годовая норма осадков 750 - 1650 мм (главным образом во время сезона дождей). Господствующая растительность: злаковники с редкими листопадными деревьями. Животный мир представлен крупными растительноядными млекопитающими (антилопы, зебры, носороги, жирафы), среди хищников преобладают кошачьи (львы, леопарды, гепарды).
7. Дождевые тропические леса. Распространение: север Южной Америки, Центральная Америка, западные и центральные части экваториальной Африки, Юго-Восточная Азия, прибрежные районы северо-запада Австралии, острова Тихого и Индийского океанов. Климат без смены сезонов благодаря близости к экватору, со среднегодовой температурой выше 17 град. (обычно около 28 град.), с почти месячными дождями, среднегодовой нормой осадков выше 2400 мм. Растительность крайне разнообразна: леса с сотнями видов деревьев до 60 м в высоту, на их стволах и ветвях - растения - эпифиты, корни которых не достигают почвы, деревянистые лианы, укрепляющиеся в почве и взбирающиеся по деревьям до их вершин. Растительность образует густой полог.
Животный мир более разнообразен по сравнению с другими биомами. Типичны экзотические насекомые с яркой окраской; особенно многочислены пресмыкающиеся и птицы; обезьяны и другие млекопитающие; в водоемах - ярко окрашенные рыбы. Почвы обычно маломощные и бедные, большая часть питательных веществ содержится в биомассе поверхностно укорененной растительности; некоторые территории (например, в бассейне Амазонки) регулярно затапливаются. Дождевые тропические леса в большей степени, чем другие биомы, эксплуатируются человеком и в результате находятся под угрозой исчезновения.

Заключение

Все охарактеризованные выше типы биомов являются исторически устойчивыми, но на большинстве из них все ярче сказывается антропогенное влияние, причем более часто - негативное. Снижение площадей Земли с нетронутыми природными сообществами, неустойчивость этих сообществ под действием антропогенного давления, несбалансированность антропогенно созданных биогеоценозов - все это дополнительно подчеркивает значимость как природоохранной, так и природосберегающей деятельности человека в наши дни.

Список литературы

1. Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере. М., 1989.
2. Воронов А. Г. Биогеография с основами экологии. М., 1987.
3. Небел Б. Наука об окружающей среде. М., 1993.
4. Пономарев И. Н. Экология растений с основами биогеоценологии. М., 1978.
5. Одум Ю. Основы экологии. М., 1975.
6. Сохраним наш мир. Пер. с англ. Под ред. А. А. Агеева. Волгоград, 1994.
7. Энциклопедический словарь экологических терминов. Казань, 2001.