Особенности структуры и функционирования тропических экосистем (факультативный курс для магистров 1 года для подготовки к Тропической практике)

Курс разработан совместно сотрудниками нескольких кафедр биологического факультета МГУ и сотрудниками академических институтов, участвующих в работе Совместного Российско-Вьетнамского Тропического научно-исследовательского и технологического центра. Он основан как на обобщении современных мировых данных по тропической биологии, так и на богатом личном опыте и оригинальных данных авторов отдельных тематических лекций. Цель — сформировать у студентов целостное представление о структуре и особенностях функционирования тропических экосистем, о взаимосвязях между населяющими их организмами; продемонстрировать значимость этих регионов для биосферы в целом и необходимость комплексного подхода к их сохранению и восстановлению. Курс подготавливает студентов, магистров 1 года обучения, к прохождению последующей Тропической практики.

 

Программа курса

Введение. Общие принципы организации тропических экосистем на примере стран Юго-Восточной Азии. Изучение природы Индокитая в историческом аспекте – когда еще Вьетнам не выделяли, затем современный этап исследований, включая работу Тропического центра.

География Вьетнама, геология и краткая геологическая история (формирование современного рельефа), климат, почвы и разнообразие лесных растительных сообществ (от мангровых до горного криволесья).

Тема 1. Принципы организации тропических лесов. Состав и эколого-биологические особенности растений муссонных тропических лесов (деревья, лианы, травы, эпифиты и полуэпифиты, паразитные растения).

Вертикальная структура лесов, фазы сезонного состояния и другие динамические процессы в лесах, природные нарушения.

Последствия хозяйственной деятельности в лесах и химической войны.

ЛекторКузнецов Андрей Николаевич, Совместный Российско-Вьетнамский Тропический научно-исследовательский и технологический центр, тропическое отделение ИПЭЭ РАН, генеральный директор Российской части, доктор биологических наук.

 Тема 2. Климатические особенности тропического пояса. Климат тропических лесов: особенности атмосферной циркуляции, муссонные и дождевые тропические леса,  сезонная динамика температуры и осадков, специфика радиационного режима, современные климатические изменения в тропиках, микроклимат тропического леса, энерго-и массообмен экосистем тропических лесов с атмосферой.

ЛекторКурбатова Юлия Александровна, ФГБУН Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук (ИПЭЭ РАН), заведующая лабораторией биогеоценологии им. В.Н. Сукачева, кандидат биологических наук, ст.н.с.

     Тема 3. Растения тропиков. Тропики — область наибольшего видового и морфологического разнообразия высших растений, поэтому именно на основе сведений по тропическим регионам формируется представление о флоре земного шара. В основе лекции лижит характеристика наиболее крупных и часто встречаемых тропических семейств цветковых растений. На их примере продемонстрировано разнообразие жизненных форм, способов минерального и органического питания, способов опыления, строения цветков и плодов, а также приспособление растений к различным типам местообитаний, характерным для тропиков. Также кратко освещены особенности тропической ботаники как науки, ее отличие от ботанических исследований во внетропических областях.

ЛекторНуралиев Максим Сергеевич, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра высших растений, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук

Тема 4. Экологическая роль и разнообразие грибов в тропических экосистемах. Место и роль грибов в тропических экосистемах, общее разнообразие и особенности распространения.

Грибы-деструкторы (макро и микромицеты). Грибы-симбионты (особенности микоризных ассоциаций в тропиках). Грибы-патогены растений, грибы в филлоплане. Грибы, ассоциированные с беспозвоночными. Их значение с точки зрения человека (использование в пишу, биоповреждения, патогены животных и человека)

ЛекторАлександрова Алина Витальевна, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра микологии и альгологии, ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук.

 Тема 5. Разнообразие насекомых и их вертикальное распределение в тропиках. Насекомые — самая разнообразная группа животных на земле. Описано более миллиона видов, и по разным оценкам от 3 до 30 миллионов видов еще не описано. Основная часть этого разнообразия сосредоточена в тропиках. Неоднократно высказывались предположения, что значительная часть этого разнообразия, а так же основная часть биомассы насекомых, приурочена к кронам деревьев. Для ряда тропических регионов убедительно показано, что численность и разнообразие насекомых имеет положительную корреляцию с высотой над землей, но справедливы ли эти утверждения для всех тропических сообществ? В лекции рассмотрены основные работы по вертикальному распределению насекомых в разных тропических регионах, а так же оригинальные данные, полученные нами во Вьетнаме.

ЛекторПолилов Алексей Алексеевич, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра энтомологии, заведующий кафедрой, доктор биологических наук, профессор РАН.

Тема 6. Термиты как ключевая группа в тропических экосистемах.

Система и численность видов; распространение в тропическом поясе: влажные тропические леса, саванны, пустыни; роль термитов в лесах и саваннах– деструкторы; разнообразие гнезд; устройство семьи; термитофилы.

ЛекторБеляева Наталия Валентиновна, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра энтомологии, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук.

Тема 7. Паразиты и паразитарные системы в тропическом лесу

Важнейшие группы беспозвоночных и протистов, паразитирующих в других животных тропического леса: нематоды, двуустки, пятиустки, цестоды, кровососущие пиявки, клещи и разнообразные насекомые. Среди них есть уникальные по способу паразитирования формы, характерные именно для тропических лесов. Нередко эти организмы являются компонентами многокомпонентных паразитарных систем, включающих самые разные виды животных и растений, и входящих отдельными функциональными элементами в сложную экосистему тропического леса. Многие виды эндопаразитов вызывают у человека тяжёлые заболевания (гельминтозы – например, шистосомоз, речная слепота, слоновая болезнь), многие кровососущие членистоногие инфицируют человека протистами (малярийные плазмодии, лейшмании, трипаносомы, амёбы, токсоплазмы) и опасными гельминтами.

ЛекторЧесунов Алексей Валерьевич, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра зоологии беспозвоночных, профессор, доктор биологических наук профессор.

Тема 8. Земноводные и пресмыкающиеся тропических экосистем. Земноводные и пресмыкающиеся как группы позвоночных, крайне бедно представленные в экосистемах умеренного пояса. Максимальное разнообразие этих животных в тропических экосистемах, в тропических лесах. Интенсификация полевых исследованиях в тропических районах по всему земному шару; новые методики, позволившие оценить реальное богатство и разнообразие амфибий и рептилий (максимальное из всех наземных позвоночных). Разнообразие тропических лесных экосистем и  жизненные формы амфибий и рептилий:  различные среды обитания и наземные, роющие (фоссориальные), древесные, водные, планирующие формы; крокодилы, крупные змеи и ящерицы как хищники высшего порядка. Низкие энергетические потребности амфибий и рептилий как причина того, что популяции отдельных видов могут достигать колоссальной численности, занимать ниши, недоступные высшим позвоночным. Отдельное место земноводных со стадией свободно-живущей личинки — головастика, разнообразие морфологических типов их в тропиках. Существенная роль амфиий в потоках энергии в тропическом лесу. Разнообразные стратегии жизненных циклов и формы заботы о потомстве у тропических амфибий. Сравнительно малая способность их к расселению и значительная чувствительность к малейшим изменениям условий окружающей среды. Уязвимость их перед антропогенным изменением среды земноводных и возможности их использования как универсальных биоиндикаторов. Амфибии и рептилии как идеальные модели для исследования исторической биогеографии — процессов формирования, расселения и обмена фаун. Исследования исторической биогеографии герпетофауны и эволюция тропических лесов на различных континентах (примеры: Южная Америка, Африка, Юго-Восточная Азия и Австралия). Основные эко-морфологические группы амфибий и рептилий тропических лесов Старого и Нового Света. Отличия тропической герпетологии от исследований амфибий и рептилий во внетропических областях.

ЛекторПоярков Николай Андреевич, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра зоологии позвоночных, доцент, кандидат биологических наук.

Тема 9. Птицы в тропических экосистемах. Обзор экосистем, представленныхы в тропическом поясе, место в них лесные экосистемы, птицы в них: общий краткий фаунистический обзор на уровне царств и крупных таксонов (отрядов). На примере хорошо знакомой ЮВ Азии со ссылками на данные, полученные в других регионах, отмечаются  основные характеристики биологии птиц тропиков, прежде всего – тропических лесов. Степень осёдлости, сроки размножения и других явлений в жизни птиц, таких как линька и миграции, особенности размножения, вокализации, поведения, трофические адаптации, физиологические адаптации ( с выделением специфических для тропических птиц аспектов).Роль птиц в тропических лесных экосистемах,  их трофические связи и взаимоотношения с хищниками, разоряющими гнёзда.

ЛекторКалякин Михаил Владимирович, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, Научно-исследовательский Зоологический музей, директор, доктор биологических наук.

Тема 10. Млекопитающие в тропических экосистемах. Млекопитающие как не самая многочисленная, но самая разнообразная экологически и морфологически группа позвоночных, освоившая в тропических лесах все среды обитания, от воздушной до водной. Их особая роль в тропических экосистемах как основных потребителей зеленых частей растений, хищников высшего порядка, распространителей семян (самым разными способами). Роль млекопитающих в перераспределении органики в тропических сообществах; их отдельные их представители как эдификаторы этих сообществ, влияющие на облик ландшафта.

Тропические травоядные как ландшафтообразующий элемент. Саванноподобные ландшафты, формирующиеся во многом за счет деятельности копытных, выедающих сухую траву и ограничивающих рост деревьев. Слоны, носороги, крупные быки  как торители троп в редколесьях и опушечных местообитаниях. Роль копытных и редкие копытные тропических лесов: купрей, саола, окапи.

Разнообразие тропических хищников. Крупные специализированные плотоядные; всеядные мелкие хищники.

Разнообразие тропических грызунов. Обилие полудревесных и облигатно древесных форм, грызуны – «планеры». Грызуны как частичная замена копытных и специализированные животноядные грызуны.

Разнообразие тропических рукокрылых: большая часть отряда сосредоточена в тропиках. Опылители, распространители семян, специализированные ночные хищники.

Специфические тропически группы: шерстокрылы, тупайи, панголины. Тропики как заповедник древней фауны.

Приматы. Разнообразие группы. Приматы редкие и очень редкие. Тропики как колыбель человечества.

ЛекторКрускоп Сергей Вадимович, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, Научно-исследовательский зоологический музей, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук

Тема 11. Пресные водоемы тропических регионов и их сообщества. Особенности условий обитания в тропических пресных водоемах. Температурный и кислородный режим, резкие колебания уровня, пересыхание, взвешенные частицы. Особенности крупных тропических озер и речных систем. Разливы тропических рек как важнейший фактор интеграции наземных и водных экосистем. Рыбы малого размерного класса как важнейший фактор, определяющий облик планктонных и бентосных сообществ водоемов.

Болота, малые и сезонные водоемы тропиков. Временные водоемы тропического леса Вьетнама, их роль в жизни леса. Рисовые чеки — важнейший тип водного антропогенного ландшафта тропиков и их фауна.

Естественные и антропогенные микроводоемы тропиков. Фитотельмы — водоемы в пазухах листьев растений, в первую очередь эпифитов, и их фауна.  Роль микроводоемов в распространении кровососущих комаров — переносчиков заболеваний человека.

ЛекторСинев Артем Юрьевич, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра зоологии беспозвоночных, доцент, доктор биологических наук.

Тема 12. Разнообразие и роль симбионтов в функционировании коралловых экосистем. Разнообразие симбионтов в море с акцентом на симбионтах кораллового рифа, адаптации симбионтов, роль симбионтов в регуляции численности хозяев, положительных взаимодействиях симбионт – хозяин (защитный мутуализм, санитарный мутуализм, повышение устойчивости хозяина к неблагоприятным воздействиям, обеспечение хозяина биогенами), возможная роль симбионтов в трофических цепочках коралловой экосистемы.

ЛекторБритаев Темир Аланович, ФГБУН Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук (ИПЭЭ РАН), заведующий лабораторией морфологии и экологии морских беспозвоночных, доктор биологических наук, профессор.

Тема 13. Мангровые сообщества. Мангры — разнообразие, распространение, адаптации. Структура сообществ, вертикальная зональность, абиотические факторы и биотические взаимодействия, их роль в формировании структуры сообществ. Экосистема мангров: продуктивность и разнообразие. Мангры и человек: антропогенная трансформация мангров, восстановление мангровых зарослей.

ЛекторМокиевский Вадим Олегович, ФГБУН институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН, заведующий лабораторией прибрежных сообществ, доктор биологических наук.

Тема 14. Многовидовые акустические ансамбли тропического леса

Уникальность разнообразия, насыщенности и интенсивности звучания акустического ансамбля тропического леса. Биогенная звуковая среда тропического леса и ее отличие от таковой лесов умеренной зоны. Огромное разнообразие и обилие исполнителей как причина острой конкуренции за канал связи и эффекта «акустической индукции»- взаимной звуковой стимуляции. Изучение многовидовых акустических ансамблей животных тропических лесов  как отдельное научное направление; современные средства его изученияю Выявление особенностей коммуникации  в условиях перенасыщенного звуками, зашумлённого пространства тропического леса. Состав многовидовых ансамблей в разных регионах произрастания тропических лесов. Способы увеличения «дальнобойности» и помехоустойчи сигнала в условиях густой растительности. Организация  и поддержание пространственно-территориальных акустических отношений в многовидовых группировках животных. Влияние ландшафтно-биотопической структуры местообитаний на частотно-временную организацию звучания многовидовых ансамблей птиц.

Лектор Иваницкий Владимир Викторович, профессор кафедры зоологии позвоночных биологического факультета МГУ, доктор биологических наук.

Тема 15. Разнообразие и функциональная структура животного населения (гипотезы происхождения тропического разнообразия). Разнообразие и функциональная структура животного населения (гипотез происхождения тропического разнообразия)

Чрезвычайно высокое биологическое разнообразие тропических лесов. Причины его формирования и механизмы поддержания. Сценарии формирования высокого разнообразия, от классической модели разделения ниш до нейтральной теории (на примере нескольких групп животных). Особенности функциональной организации тропических сообществ по сравнению с сообществами экосистем умеренных широт. Принципиальные особенности динамики биогеохимических циклов. Дождевой тропический лес как один из множества вариантов тропических экосистем. Биотические адаптации тропических организмов и сообществ, их древняя история и основания  полагать, что в наше время даже в «девственном лесу» биотические связи работают в стрессовом режиме.

ЛекторТиунов Алексей Владимирович, ФГБУН Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук (ИПЭЭ РАН), заместитель директора по научной работе, заведующий лабораторией почвенной зоологии и общей энтомологии, доктор биологических наук.

 

 

Литература

 

Основная:

 

Барабаш-НикифоровИ.И., ФормозовА.Н. 1963. Териология: Учебное пособие для гос. ун-тов. Москва, Высшаяшкола. 396 с.

Гинецинская Т.А., Добровольский А.А. Частная паразитология 1. Паразитические простейшие и плоские черви. Москва, Высшая школа, 1978, 303 с.

Гинецинская Т.А., Добровольский А.А. Частная паразитология 2. Паразитические черви, Моллюски и Членистоногие. Москва, Высшая школа, 1978, 292 с.

Жизнь растений (под редакцией А.Л. Тахтаджяна). Тома 5, 6.

КокшайскийН.В. 1990. ПтицыПеру. Введение в их изучение. М.: Наука. 303 с.

МакдональдД.В. (Ред.) 2007. Млекопитающие: полная иллюстрированная энциклопедия. В 2 книгах. Москва, Омега-пресс. 435+492 с.

Сергиев В.П. Атлас клинической паразитологии и тропической медицины. Москва, Авторскаяакадемия, КМК, 2010, 284 с.

Murray B.G., Jr. 1985. Evolution of clutch size in tropical species of birds. — Ornithological Monographs. Vol. 36. H. 505–519.

Stutchbury B.J.M., Morton E.S. 2008. Recent advances in the behavioral ecology of tropical birds. — The Wilson Journal of Ornithology. Vol. 120. P. 26–37.

Thiollay J.-M. 1988. Comparative foraging success of insectivorous birds in tropical and temperate forests. Ecological implications. — Oikos. Vol. 53. No. 1. P. 17–30.

Tropical Mycology: Volume 1, Macromycetes.  Edited by R Watling, J Frankland, M Ainsworth, S Isaac, C Robinson. – New York: CABI Publishing, 2002. 196 P

Tropical Mycology: Volume 2, Micromycetes. Edited by R Watling, J Frankland, M Ainsworth, S Isaac, C Robinson. – New York: CABI Publishing, 2002. 208 P

Vitt L, Caldwell J. 2013. Herpetology. An Introductory Biology of Amphibians and Reptiles. 4thEdition. AcademicPress. 776 pp. 

 

Дополнительная:

 

Вестхайде В., Ригер Р. (ред.). Зоология беспозвоночных в двух томах. Пер. с нем. под. ред. А.В. Чесунова. М.: Т-во научных изданий КМК. 2008.

Горнунг М.Б.Постоянновлажные тропики. (Изменение природной среды под воздействием хозяйственной деятельности). Москва, «Мысль», 1984

Жерихин В.В. 1993. История биома дождевых тропических лесов. — Журнал общей биологии. Т. 54. № 6. С. 659–666.

Калякин М.В. 2002. Трофические адаптации и экология бюль-бюлей (Pycnonotidae, Aves) фауны Вьетнама. — Исследования по фауне. Сб. тр. Зоологического музея МГУ. Т. 44. М. 256 с.

Куракова Л.И., Рябчиков А.М. Тропические леса: состояние и проблемы// Вестник Московского Университета, Серия 5 География, №1, 1981. – С.46-52.

Россолимо О.Л., Павлинов И.Я., Крускоп С.В., Лисовский А.А., Спасская Н.Н., Борисенко А.В., Панютина А.А. 2004. Разнообразие млекопитающих. Части I-III. Москва, КМК. 366+218+408 с.

Рупперт Э.Э., Фокс Р.С., Барнс Р.Д. Зоология беспозвоночных: функциональные и эволюционные аспекты (в четырёх томах). Пер с англ. под ред. А.А. Добровольского и А.И. Грановича. М.: Издательский центр «Академия». 2008.

Уоллес А. Р. Тропическая природа (1868). М.: Мысль, 1975. — 226 с..

Фридланд В.М. Почвы и коры выветривания влажных тропиков (на примере Северного Вьетнама). – М.: изд-во «Наука», 1964. – 312 с.

Чертов О.Г. Экотопы дождевого тропического леса (на примере Вьетнама)// Академия наук СССР, Бот.инст. им.В.Л. Комарова. – Л.:«Наука», 1985. С.1-45.

Donnelly MA, Crother BI, Guyer C, Wake MH (Eds). 2004. Ecology and Evolution in the Tropics. A Herpetological Perspective. The University of CHicago Press. 584 pp.

Emmons L.H., Feer F. 1997. Neotropical Rainforest Mammals: A Field Guide. University of Chicago Press, Chicago. 379 p.

Francis CM. 2008. A field guide to the mammals of South-East Asia. New Holland, London, 392 pp.

Kingdon J. 1971-1989. East African Mammals. An Atlas of Evolution in Africa. Vol. I-III. University of Chicago Press, Chicago.

Wells D.R. 2005a. Family Aethinidae (Ioras). — Handbook of the birds of the World. Vol. 10. Cuckoo-shrikes to Thrushes. J. del Hoyo, A. Elliott, D.A. Christie. (eds.). Barcelona, LinxEdicions. P. 278–291.

Wells D.R. 2005b. Family Chloropseidae (Leafbirds). — The same. P. 252–267.

Wells D.R. 2005c. Family Irenidae (Fairy-Bluebirds). — The same. P. 268–277.

Wells K.D. 2007. The Ecology and Behavior of Amphibians. The University of CHicago Press. 1400 pp. 

 

 

Интернетресурсы

Home page

https://link.springer.com/journal/42965

https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/toc/10.1111/(ISSN)1365-2664.TropicalDiversity

 

Составители – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Алина Витальевна Александрова (кафедра микологии и альгологии), кандидат биологических наук, доцент Николай Андреевич Поярков (кафедра зоологии позвоночных)