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.

Лектор — Кузнецов 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.

Лектор — Курбатова 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.

Лектор — Нуралиев 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)

Лектор — Александрова 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.

Лектор — Полилов 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.

Лектор — Беляева 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.

Лектор — Чесунов 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.

Лектор — Поярков 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.

Лектор — Калякин 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.

Лектор — Крускоп 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.

Лектор — Синев 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.

Лектор — Бритаев 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.

Лектор — Мокиевский 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.

Лектор — Тиунов 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-Никифоров И.И., Формозов А.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.

Кокшайский Н.В. 1990. Птицы Перу. Введение в их изучение. М.: Наука. 303 с.

Макдональд Д.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. 

 

Интернет—ресурсы

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)