Что изучает биогеография? История становления науки и основные разделы

Методы физической географии

В процессе теоретических и прикладных исследований ученые используют общие и специализированные методы. К первой категории методов сбора данных относят:

• Экспедиционный метод. В его рамках специалисты изучают определенную территорию, природное явление. Это один из самых древних способов получения информации в географии. При этом современная география требует не только визуального изучения территории, но и применения специальной техники.
• Стационарный метод. Предполагает сбор данных о процессах, которые постоянно меняются во времени. Стационарные наблюдения используются при изучении гидросферы, сейсмической активности.
• Экспериментальный метод. Один из самых молодых методов ФГ, при котором происходит наблюдение за изучаемым объектом под действием различных факторов. Благодаря этому методу стали доступны методы моделирования физико-географических процессов.

Вторая категория – методы первичной обработки. Для изучения информация поступает в самых разных видах: образцы, цифровые характеристики, карты, схемы, снимки, текстовая информация. Далее к полученным данным применяют следующие методы:

• Сравнительно-описательный. С его помощью описывается действие или изучаемый объект. Как правило, дополняет статистические или картографические методы.
• Картографический. Наглядное изображение пространства территории.
• Статистический. Включает в себя в основном числовые параметры явлений и природных объектов (таблицы, диаграммы, схемы).

Каждый из перечисленных методов дополняет другой и обеспечивает получение максимально точной и подробной информации об объектах литосферы.

География микроорганизмов

Значение биогеографии очень велико в нашей жизни. Но не все ее дисциплины развиты достаточно хорошо. Например, география микроорганизмов, о которой сейчас пойдет речь, находится в стадии становления. С чем это связано? Вся причина кроется в трудностях с изучением самого объекта.

Теперь немного поясним сам термин «микроорганизм». Такое название получили мельчайшие растительные организмы, которых мы можем увидеть только под микроскопом. Они распространены в атмосфере, гидросфере и биосфере. Чтобы было понятнее, перечислим виды микроорганизмов:

• Бактерии.
• Грибы (дрожжи или плесень).
• Одноклеточные простейшие (инфузории).
• Вирусы.

Именно благодаря микроорганизмам мы имеем ряд полезных ископаемых: каменный уголь, торф и нефть. Они являются главным компонентом географического ландшафта, образуют гумус, необходимый для растений, и так далее. Микроорганизмы постоянно эволюционируют, благодаря чему они получили большое распространение.

Что изучает география

География (в переводе с древнегреческого — «землеописание») — комплекс естественных и социальных научных направлений, изучающих поверхность Земли, ее водные ресурсы, окружающую среду, экосистемы и взаимодействие человеческого общества с окружающей средой. Таким образом, в этой науке существуют две крупные области исследований: физическая география и география человека.

История становления как науки

Из Древнего Египта отправлялись экспедиции, доходившие до центра Африки и совершавшие плавания по Средиземному и Красному морям. Основным объектом изучения была зависимость земледелия и скотоводства от различных повторявшихся природных явлений. В результате появился календарь. В нем были зафиксированы различные положения солнца и луны.

В священных древнеиндийских книгах можно обнаружить элементы географии. Так, в «Махабхарате» содержится список океанов, рек и гор. В Древнем Китае в IX—VIII веках до нашей эры для выбора места постройки крепости составляли карты земельных участков. В III веке до нашей эры там же были написаны произведения, полностью посвященные географии, были изобретены компас и прибор для измерения расстояния.

Древнегреческие ученые составляли подробные карты различных местностей и объясняли различия природы и людей в разных местах Земли. Именно в Древней Греции появилось предположение о том, что Земля так или иначе имеет круглую форму (сначала были представления о плоском круге, затем о цилиндре и, наконец, о шаре) и о том, что обитаемые участки окружает огромное озеро или океан.

Около середины XI века многие открытия были сделаны учеными и путешественниками Востока и Средней Азии. Они открыли многие неизвестные ранее земли и разработали немало карт.

В эпоху Великих географических открытий и экспедиций были обнаружены Америка, Австралия и Океания. Русские первооткрыватели продвигались все дальше в Сибирь и на Дальний Восток. В XVIII веке география была введена в качестве основной дисциплины в университетах.

Основоположник

Основоположником географии как науки стал древнегреческий ученый Эратосфен. Он владел также важными знаниями в областях математики и астрономии. Первую работу, посвященную изучению Земли, Эратосфен назвал «Географика». Он включил в нее и составленные самим собой карты. Эратосфен является также автором первой карты мира и самого термина «география».

В создании карты он впервые применил систему координат — сетку пересекающих друг друга вертикальных и горизонтальных линий — меридианов и параллелей. Применив астрономические приборы, Эратосфен впервые измерил длину окружности земной поверхности по меридиану, проходящему через Александрию.

В свою очередь немецкий исследователь Александр Гумбольдт (1769—1859) — основоположник физической географии. Он впервые применил сравнительный метод, составил карту изолиний с одинаковой температурой, вычислил средние высоты материков, провел исследования о понижении температуры в верхних слоях атмосферы, о влиянии моря на температуру нижних слоев атмосферы и других явлениях. Он также определил полосу землетрясений в Азии и классифицировал сами землетрясения, исследовал земной магнетизм.

Основы общей географии

На пути своего становления эта наука постоянно находилась на стыке разных областей знаний.

Основные вехи становления ее теоретических основ:

1. В XVIII веке в ней господствовал исторический подход.
2. В XIX—начале XX века наметилась ориентация на такие области знания, как геология, геофизика, биология, антропогеография и восприятие географических объектов с точки зрения экспериментальной физики.
3. В то же время использовался общий с историей идеографический подход, в рамках которого описывалась и объяснялась уникальность территорий.
4. В первой половине XX века было характерно заявлять об общности с техническими науками и исследовать пространственную организацию промышленности, сельского хозяйства, систем расселения, планировки местностей, основ мелиорации.

В последние десятилетия развиваются две противоположные тенденции — попытки найти или создать единую теоретическую основу для всей географической науки и попытки окончательно отделить от физического направления социально-экономическое.

История становления биогеографии

Изучение биогеографии стало популярным благодаря работе Альфреда Рассела Уоллеса в середине-конце XIX века. Уоллес, родом из Англии, был натуралистом, исследователем, географом, антропологом и биологом, который сначала подробно изучил реку Амазонку, а затем Малайский архипелаг (острова, расположенные между материком Юго-Восточной Азии и Австралией).

Во время своего пребывания на Малайском архипелаге, Уоллес изучил флору и фауну, и придумал линию Уоллеса — условную линию, которая разделяет животный мир Индонезии на отдельные регионы в зависимости от климатических условий, а также близости к азиатской или австралийской природе. Считалось, что виды, которые обитают ближе к Азии, больше связаны с азиатской фауной, а виды встречающиеся ближе к Австралии, с австралийскими животными. Из-за обширных ранних исследований Уоллеса часто называют «Отцом биогеографии».

После Уоллеса были и другие ученые, которые также изучали распределение видов, и большинство этих исследователей рассматривали историю в своих работах, тем самым относя биогеографию к описательной области. В 1967 году Роберт Макартур и Эдвард Осборн Уилсон опубликовали «Теорию биогеографии острова». Их книга изменила то, как биогеографы рассматривали виды и сделала изучение экологических особенностей того времени важным для понимания их пространственных моделей.

В результате островная биогеография и фрагментация мест обитания, вызванная островами, стали популярными областями исследований, поскольку было проще объяснить растительные и животные модели на микрокосмах, выделенных на изолированных островах. Изучение фрагментации среды обитания в биогеографии привело к развитию природоохранной биологии и ландшафтной экологии.

Картография

Картография

“От карты всякое географическое исследование исходит и к карте приходит, с карты начинается и картой заканчивается” — Н. Н. Баранский

Именно карта остается основой любого географического исследования, так как не существует никакого другого более точного и удобного метода ориентации в пространстве. Лишь с помощью нее можно наиболее правильно создать модель мира.

Картография — это наука об исследовании, моделировании и изображении пространства, сочетания и взаимодействия объектов и природных явлений.

Объектами этой дисциплины выступает Земля, другие небесные тела, звездное небо и Вселенная. Продуктами ее деятельности выступают разного рода карты: плоские карты, объемные, глобусы или же другие виды. В свою очередь картография имеет несколько разделов.

Картоведение это наука об изучении техники создания и производства карт.

Математическая картография

Математическая картография это наука, которая изучает построение моделей пространства на плоскости. Земля имеет форму сферы, поэтому создать точную карту на плоскости с сохранением всех пропорций, углов и расстояний не представляется возможным. Именно математическая картография пытается создавать наиболее точные модели пространства на плоскости.

Составление и оформление карт — наука о техническом дизайне и физическом воплащении моделей пространства.

Цифровая картография

Цифровая картография это раздел, который сложно назвать отдельным, так как это скорее инструмент, с помощью которого проводятся различные вычисления. Эта наука является дополнением и помощником для других направлений.

Интересный факт: нам, может быть и привычно видеть север в верхней части карты, но так было не всегда. В средние века, когда исламский мир перетянул одеяло лидерства в этой сфере на себя, восток был сверху. На латынь слово “восток” переводится как oriens. И чтобы правильно прочитать карту, восток должен был быть сверху, поэтому говорилось, что ее надо “сориентировать”. Отсюда и появилось это слово!

Первый период

Первый период развития биогеографии характеризуется медленным накоплением отдельных фактов о растительном мире и животное население, и места их обитания. Эти факты часто не имели научного объяснения, они не были объединены в единую систему. Эти факты объяснялись согласно философских представлений определенной исторической эпохи.

Первый период — древние века, которые являются предысторией биогеографии. Начальные знания о растениях и животных в фольклоре древних государств и народов, например, египтян, вавилонян, шумеров. В индийских эпосах Махабхарата и Рамаяна отражены знания древних об условиях существования растений и животных и уходу за ними. В Древнем Китае ученые много внимания уделяли прикладном использованию знаний о природе.

Античные времена характеризуются развитием множества наук. Не стали исключением знания о органический мир природы. В Древней Греции начало этому положил Гекатей Милетский — автор «Землеописания». Именно он впервые использовал термин ойкумена для обозначения заселенной человеком части Земли. Первый жизнеописание быта и природных условий, в частности скифов, сделал Геродот. Он вспоминает о море в стране домов, находится в лесу с камышовыми зарослями, в которых много бобров и выдр.

Аристотель

Среди древнегреческих ученых наибольший вклад в учение животных и растений внесли Аристотель и Теофраст. Аристотель описал 482 вида животных, поделив на кровеносных и бескровных, высказал идею о единстве природы и постепенный переход от неживой природы к растениям, а от них — к животным. Идеи Аристотеля оказали влияние на ученых на протяжении двух тысячелетий.

Ученика и соратника Аристотеля — Теофраста — называют отцом ботаники. Он написал девять книг под названием «Исследование растений» и шесть книг «О причинах растений». Кроме автохтонных растений он описал и те, что были привезены из других стран. Своеобразие растений, по Теофрастом, создается отличием местности. Он писал также о влиянии климата на жизнь и особенности растений, делит их на деревья, кустарники и травы (сухопутные и водные), а также давал практические советы по поводу выжигания древесного угля, изготовление дегтя, смолы и т.д.

Географические знания античности обобщил древнегреческий ученый Страбон в его 17 книгах под общим названием «География». В этой работе он описал не только природу, население и хозяйство Греции, но соседних государств и народов. Со времен Древнего Рима известна 37-томная работа Плиния Старшего под названием «Естественная история», два первых тома которой посвящены живым организмам, описанных в основном по трудам Аристотеля и Теофраста. Раскол Римской империи на Западную и Восточную НЕ обогатил науку новыми открытиями в течение многих веков.

Арабы

Наследниками античной науки стали арабские и азиатские ученые. Доктор и естествоиспытателя Ибн Синие (латинизированное Авиценна) мировую славу принес его труд «Канон врачебной науки» (1020), который оставался классикой в ​​течение 5 веков. Эта работа ценилась и поэтому была переиздана на латынь 30 раз. Ибн Сина изучал происхождение животных, горообразования, минералогию. Ему принадлежит гипотеза о невидимых возбудителей инфекционных заболеваний, содержащиеся в воде и воздухе.

Ибн Рушд (латинизированное Аверос) перевел на арабский язык труды Аристотеля. В средневековой Европе в те времена господствовать религиозный идскурс и науки (кроме алхимии) почти не развивались. Накопление новых знаний было невозможно.

Средневековья

Развитие науки в Европе начался с эпохи Возрождения (XIII-XVI вв.). Преимущественно купцы и путешественники привозили сведения о природе и людях неизвестных стран, что повлекло к переосмыслению множества истин. Профессор Оксфордского университета Ф. Бэкон систематизировал те знания в работе «Опера … Инедит». Его считают одним из основоположников географической науки.

В конце первого периода сведения о растительном и животном мире значительно пополнились. Благодаря путешественникам, например, Марко Поло, обогатились ботанические сады и зверинце соответствии растениями и животными. Византийский поэт Фил на основе собственных впечатлений от путешествий по Персии, Аравии и Индии пишет поэмы О растениях и Об особенностях животных. Благодаря изобретению итальянского ботаника Гини как гербаризуваты растения начался обмен ими между различными университетами и ботаническими садами. Это привело к поиску обобщающей системы по поводу накопления материала о живых организмах, который получил широкого развития во 2-м периоде развития биогеографических исследований.

Основные разделы

Разделы биогеографии:
География организмов (и общая география организмов):

• География микроорганизмов (включая грибы)
• Фитогеография — география растений (геоботаника)
• Зоогеография — география животных

География растительного покрова и животного населения:

• География микробоценозов (включая грибы)
• География фитоценозов — география растительного покрова
• География зооценозов — география животного населения

Другие направления:

• Синтетическая биогеография — география экосистем разного уровня и биоценозов.
• Эволюционная биогеография — адаптивность биоты к среде обитания.
• Экологическая биогеография
• Палеобиогеография
• Тренды в биогеографии и биогеографическое прогнозирование.

История

Александр фон Гумбольдт

Основателем нового научного направления считается А. Гумбольдт (1769—1859), путешествия и научные работы которого заложили основы биогеографии.

М. А. Мензбир разделял историю биогеографии на четыре периода:

1. Cлепая вера в истину библейских догм о возникновении мира
2. Господство теории катастроф
3. Отказ от теории катастроф
4. Победа дарвинизма.

Американский учёный Л. Стюарт, в 1957 году разделил историю биогеографии на три периода:

1. Создание систематики Карлом Линнеем и поиск «центра творения» живых существ
2. Создание эволюционного учения Чарльза Дарвина
3. Открытие законов генетики.

А. Г. Воронов расширил периодизацию развития науки, выделив шесть периодов:

1. период отрывистых ведомостей;
2. период накопления флористических и фаунистических ведомостей;
3. создание обобщённых ботанико- и зоогеографических работ;
4. период стремительного роста исследований;
5. период развития учения про растительные группирования;
6. развитие единой биогеографии.

• В. Б. Сочава рассматривал биогеографию как науку, изучающую общие закономерности географии жизни, то есть как надстройку над ботанической географией и зоологической географией.
• А. П. Кузякин разработал новое научное направление в зоогеографии — Ландшафтная зоогеография.

История развития географии

Термин «география» был придуман древними греками, которые не только создали подробные карты окружающей местности, а также объяснили отличие людей и природных ландшафтов в разных местах Земли. С течением времени, богатое наследие географии осуществило судьбоносное путешествие в яркие исламские умы. Золотой век ислама стал свидетелем поразительных достижений в области географических наук. Исламские географы прославились новаторскими открытиям. Были исследованы новые земли и разработана первая сетка-основа для системы карт. Китайская цивилизация также инструментально способствовала развитию ранней географии. Компас, разработанный китайцами, использовался исследователями для изучения неизвестного.

Новая глава в истории науки начинается с периода великих географических открытий, период, совпадающий с Европейским Ренессансом. В европейским мире проснулся свежий интерес к географии. Марко Поло — венецианский купец и путешественник возглавил эту новую эпоху исследований. Коммерческие интересы в установлении торговых контактов с богатыми цивилизациями Азии, такими как Китай и Индия стали основным стимулом путешествий в те времена. Европейцы продвинулись вперед по всем направлениям, открыв новые земли, уникальные культуры и природные чудеса. Был признан огромный потенциал географии для формирования будущего человеческой цивилизации и в 18 веке, ее ввели в качестве основной дисциплины на университетском уровне. Опираясь на географические знания, люди начали открывать новые пути и средства для преодоления трудностей, порождаемых природой, что привело к процветанию человеческой цивилизации во всех уголках мира. В 20-м веке, аэрофотосъемка, спутниковые технологии, компьютеризированные системы, и сложное программное обеспечение радикально изменили науку и сделали изучение географии более полным и подробным.

Важность физической географии для человека

Если 200-300 лет назад основной целью физической географии было освоение новых территорий и изучение особенностей природных условий этих мест, их ценных ресурсов, то сейчас перед ФГ стоят иные задачи. Понимание того, что происходит в окружающей среде, дает шанс научиться рационально использовать оставшиеся природные ресурсы, найти пути применения щадящих методов для разработки ископаемых. Понимание устройства литосферы, которое дает ФГ, при совместной работе специалистов из смежных отраслей поможет найти решение экологических проблем, с которыми столкнулся современный человек.

Физическая география – это большая наука, в которой пересекается множество дисциплин. Но только в сочетании с другими знаниями, которые дает экология, геология, экономика и даже история, ФГ позволит человеку находить ответы на вопросы, которые каждый день встают перед ним: как избежать истощения ресурсов, как сохранить баланс между индустриализацией и природными ценностями, как позволить человечеству развиваться не в ущерб окружающей среде.

Факторы формирования науки

Раскрывая, как жизнь была и приспосабливается к своему биологическому и физическому окружению наука подчеркивает роль экологических, исторических и человеческих факторов в формировании распределения животных и растений, а также исследует, как можно информировать практику их сохранения.

Наука биогеография изучает фундаментальную природу физических процессов, действующих на поверхности земли или непосредственно над ней. Ученые занимающиеся этой деятельностью много внимания уделяют климатологии, геоморфологии, биогеографии, гидрологии и почвоведению. Эти темы рассматриваются достаточно широко и глубоко, чтобы обеспечить охват, ожидаемый в серии фундаментальных исследований.

В настоящее время мы живем в эпоху беспрецедентных перемен, когда забота об окружающей среде еще никогда не была столь велика. Глобальное потепление и изменение климата, возможное повышение уровня моря, обезлесение, опустынивание и широко распространенная эрозия почв-вот лишь некоторые из проблем, вызывающих в настоящее время озабоченность. Хотя именно роль человеческой деятельности в таких вопросах вызывает наибольший интерес, эта деятельность влияет на функционирование естественных процессов, происходящих в физической среде.
Взаимодействие человека с растениями и животными в настоящее время является центральной темой в географии, экологии и биологии окружающей среды. Факторы биотической среды включают конкурирующие виды, паразиты, болезни, хищников и людей. Короче говоря, каждый вид может переносить целый ряд факторов окружающей среды. Он может жить только там, где эти факторы лежат в пределах его допустимых пределов.

Новые идеи в области экологии направляют исследования в области этой науки. Экологическая биогеография сталкивается с метапопуляциями и гетерогенными ландшафтами.
Биогеография включает обсуждение экологических и этических проблем, связанных с такими насущными проблемами, как эксплуатация видов, деградация окружающей среды и биоразнообразие.

Таким образом, наука подчеркивает роль экологических, географических, исторических и человеческих факторов в формировании распределения животных и растений на Земле.

Вступление

На ранних этапах развития географии преобладали открытия, связанные с нахождением новых географических объектов. С развитием географии как науки все большее значение приобретают открытия, приводящие к выявлению эмпирических и теоретических закономерностей, углублению познания сущности географических явлений и их взаимосвязей.

Речь идет о двух группах географических открытий — территориальных и теоретических. Первая её группа (территориальные открытия) характеризуется как «географические открытия в их традиционной трактовке, то есть открытия, связанные с созданием карты земного шара (включая и океанографические открытия).

Уровни территориальных и акваториальных открытий, обусловленные историческими этапами в процессе познания поверхности земного шара:

1. Первоначальный этап территориальных открытий, связанный с появлением зачатков науки, зачатков карты — этап открытий локального (местного) уровня, когда географический кругозор открывателей, как правило, еще очень узок — ограничен обычно локальными рамками обитания отдельных племен. Вместе с тем и на этом этапе были совершены выдающиеся открытия. Например, первооткрытие Полинезии принадлежит к числу самых замечательных событий, относящихся к открытиям локального уровня.
2. Этап открытий регионального уровня — новая ступень территориальных открытий, связанная преимущественно с географическими знаниями разных народов древнего мира и средневековья о тех или иных регионах и странах мира. На этом этапе обширные территории Америки (Мексика, Центральная Америка, Андское нагорье) были открыты инками, ацтеками, майя; состоялись открытия викингов в Северной Америке.
3. Этап территориальных открытий мирового (глобального) уровня, обусловленный новой ступенью в истории человечества, связанный с зарождением и развитием капиталистического производства, созданием мирового рынка, значительным расширением географического кругозора народов различных континентов и стран. Все открытия этого уровня находят освещение на мировой географической карте, включающей оба полушария Земли.

Н. Г. Фрадкиным (1972) была предпринята попытка выявления уровней открытий физико-географических закономерностей, то есть теоретических географических открытий. Он выделил:

• открытия элементарно-хорологического уровня, к которым, в частности, относятся некоторые открытия XV—XVII вв., касающиеся природной зональности (установление последовательных изменений растительности с высотой и т. п.), пространственных соотношений отдельных природных элементов и простейших причинных зависимостей, вызывающих эти соотношения;
• открытия компонентно-исторического уровня, примером чего является новый уровень открытий зональных закономерностей, отчетливо выраженный в трудах А. Гумбольдта, для которого наиболее важным представлялось «отыскание законов природы, исследование порядка, необходимо связывающего все явления, все изменения, происходящие во вселенной» . В этом отношении характерно название одной из работ Гумбольдта — «О закономерностях, наблюдаемых в распространении растений»;
• открытия комплексно-динамического уровня (конец XIX—XX вв.), переход к которым связан с выявлением новых зональных закономерностей. Важным рубежом в этом процессе стали открытия В. В. Докучаева, установление им целостности к неразрывности географической среды.

Анализируя характер теоретических открытий в социально-экономической географии, Ю. Г. Саушкин выделяет следующие пути (области исследования), ведущие к экономико-географическим открытиям:

1. социально-экономические карты как первичное открытие;
2. открытия, связанные с генерализацией карт и картометрическим анализом;
3. составление карт различных социально-экономических (экономико-географических) полей с нанесенными на них статистическими поверхностями методом изолиний, что позволяет выявить современный социально-экономический «рельеф» и его исторические изменения.;
4. исследования территориальной организации экономико-географических «каркасов»;
5. открытие социально-экономических территориальных систем;
6. открытие экономико-географических структур

Экологическая биогеография

Экологическая биогеография рассматривает текущие факторы, ответственные за распределение растений и животных. Наиболее распространенными областями исследований в рамках экологической биогеографии являются:

• климатический баланс;
• первичная продуктивность;
• гетерогенность среды обитания.

Климатический баланс рассматривает вариацию между дневной и ночной температурой, поскольку многим видам трудно выжить в районах с сильными колебаниями суточной температуры. Из-за этого в высоких широтах обитает меньше видов, так как им требуется больше приспособлений, чтобы выжить там.

Напротив, тропики имеют более устойчивый климат с меньшими колебаниями температур. Это означает, что живым организмам не нужно тратить свою энергию на согревание, ждать сезона размножения, запасаться пищей, а также приспосабливаться к экстремально жарким или холодным условиям.

Первичная продуктивность учитывает скорость эвапотранспирации растений. Там, где эвапотранспирация высока, есть рост растений. Исходя из этого, такие регионы, как тропики, где преобладает тепло и влажность имеют больше растительности. В высоких широтах климатические условия более прохладные, а влажность ниже, поэтому разнообразие растений меньше.