В разные периоды истории нашей планеты в её флоре и фауне преобладали то одни, то другие группы организмов. Сотни миллионов лет назад, например, на Земле были широко распространены леса из древовидных папоротников, хвощей и плаунов. Сейчас эти растения не столь разнообразные и представлены в основном мелкими травянистыми формами. Зато господствуют покрытосеменные растения, освоившие в процессе эволюции и просторы Арктики, и пески Сахары, и тропические болота Амазонки. Так же и у животных – кончилась эра рептилий, а их место в современном мире заняли птицы и млекопитающие, которые лучше всего умеют осваивать самые разнообразные места обитания в меняющемся климате.

2.2. Биологическое разнообразие

Интуитивно человек понимает, что в тундре жизнь беднее, чем в лесу, а внешне безжизненная пустыня уступает по разнообразию форм жизни разнотравным степям. Почему одни сообщества богаче видами, чем другие? Какие факторы влияют на разнообразие жизни? Эти вопросы очень важны для того раздела географии, который занимается особенностями распространения организмов на планете, т.е. для биогеографии. Эта наука занимается всеми географическими закономерностями формирования биологического разнообразия, которое включает в себя разнообразие систематических групп организмов (рас, подвидов, видов, родов, семейств и др.), различных жизненных форм, сообществ, экосистем.

Самое простое – сравнивать разные регионы Земли и представленные в них сообщества по видовому богатству – числу входящих в их состав видов растений и животных. Но площади, занимаемые этими регионами, различны. Поэтому чаще всего количественное выражение биологического разнообразия соотносят с площадью. В ботанике используют для этого понятие “локальная флора”: это видовое богатство высших растений на площади примерно 100 км2. На арктических островах она не превышает 50–100 видов, в тундрах – 200–300, в тайге – 400–600, в степях – 800–900, в тропиках – более 1000 видов.

2.3. Биота и климат

Знаете ли Вы, что такое “идеальный материк”? Нет, это не материк с благоприятным климатом и природой, которая отвечает всем требованиям для лучшей жизни человека. Это придуманный учёнными участок суши, на котором представлено всё многообразие природных зон в соответствии с многообразием климатических условий на Земле. Представьте абсолютно равнинный материк, омываемый с запада и востока океаном и вытянутый с севера на юг от Северного полюса до Южного. В этом случае разные типы растительности будут последовательно сменять друг друга от полярных пустынь Арктики до тропических лесов экватора и на юг в обратном порядке – от тропиков до льдов Антарктиды. И лишь приокеанические и внутриконтинентальные районы будут иметь отличную от остальных биоту.

Как же возникла зональность в распределении жизни на Земле? Поступающая от Солнца лучистая энергия проходит сквозь атмосферу и попадает в различные точки Земли в неодинаковом количестве. Это зависит от продолжительности дня, угла падения солнечных лучей, прозрачности воздуха и других условий. Энергию Солнца оценивают обычно количеством джоулей, приходящихся на 1 см2 поверхности в единицу времени. Как известно, земная ось наклонена. Из-за этого различные области земного шара получают неодинаковое количество солнечной энергии. Например, в Арктике на 1 см2 тундры в год поступает только 60 тыс. Дж. А в умеренно тёплых широтах – более 300 тыс. Дж. С севера на юг на планете образуются климатические пояса – арктический, умеренный, субтропический, тропический. А в границах поясов формируются природные зоны – полярно-пустынная, тундровая, таёжная, широколиственных лесов, тропических лесов. В соответствии с изменениями климата с севера на юг меняется растительность, почвы, животный мир, ландшафты в целом. У истоков учения о природной зональности стоит великий российский учённый – почвовед В. В. Докучаев. Он исследовал закономерности широтной изменчивости растительности и почв Российской равнины и показал, что почва включает в себя всю специфику зональной биоты. Холодная и сырая почва тундры на вечной мерзлоте, мощный чернозём степей или пески пустынь… Даже если уничтожена растительность, почва сохраняет зональные черты и силы для восстановления ландшафта после нарушения. Позже учение о природной зональности развили Л. С. Берг, А. А. Григорьев и М. И. Будыко. Оно приобрело вид закона природной зональности.

Чтобы убедиться в главенствующей роли климата в распространении животных и растений на планете, давайте рассмотрим, как меняется биологическое разнообразие по мере продвижения с севера на юг. Здесь нам поможет представление о локальных флорах (число видов растений на 100 км2). Так вот, в полярных пустынях они составляют лишь 50 видов, в тундрах – 100–150 на севере и до 250 на юге, в тёмнохвойной тайге – 500–600, в широколиственных лесах – 700–800, в зоне степей до 900, в пустынях 300–400, в тропических лесах 2000–3000. сходная картина наблюдается и в распределении животных.

Как происходит рассредоточение сообществ растений и животных в пространстве в соответствии с действием климатических факторов, легче всего понять, если рассматривать их положение в координатах климатических характеристик. Имеется много схем, иллюстрирующих роль климата, но наиболее известная из них – система “зон жизни” Л. Холдриджа. В ней соединены ряды изменения среднегодовых температур, годового количества осадков и коэффициента увлажнения для равнины и горных территорий. Другую схему – климатических ареалов растительных сообществ – для европейской части России и Украины разработал известный российский ботаник-географ О. С. Гребенщиков. Интересно, что для своей работы учённый использовал данные сети метеостанций, располагающихся в пределах тех или иных сообществ.

А теперь представьте, что будет с границами природных зон при глобальных изменениях климата. Схемы и модели учённых помогут узнать это. Но каждый из нас сам может убедиться в том, что растения и животные чутко реагируют на изменения климата. Достаточно выйти за порог дома – на северных и южных склонах, в сырых и сухих местах обитают разные виды растений и животных. Но в пределах отдельных природных зон много местообитаний, которые просто не вписываются в закон природной зональности; это – птичьи базары в тундре, поймы рек в тайге, овраги и долины мелких рек с дубравами в степной зоне, дельты рек в пустынях и т.д. кроме того, близость океана и наличие гор на материке часто приводит к нарушению зонального распределения животных и растений. Даже для многих крупных государств (например, в Западной Европе) представление о зонах условно. Это для России с её просторами, раскинувшимися между двух океанов и от снегов Арктики до Субтропиков Черноморского побережья, характерно столь богатое разнообразие зон на равнине и вертикальных поясов в горах. В других же странах чаще используют понятие биом-совокупность экосистем в границах определённой климатической и физико-географической области. Так, на нашей планете обычно выделяют следующие биомы: влажных тропических лесов, сезонных тропических лесов и кустарников, степей и прерий, широколиственных лесов, тайги, тундры.