Урок 16. географическая оболочка: состав, границы и взаимосвязи между её составными частями — География — 6 класс

География, 6 класс

Урок 16. Географическая оболочка: состав, границы и взаимосвязи между её составными частями

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

1. Урок посвящён изучению понятия географическая оболочка Земли.
2. В ходе урока школьники познакомятся с понятием «географическая оболочка».
3. Особенностями формирования географической оболочки.
4. Узнают о границе, строении и свойствах оболочки Земли.
5. Узнают о значении географической оболочки Земли для человечества.

Тезаурус

Географическая оболочка – оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы, биосфера (с почвой) и человечество.

Природный комплекс – система взаимосвязанных и неразрывных компонентов на определённой территории или акватории.

Основная и дополнительная литература по теме

1. География. 5 – 6 класс / А. И. Алексеев, В. В. Николина, Е. К. Липкина и др. – М.: Просвещение, 2019.
2. Сайт: География. https://geographyofrussia.com/mirovoj-okean-i-ego-chasti/.
3. Сайт: Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов www.school-collection.edu.ru.
4. Сайт: Издательство «Просвещение» www.prosv.ru.
5. Сайт: Российская версия международного проекта Сеть творческих учителей www.it-n.ru.
6. Сайт: Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru.
7. Сайт: Федерация Интернет-образования, сетевое объединение методистов www.som.fio.ru.
8. Сайт: WWF (Всемирный фонд дикой природы). http://www.wwf.ru.
9. Сайт: Образовательно-энциклопедический портал «Живая планета»: http://lifeplanet.org.
10. Портал о живой природе. Сайт: http://www.apus.ru.
11. Сайт: Юный натуралист. http://unnaturalist.ru.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Вы уже успели изучить 4 оболочки Земли. Вспомним их: воздушная – атмосфера, каменная – литосфера, водная – гидросфера, оболочка жизни – биосфера. Но могут ли они существовать обособленно друг от друга или они взаимосвязаны между собой. Что такое географическая оболочка, из чего она состоит, каковы её свойства? Как размещаются природные комплексы на Земле?

Область активного взаимодействия земных оболочек образует географическую оболочку – среду обитания человека. Самый крупный природный комплекс Земли – географическая оболочка – состоит из более мелких природных комплексов. Важнейшие свойства географической оболочки – целостность, ритмичность, зональность. Причины зональности: неодинаковое количество тепла, поступающего на разные широты, в связи с шарообразной формой Земли. Размещение большинства природных комплексов на Земле подчинено закону широтной зональности. Природные комплексы размещаются на земле в соответствии с широтной зональностью, высотной поясностью, особенностями земной поверхности.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Распределите события по соответствующим группам

Варианты ответов:

Смена дня и ночи.

Направление бризов.

Направление муссонов.

Смена сезонов года.

Правильный ответ:

Задание 2. Заполните пропуски в тексте, выбрав правильные варианты ответа из выпадающего меню.

Из — за нарушения целостности горных пород происходит ___________ поверхности Земли и ____________ зданий и сооружений. В некоторых районах, где из недр извлекается много полезных ископаемых, наблюдаются __________ землетрясения.

Варианты ответов:

строительство

природные

разлом

антропогенные

проседание

опускание

разрушение

поднятие

Правильный вариант:

Из-за нарушения целостности горных пород происходит проседание поверхности Земли и разрушение зданий и сооружений. В некоторых районах, где из недр извлекается много полезных ископаемых, наблюдаются антропогенные землетрясения.

Географическая оболочка и её составляющие (кратко) | География. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Раздел:

Географическая оболочка

Земля имеет сложную структуру. Её по­ложение по отношению к Солнцу (расстоя­ние, угол наклона орбиты, размеры) обусловило возникновение высокоорганизованной жизни, обеспечило условия суще­ствования человека. Изучая Землю, ученые пришли к выводу, что она объединяет не­сколько оболочек.

Литосфера — твердая оболочка на­шей планеты, её верхнюю часть назы­вают земной корой. Человек на повер­хности земной коры строит города и дороги, выращивает растения, в не­драх добывает полезные ископаемые. Глубины земной коры заполнены вода­ми океанов, морей, озер. А возвышен­ные участки образуют материки, ост­рова, горные хребты.

Атмосфера — воздушная оболочка нашей планеты. Без воздуха невозмож­на жизнь, ведь все живые организмы дышат воздухом. Атмосфера надёжно защищает Землю от избытка космичес­кого излучения. От её состояния зави­сит климат и погода на планете.

Гидросфера — водная оболочка Зем­ли. К гидросфере относятся океаны, моря, реки, озера, болота, ледники, подземные воды. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Биосфера — оболочка жизни на Зем­ле. В её пределах обеспечивается су­ществование человека и других живых организмов: растений и животных, микроорганизмов и грибов.

Все оболочки находятся в постоянном взаимодей­ствии и составляют гео­графическую оболочку, в которой развивается чело­вечество.

На этой странице материал по темам:

• Строение географической оболочки земли кратко

• Географическая оболочка и человек кратко

• По географии ответ из коких внешних оболочек состоит земной шар

• Сообщение про оболочку : вода кратко

• Что такое оболочка краткое содержание

Вопросы по этому материалу:

• Из каких внешних оболочек состоит земной шар?

• Чем различаются между собой внешние оболочки земного шара?

Географическая оболочка, её свойства и целостность

Строение и свойства географической оболочки | География. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга

1. Каково строение (состав и взаимодействие между компонентами) географической оболочки?

Географическую оболочку изучает нау­ка география.

Географическая оболочка представляет собой сложное образование, получившее­ся при взаимодействии и взаимопроник­новении атмосферы, гидросферы, лито­сферы и биосферы.

Гидросфера и биосфера включены в гео­графическую оболочку полностью, а ли­тосфера и атмосфера — лишь частично (литосфера своей верхней частью, а атмо­сфера — нижней частью). Взаимодействие геосфер в географической оболочке проис­ходит под воздействием энергии Солнца и внутренней энергии Земли.

2. Какие свойства присущи только географиче­ской оболочке?

Взаимодействие различных геосфер в пространстве географической оболочки приводит к тому, что она обладает рядом свойств, которыми не обладает каждая сфера в отдельности. Например, три со­стояния вещества — твердое, жидкое и га­зообразное — возможны только в преде­лах географической оболочки. Это одна из причин того, что именно в географиче­ской оболочке зародилась и развивается жизнь, появился человек. Человек для своей жизни использует вещества всех ос­тальных сфер. На литосфере стоят города и другие населенные пункты, превращен­ная в почву верхняя часть литосферы дает людям растительную пищу, биосфера ста­ла источником пищи для животных, ну а без воздуха и воды не сможет жить не только человек, но и все растения, живот­ные и даже микроорганизмы.

3. Благодаря чему географическая оболочка яв­ляется целостным природным образованием?

Географическая оболочка является це­лостным образованием, и изменение од­ной из ее частей (например одной из гео­сфер) непременно отразится на состоянии других частей. Вода входит в состав воз­духа, а воздух, в свою очередь, находится в воде. И вода и воздух находятся в лито­сфере и вместе с биосферой способствуют образованию такого особого природного компонента, как почва, которая необхо­дима для роста растений. Растения, в свою очередь, используются человеком и животными. Важнейшим свойством гео­графической оболочки является кругово­рот вещества и энергии.

Мы уже достаточно подробно познако­мились с круговоротом воды в природе и с круговоротами воздушных масс. Огром­ное значение для жизни на Земле имеет биологический круговорот. Под действи­ем солнечных лучей в зеленых растениях из воды и углекислого газа образуется но­вое органическое вещество. Это вещество служит пищей для живых организмов, которые, умирая, попадают в почву, и способствует жизни зеленых растений, от­давая им минеральные вещества. Этот биологический круговорот вещества и энергии лежит в основе жизни всех живых существ. При этом каждый новый круговорот отличается от предыдущего том, что образуется больше органического вещества, чем теряется. Так происходит поступательное движение к развитию биосферы и других сфер географической оболочки. Вместе со своими составными частями меняется и развивается геогра­фическая оболочка в целом.

4. Составьте рассказ о роли каждого компонента в жизни природы. Материал с сайта //iEssay.ru

Для того чтобы приступить к выполне­нию этого задания, необходимо точно представлять, что же такое природные компоненты. Природные компоненты — это то, из чего состоят геосферы, которые при взаимодействии образуют географи­ческую оболочку (например, литосфера состоит из горных пород и минералов; гидросфера — из воды; биосфера — из растений, животных, грибов, микроорга­низмов; атмосфера — из воздуха).

Рассмотрим роль таких компонентов природы, как горные породы и минералы. Эти компоненты составляют литосферу. Они входят в состав всех полезных иско­паемых и являются основой для образова­ния почвы. Горные породы и минералы составляют верхнюю, твердую часть лито­сферы — земную кору, которая является основой всех жизненных процессов, про­исходящих на Земле. Горные породы и минералы используют в качестве стро­ительных материалов; они служат осно­ванием для строительства различных зда­ний.

На этой странице материал по темам:

• свойства географической оболочки и ее строение
• строение и свойства атмосферы ,литосферы , гидросферы
• земля ее строения в крации
• каково строение географической оболочки
• географическая оболочка ее строение и свойства

Урок-деловая игра по географии: «Географическая оболочка»

География 7  класс

Урок № 8

Тема урока:  Географическая оболочка

Дата проведения…………….

Цели и задачи урока:

1.Обобщить и оценить знания учащихся по темам «Литосфера и рельеф Земли», «Атмосфера и климаты Земли», «Гидросфера. Мировой океан».

2.Дать понятие о биосфере

3.Сформировать представление о главных свойствах и закономерностях географической оболочки.

4.Учить учащихся общению, учить четко, выражать свои мысли и уважать мнение

 собеседника, развивать коллективистские качества  личности. Способствовать    

 развитию речи, воображения, фантазии, творчества школьников.

5.Развивать мышление, познавательную активность на уроке.

6. Способствовать экологическому воспитанию на уроке.

Оборудование: Физическая карта мира. Климатические пояса и области мира. Картины с изображением оболочек Земли.

Ход урока

I.  Организационный момент.

— Здравствуйте, ребята!

— И поговорим мы с вами сегодня о самой чудесной, замечательной планете Земля, на которой мы живем.

(слайд 1) Когда космонавты видят Землю с высоты нескольких десятки тысяч километров, она вызывает необыкновенные эмоции, восторги. Возникает ощущение, что она не так велика.

Но, красива! Неповторима!

(слайд 2,3,4,5,6) Не менее прекрасна Земля, когда видишь ее в привычной  обстановке, когда Вас окружают степные просторы, горы, зеленые холмы, леса и это небо с причудливыми облаками.

— Что же придает нашей Земле такое разнообразие, уникальность и неповторимость?!

— Мы и поговорим на нашем уроке.

Тема урока: (слайд 7). «Закономерности географической оболочки»

Сегодня мы узнаем: (слайд 8)

·      Каковы  закономерности ГО, которые и придают нашей Земле такое разнообразие, уникальность и неповторимость.

·      Для раскрытия темы урока вам помогут необходимые материалы на вашем столе:  атлас, учебник, раздаточный материал в виде заданий.

·      А так как тема урока непростая, работать мы будем с географическим конструктором и маршрутной картой урока (лежат на столе учащихся), которые помогут вам легко запомнить новый и ранее изученный  материал урока.

·      В маршрутной карте урока есть необходимые схемы, подсказки, т.е. наши помощники в работе на уроке.

II.  Проверка знаний.

— Обращаемся к схеме №1 маршрутной карты урока.

— Прочитайте,  как называется эта схема?  («Взаимосвязь между оболочками»)

— А какие оболочки существуют на Земле? (атмосфера, гидросфера, литосфера, биосфера) (слайд 9)

— Между оболочками существует взаимосвязь, (это видно по стрелочкам), можно привести примеры взаимосвязей между оболочками. Сделать вывод, что благодаря взаимосвязям между оболочками   происходит развитие жизни на Земле.

— А как будет называться оболочка Земли, где происходит данная взаимосвязь? (географическая)  (слайд 9, левая кнопка мышки дополнит схему).

— Дополните вашу схему №1  в маршрутной карте кратким обозначением географической оболочки – ГО. Как у меня на доске  (слайд 9).

— Итак, давайте прочитаем эту схему. Что такое географическая оболочка? (это взаимосвязь между атмосферой, гидросферой, литосферой и биосферой)

— Географическая оболочка сплошная, но неоднородная. Это огромный ПК (природный комплекс) нашей планеты (слайд 10, но не весь показываем)

— Ребята, а что же  такое ПК? Обратимся к подсказке в схеме № 2 маршрутной карты урока.

—  Как называется эта схема? («Состав природного комплекса») Из каких компонентов природы состоит ПК? Назовите их? (слайд 10, левая кнопка мышки дополнит схему)

— Если ГО –  это ПК, а может ли муравейник являться ПК?

— А какие еще ПК вы можете назвать? (учащиеся приводят примеры: природная зона)

— Именно знание особенностей природной зоны поможет нам в раскрытии закономерностей ГО.

III.  Изучение нового материала.

·      Прежде чем изучить закономерности, обратимся к ГК (географический конструктор) (слайд 11), а также ГК лежит на столах. ГК состоит из условных символов, знаков данной темы (работа с ГК).

·      Рассмотрим первую закономерность – ЗОНАЛЬНОСТЬ.

·      Обращаемся к ГК, знак зональности.

·      Закон зональности был впервые предложен В.В. Докучаевым.

·      Рассмотрим один из факторов формирования зональности.  Для этого обратимся к атласу, карта «Природные зоны Евразии». Восточно-Европейская равнина.

Задание. Используя легенду карты необходимо назвать природные зоны равнины с севера на юг (учащиеся называют природные зоны). Изменяются ли ПК с широтой на равнинах? (да).           

Обращаемся к  маршрутной карте урока и ГК, чтобы построить логическую схему.

— Итак, что характерно для зональности? (изменение ПК) (слайд 12, левой кнопкой дополним схему). Учащиеся записывают в маршрутную карту «изменение ПК».

 -Как называется зональность, где происходит изменение природных зон на равнинах с изменением географической широты? (широтная зональность) (слайд 12, левой кнопкой еще раз дополним схему). Учащиеся записывают в маршрутную карту  «широтная зональность».

Вывод, что такое зональность, учащиеся зачитывают с маршрутной карты по схеме.

Зональность – изменение ПК – равнина (ГШ) – широтная зональность (слайд 12).

— Следующий фактор формирования проявления зональности, рассмотрим на примере горных систем: Гималаи, Альпы.  Физическая  карта мира.

-Какие горы самые высокие в мире? (Гималаи) в Европе? (Альпы) С помощью карты, какие горы расположены южнее (Гималаи), а какие севернее (Альпы)?

 —  (слайд 13) В каких горах будет  больше ПК? (Гималаи).  ПК рассматриваются снизу вверх, от подошвы  и  до вершины.

— Так отчего будет зависеть количество ПК в горах?

— Как называется зональность, когда изменяются ПК с высотой? (высотная поясность)

Обращаемся к маршрутной  карте урока и запишем этот фактор зональности в виде схемы.

Зональность – изменение ПК – горы (h) – высотная поясность (слайд 14, левая кнопка мышки дополнит схему).

Вывод. Зональность – это изменение ПК на равнинах – широтная зональность, в горах – высотная поясность.

— Рассмотрим вторую закономерность ГО – ЦЕЛОСТНОСТЬ.

Задание. В тексте учебника, найдем определение, что такое целостность?

Целостность – это взаимосвязь и взаимозависимость компонентов ПК.

— С помощью ГК, запишем в маршрутной  карте урока схему, что характерно для целостности («взаимосвязь»).

Целостность – это взаимосвязь компонентов ПК (слайд 15, левая кнопка мышки дополнит схему).

— Что произойдет, если деятельность человека, не учитывает этот закон природы?

Задание.  С помощью текста в учебнике, найдем ответ на этот вопрос (уч-ся зачитывают ответ).

Схема «Природная зона» (слайд 15).

— У вас на столах лежит раздаточный материал с заданиями  №1 и №2.

Задание № 1. С помощью текста, определите взаимосвязь между компонентами ПК, в результате чего образуется ПК – как единое целое?

климат – почвы – растительность – животные  (слайд 15).

— Сделаем вывод, обращаясь к маршрутной карте урока. Что характерно для целостности? (взаимосвязь между компонентами ПК).

— Географический конструктор поможет нам назвать третью закономерность – РИТМИЧНОСТЬ.

— Периодичность и повторяемость одних и тех же явлений во времени – называется ритмичностью.

— Из данного определения, что будет характерно для ритмичности?  (время)

 (слайд 16).

Обращаемся к ГК: знак ритмичности и времени записываем в маршрутной карте урока схему.

Ритмичность – время (слайд 16).

— С помощью данной схемы «Ритмы» (слайд 16) и в маршрутной карте урока, какие бывают ритмы? (суточные, годовые, многолетние)

Суточные – это вращение Земли вокруг своей оси, годовые – это вращение Земли вокруг  Солнца, многолетние обусловлены активностью Солнца и внутренними (эндогенными) процессами Земли.

— Для того, чтобы научиться правильно определять ритмы, выполним задание.

По рядам (группы): 1, 2, 3.

Задание № 2. Дается текст с ритмами Земли. 1-ая группа – суточные, 2-ая группа – годовые, 3-я группа – многолетние. Каждая группа выбирает примеры своих ритмов.

— Проверяем выполнение (каждая группа зачитывает).

— Ритмика – форма своеобразного «дыхания»  целостной  географической оболочки.

— Таким образом,  мы с вами выяснили закономерности ГО. Назовите их.

IV.  Закрепление изученного материала.

·      Чтобы научиться определять закономерности ГО, выполним следующие задания (слайд 17,18,19).

·      И еще одно задание на проверку усвоенного материала.

·      Тест «Проверь себя».  Внимательно читайте вопросы и отмечайте правильный ответ.

·      Проверяем выполнение теста. Ключ (слайд 20). Взаимопроверка. Оценка.

Подведем итог урока (слайд 21).

1. Благодаря каким трем закономерностям формируется ПК? (зональность, целостность, ритмичность).

2. Что характерно для зональности, целостности, ритмичности? (уч-ся используют маршрутную карту урока и зачитывают выстроенные логические схемы).

Выйти на взаимосвязь между закономерностями можно, если провести игру «Шкатулка».

— Ребята, у меня в руках шкатулка, в которой лежит полезное ископаемое, с помощью которого ученые сделали вывод о том, что на материке Антарктида существовала много лет назад пышная растительность и теплый климат. Что это за полезное ископаемое? (каменный уголь). Как взаимосвязь между закономерностями повлияла на изменения  ПК Антарктиды?

3.  А для этого сделаем самый  главный вывод  (слайд 22).

ГО= ПК

— Именно, благодаря этим закономерностям, в природе происходят изменения, изменения – это развитие географической оболочки (жизни), а развитие жизни делает нашу планету уникальной, разнообразной и неповторимой.

— И в заключении домашнее задание творческого характера (слайд 23).

Домашнее задание: читать параграфы 13-15

Конспект урока по географии «Географическая оболочка Земли»

Урок по географии 6 класс

Тема: «Географическая оболочка Земли»

Цель: Сформировать представления у учащихся о географической оболочке, ее границах и свойствах;

Задачи:

— Обучающие (предметные): ознакомить учащихся с понятиями: географическая оболочка, целостность, ритмичность, зональность, азональность;

— Развивающие: уметь организовать свою деятельность, уметь вести самостоятельный поиск, анализ. Высказывать суждения, подтверждая их фактами, уметь анализировать различные схемы;

— Воспитательные: осознавать ценности познания географической оболочки – как хрупкого сообщества Земли и важнейшего компонента научной картины мира, осознавать экологические последствия вмешательства человека в природу;

Методы: проблемное изложение, частично -поисковый.

Формы организации: фронтальная, индивидуальная.

Средства обучения: учебник А.И. Алексева «География 5-6 кл.», атласы, карта природных зон, таблицы «Географическая оболочка», «Высотная поясность».

I. Организационный момент.

II. Актуализация опорных знаний.

Тест.

1. Термин “биосфера” ввел ученый:

1. В. Вернадский

2. В. Докучаев

3. Э. Зюсс

2. Биосфера по В.И. Вернадскому – это земная оболочка, которая включает в себя:

1. живые организмы

2. живые организмы и измененную ими среду обитания (кислород в атмосфере, горные породы органического происхождения и т.п.)

3. атмосферу, гидросферу и литосферу

3. Нижний предел жизни на Земле (до глубины 3 км) ограничен:

1. высокой температурой земных недр

2. отсутствием кислорода

3. плотностью среды

4. Верхний предел жизни на Земле (20 км) ограничен:

1. температурными условиями

2. жестким излучением ультрафиолетовых лучей

3. плотностью среды

5. Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 * 10¹² т (около 0,01 % массы всей биосферы):

1. 97 % из этого количества занимают животные, 3 % – растения

2. 97 % из этого количества занимают растения, 3 % – животные

3. 97 % из этого количества занимают бактерии, 3 % – животные и растения

6. Перечислите, какие среды обитания живых организмов выделяют?

7. Высокой теплоемкостью обладает:

1. вода

2. почва

3. воздух

8. Циркуляция химических элементов в биосфере называется:

1. биохимическим циклом

2. химическим круговоротом

3. биогеохимическим циклом

9. В атмосфере азот содержится в виде:

1. нитратов

2. молекулярном и оксидов

3. мочевины

10. Что является естественным источником углерода, используемого растениями для синтеза органического вещества?

1. уголь

2. углекислый газ в атмосфере

3. углекислый газ в атмосфере и в растворенном состоянии в воде

 
III. Изучение нового материала в форме беседы:

Итак, ребята, а скажите: почва – это элемент живой или неживой природы? В чем сложность отнесения ее к той или иной группе? (отвечают). Как мы видим, почва – результат взаимодействия всех оболочек Земли. Каких? (отвечают). Может ли кто-нибудь из вас изобразить взаимодействие литосферы, биосферы, гидросферы и атмосферы в виде схемы? Как бы вы назвали то, что находится в тесном переплетении этих оболочек? (приводят свои варианты).

 Можно ли провести  границы между  земными оболочками? (Нет) Почему? (Потому что вещество одной оболочки проникает в другие)

— Приведите примеры, где вы это видели  в природе. (Пытаются ответить)

— За окном стоит дерево. Можно ли его взять, как пример взаимного проникновения оболочек? ( Да, так как солнечные лучи дают ему свет и тепло, а оно выделяет кислород, поглощая углекислый газ; корнями дерево поглощает влагу с питательными  веществами и т.д.)

— Так, что же такое географическая оболочка? (Если учащиеся затрудняются дать определение, то  находят его в тексте и записывают в тетрадь)

Географическая оболочка — особая оболочка Земли, в которой соприкасаются и взаимодействуют литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера.

Географическая оболочка. Это тесно взаимосвязанные между собой оболочки Земли, населенные живыми организмами. Вся ли атмосфера может войти в географическую оболочку? Почему на большой высоте организмы не могут существовать? Что является сдерживающими факторами на их распространение в высоту? (отвечают – озоносфера). А как дело обстоит с нижней границей? Как вы думаете, где она проходит? Что в данном случае является сдерживающими факторами распространения жизни в глубину? (отвечают – температура и атмосферное давление).

Давайте откроем тетради, запишем тему урока, определение географической оболочки, ее границы – верхнюю и нижнюю. Некоторые оболочки входят в географическую оболочку целиком (гидросфера и биосфера), другие — лишь частично. Так, в географическую оболочку включают не всю литосферу, а только ее верхнюю часть, у атмосферы, напротив, только ее нижние слои.

Точные границы географической оболочки определить трудно. Верхнюю обычно проводят на высоте 20—25 км. Здесь расположен слой озона, который предохраняет живые организмы от губительного для них излучения Солнца. Сложнее определить нижнюю границу. В географическую оболочку включают верхнюю часть литосферы. Но до какой глубины? Если считать, что важнейший признак географической оболочки — наличие жизни, то нижняя граница проходит в слоях литосферы на глубине 5 км, где в нефтяных пластах обнаружены живые бактерии. Возможно, с ростом человеческих знаний о Земле нижняя граница будет проводиться глубже.

Таким образом, средняя толщина географической оболочки — около 40 км. Сравните ее с размерами Земли, и вы убедитесь, что она очень тонка.

А сейчас давайте определим основные свойства ГО, которые рассмотрим вместе, данные занесем в таблицу:

Свойства ГО

Свойства ГО

Суть свойства

Пример

1. Целостность 

2. Ритмичность

3. Зональность

1. Целостность. Что это за свойство географической облочки? Можете ли вы описать рис.176 на стр.254 в учебнике географии? Какие еще можно привести примеры целостности географической оболочки? (отвечают – круговороты различных веществ в природе, в т.ч. – воды). Изобразите на доске и в тетрадях схему круговорота воды в природе(выполняют задание).

2. Ритмичность. Как вы думаете, что это такое? И какие примеры ритмичности можете привести? (отвечают – смена дня и ночи, смена времен года, приливы и отливы и т.д.). Как эти ритмы влияют на флору, фауну и людей? Для чего нам необходимо знать об этом свойстве географической оболочке? (приводят собственные примеры и рассуждения).

3. Зональность. Анализируя карту природных зон на доске и на форзаце учебников, определите общее расположение природных зон на Земле? Почему они сменяются сначала от полюса к экватору, а потом – от экватору к полюсу? Какие климатические факторы имеют такое закономерные изменения (отвечают – температура, атмосферное давление). Как вы думаете, как будет происходить смена природных зон в горах? Как высота гор будет влиять на набор природных зон? Как расположение гор относительно экватора будет влиять на наличие смены природных зон? В каких известных вам горах будет смена природных зон наибольшей? Почему? (отвечают – чем выше горы и чем ближе они расположены к экватору, тем набор природных зон в них будет полнее). Смена природных зон в горах, от их подножий к вершинам называется высотной поясностью (записывают определение в тетрадь). Наряду с зональностью существует и азональность географической оболочки. Как вы думаете, что это такое? Приведите примеры известной азональности в природе.(рассуждают, приводят примеры).

Какими свойствами обладает географическая оболочка?

1.Наличие живых организмов в почве.

2. Усвоение и преобразование солнечной энергии. Зеленые растения усваивают солнечную энергию, которая идет на процессы образования органических веществ из неорганических.

3.Вещества находятся в твердом, жидком и газообразном состояниях.

4.Возникновение человека и развитие человеческого общества

5.Все процессы в ГО протекают под воздействием солнечной энергии.

Все компоненты ГО связаны в единое целое посредством круговорота вещества и энергии, между всеми сферами Земли: литосферой, гидросферой, атмосферой и биосферой.

Какие бывают круговороты вещества и энергии?

1. Круговорот воды в природе.

2. Биологический круговорот.

3. Круговорот воздуха в тропосфере.

Географическая оболочка формировалась постепенно в результате длительного и сложного взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. В ее развитии можно выделить 3 основных этапа.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Этап

Время

Основные события

Геологический

4,5—4 млрд. лет — 570 млн. лет назад

Формирование земной коры; разделение земной поверхности на материки и океанические впадины; возникновение атмосферы и гидросферы; зарождение и расцвет жизни в океанах

Биологический

570 млн. лет — 40 тыс. лет назад

Образование озонового слоя; формирование современных атмосферы и гидросферы; расцвет жизни на суше; образование биосферы и почв

Антропогенный

40 тыс. лет назад — настоящее время

Появление современного человека, нарастание его воздействия на природу

IV. Рефлексия.

Ребята, давайте подведем итог урока, какие новые знания вы получили на нем? Какие новые понятия вы узнали? Что такое географическая оболочка? Какие ее основные свойства? Какие вопросы в изучении новой темы вызвали у вас наибольшие затруднения? (отвечают, анализируют).

V. Домашнее задание

§ 51, определения, проработать таблицы в тетради, подготовить сообщение о природной зоне (по выбору) по плану в задании 7 на стр. 169 учебника (на высокий уровень)

Землеведение — Рабочая программа дисциплины — 05.03.02. География — Направления подготовки

атмосфера | Определение, слои и факты

Атмосфера , газовая и аэрозольная оболочка, которая простирается от океана, суши и покрытой льдом поверхности планеты в космос. Плотность атмосферы уменьшается наружу, потому что гравитационное притяжение планеты, которое притягивает газы и аэрозоли (микроскопические взвешенные частицы пыли, сажи, дыма или химикатов) внутрь, наиболее близко к поверхности. Атмосфер некоторых планетных тел, таких как Меркурий, практически не существует, поскольку изначальная атмосфера избежала относительно низкого гравитационного притяжения планеты и была выпущена в космос.Другие планеты, такие как Венера, Земля, Марс и внешние планеты-гиганты Солнечной системы, сохранили атмосферу. Кроме того, атмосфера Земли может содержать воду в каждой из трех фаз (твердой, жидкой и газовой), что имеет важное значение для развития жизни на планете.

перистые перистые облака над провинциальным парком плотины Пинава

Атмосферы планет солнечной системы состоят из различных газов, твердых частиц и жидкостей. Они также являются динамическими местами, которые перераспределяют тепло и другие формы энергии.На Земле атмосфера обеспечивает жизненно важные ингредиенты. Здесь перистые перистые облака плывут по глубокому синему небу над провинциальным парком Пинава-Дам, недалеко от Пинавы, Манитоба, Канада.

© Кушниров Авраам / Dreamstime.com

Британская викторина

Как работает Земля: Викторина

Науки о Земле рассказывают нам, как работает Земля.Узнайте, насколько вы ученый, занимающийся Землей, пройдя этот тест.

Эволюция современной атмосферы Земли до конца не изучена. Считается, что нынешняя атмосфера возникла в результате постепенного высвобождения газов как изнутри планеты, так и в результате метаболической активности форм жизни, в отличие от изначальной атмосферы, которая образовалась за счет выделения газов во время первоначального формирования планеты. . Текущие выбросы вулканических газов включают водяной пар (H ₂ O), диоксид углерода (CO ₂ ), диоксид серы (SO ₂ ), сероводород (H ₂ S), оксид углерода (CO), хлор. (Cl), фтор (F) и двухатомный азот (N ₂ ; состоящий из двух атомов в одной молекуле), а также следы других веществ.Приблизительно 85 процентов вулканических выбросов происходит в виде водяного пара. Напротив, диоксид углерода составляет около 10 процентов сточных вод.

Во время ранней эволюции атмосферы на Земле вода должна была существовать в жидком виде, поскольку океаны существуют не менее трех миллиардов лет. Учитывая, что солнечная энергия четыре миллиарда лет назад составляла всего около 60 процентов от сегодняшней, должны были присутствовать повышенные уровни углекислого газа и, возможно, аммиака (NH ₃ ), чтобы замедлить потерю инфракрасного излучения в космосе.Первоначальные формы жизни, которые развивались в этой среде, должны были быть анаэробными (то есть выжившими в отсутствие кислорода). Вдобавок они должны были противостоять биологически разрушительному ультрафиолетовому излучению солнечного света, которое не поглощалось слоем озона, как сейчас.

Когда организмы развили способность к фотосинтезу, кислород стал производиться в больших количествах. Накопление кислорода в атмосфере также способствовало развитию озонового слоя, поскольку молекулы O ₂ диссоциировали на одноатомный кислород (O; состоящий из одиночных атомов кислорода) и рекомбинировали с другими молекулами O ₂ с образованием трехатомных молекул озона ( О ₃ ).Способность к фотосинтезу возникла у примитивных форм растений от двух до трех миллиардов лет назад. До эволюции фотосинтезирующих организмов кислород производился в ограниченных количествах как побочный продукт разложения водяного пара ультрафиолетовым излучением.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Узнайте, сколько азота, кислорода, водяного пара, двуокиси углерода и других элементов составляет воздух Земли.

Атмосфера Земли представляет собой смесь азота, кислорода, водяного пара, углекислого газа и нескольких других второстепенных компонентов.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

В настоящее время молекулярный состав атмосферы Земли состоит из двухатомного азота (N ₂ ), 78,08%; двухатомный кислород (O ₂ ) 20,95%; аргон (А) 0,93%; вода (H ₂ 0), примерно от 0 до 4 процентов; и диоксид углерода (CO ₂ ) 0,04 процента. Инертные газы, такие как неон (Ne), гелий (He) и криптон (Kr), а также другие составляющие, такие как оксиды азота, соединения серы и соединения озона, встречаются в меньших количествах.

В этой статье дается обзор физических сил, которые управляют атмосферными процессами Земли, структуры атмосферы Земли и приборов, используемых для измерения атмосферы Земли. Для полного описания процессов, которые создали нынешнюю атмосферу на Земле, см. эволюция атмосферы. Для получения информации о долгосрочных условиях атмосферы, наблюдаемых на поверхности Земли, см. климат. Для описания самых высоких областей атмосферы, где условия определяются в основном наличием заряженных частиц, см. ионосфера и магнитосфера.

Определение физической географии — Физическая география

«Физическая география фокусируется на характере и процессах формирования земной поверхности Земли и ее оболочки, подчеркивает происходящие пространственные вариации и временные изменения, необходимые для понимания современной окружающей среды Земли. Его цель — понять, как физическая среда Земли является основой человеческой деятельности и зависит от нее. Физическая география условно подразделялась на геоморфологию , климатологию , гидрологию и биогеографию , но теперь она более целостна в системном анализе недавних экологических и четвертичных изменений.Он использует опыт в математическом и статистическом моделировании и дистанционном зондировании, разрабатывает исследования для информирования об экологическом менеджменте и экологическом проектировании, а также извлекает выгоду из сотрудничества со многими другими дисциплинами, такими как биология (особенно экология), геология и инженерия »(К. Грегори, 2002). . Однако Р. Инкпен (2005) делает обоснованное заявление о том, что не существует единой истории физической географии.

Между 1850 и 1950 годами основными идеями, которые оказали сильное влияние на дисциплину, были униформизм, эволюция, исследования и исследования и сохранение (Г.П. Марш 1864). В 1960-х годах «начал появляться новый тип физической географии, в котором акцентировалось внимание на динамических процессах земных систем. Этот новый подход, который развился до настоящего времени, основан на основных физических, химических и биологических принципах и использует статистический и математический анализ. Он стал известен как «процессный подход» к физической географии … За последние пятнадцать лет физико-географы, которые всегда признавали, что системы, которые они изучают, являются сложными, обратились к новым идеям в естествознании о нелинейных динамических системах и сложности. изучить актуальность этих идей для понимания физико-географических явлений »(Rhoads (2004) AAAG 94, 4).«Достижения в области дистанционного зондирования, географических информационных систем и информационных технологий позволили использовать более глобальный подход; Вторым новым событием стало появление подхода, основанного на культуре, во многих областях физической географии. К 2000 году можно будет выявить ряд проблем, включая все более целостную тенденцию, большую осведомленность о глобальном подходе и проблемах изменения окружающей среды, а также о своевременных возможностях, которые могут возникнуть в результате более тесных связей с человеческой географией и другими дисциплинами »(Gregory (2001)). ) Фенния 179, 1).

Харден (2011) Phys. Геог. 33, 1, 1 пишет, что «хотя субдисциплина физической географии остается прочно обоснованной в исследованиях, предпринимаемых для объяснения ландшафтов Земли и ее геоморфологических, гидрологических, атмосферных, криосферных, петрологических и биогеографических процессов, которые меняются во времени и пространстве, масштаб человеческого «следа» на этой планете заставляет физиков-географов уделять больше внимания роли людей в изменении окружающей среды и взаимодействию между людьми и окружающей их средой ».

Эта страница посвящена общим ресурсам по физической географии. По конкретным предметам в разделе «Физическая география» см. Другие страницы этого руководства.

1.4 Что такое география? | GEOG 882: Географические основы геопространственного интеллекта

Щелкните, чтобы увидеть стенограмму геопространственной революции / первого эпизода.

[низкий статический гул]

[разлетающаяся атмосферная музыка]

Добро пожаловать в геопространственную революцию.

В мире, где все переписываются, геопространственные технологии критически важны для понимания того, что происходит в определенном месте.

Это скорость интернета.

Это возможность спутников дистанционного зондирования.

Это программное обеспечение вроде Google Earth.

Взятые вместе, у вас есть взрыв в том, как мы смотрим на Землю.

Все где-то, все где-то, и карта — это способ упорядочить
всю эту информацию.

Это информация с самолетов, со спутников.

Это может быть набор информации из установленной вами башни.

Мы использовали карты на протяжении сотен и сотен лет, чтобы узнать, где мы находимся.

Теперь эта милая дама подсказывает мне, куда свернуть.

Поверните направо, затем поверните налево.

Практически вся информация, которой вы делитесь с кем-либо в наши дни, содержит какие-то
геопространственных тегов.

Это действительно человеческий фактор.

По сути, есть вся эта информационная экосистема, к которой у нас есть доступ.

Я могу получить информацию.

Я могу передавать информацию.

Я могу транслировать свое местоположение.

И это революционно.

Это потрясающе. Это ультрасовременный.

Это … ну, меняет мир.

Через 1/10 мили поверните направо на знаке остановки.

Некоторые люди назовут это GPS.

Это не так. Это GPS-приемник.

Я считаю, что это чудо науки и техники.

Он может собирать сигналы от спутников глобального позиционирования далеко в космосе.

Каждый из них, каждое мгновение каждого дня, говорит: «Это то место, где я нахожусь на орбите вокруг Земли».

Если вы знаете, где вы находитесь относительно трех спутниковых точек, вы можете использовать математику
, чтобы определить, где вы должны быть на лицевой стороне Земли.

В этом поле закодированы миллионы координат.

Пересчет.

И он может взять эти координаты и отобразить для вас карту на экране.

Поверните налево на Уайтхолл-роуд.

Затем поверните налево через 0,3 мили.

Откуда все эти координаты?

Откуда берутся эти улицы?

Множество людей постоянно ездят на специальных машинах вверх и вниз по каждой дороге и оцифровывают эти дороги в базе данных, которую затем можно загрузить в этот маленький ящик.

[электронный звуковой сигнал]

В картографировании нет ничего нового.

Вы можете представить себе, не имея возможности говорить, кого-то, показывающего, куда вы идете, и начертания линии, показывающей, где находится река, и X, где они сейчас, и X, где они собираются идти.

Просмотр Земли действительно был основан на технологиях.

Вавилоняне изобразили местность на глиняных табличках в 2300 году до нашей эры.

А затем, в 15 веке, с появлением книгопечатания, они начали делать карты
из деревянных блоков.

Геодезисты составляли карту, производя измерения перед собой до контрольной точки, а затем обратно до контрольной точки, которую они только что прошли.

Эту информацию нужно было записать на карту.

С воздуха кажется, что мы одновременно разослали тысячи геодезистов.

Данные дистанционного зондирования обеспечивают высокоточные измерения Земли и объектов на ней.

[грохот ракеты]

Мы полагаемся на спутники для съемки Земли, связи, навигации, погоды.

Геопространственные технологии стали неотъемлемой частью нашей жизни.

Около 50 лет назад люди пришли и начали строить на больших старых мэйнфреймах
географические информационные системы, которые будут интегрировать на карту информацию о культуре,
о населении, о демографии, о физической среде.

ГИС позволяет нам объединить все это воедино.

Я использовал первый коммерческий GPS-приемник.

Его несли двое мужчин.

Наша антенна представляла собой кусок алюминия площадью метр квадратный.

Нам нужен был генератор, массивные батареи.

Бюро переписи в Соединенных Штатах Америки необходимо было зафиксировать всю линейную работу автомобильных и железных дорог, гидрографию, а затем границы.

Это легло в основу первых файлов TIGER в конце 1980-х годов в поддержку переписи 1990 года.

Tiger послужил толчком для технологических разработок, таких как MapQuest, Yahoo, а затем Google.

Google Планета Земля познакомила людей с прохладой места.

«Я здесь. Где ближайший Starbucks?»

Или: «Где ближайшая больница?»

Теперь мы все носим с собой GPS.

У нас есть действительно богатые интерфейсы, которые позволяют нам делать вещи, о которых мы могли только вообразить
раньше.

На мобильном устройстве вы находитесь в центре карты, а город вокруг вас, а не вы видите город, а затем ищите себя на карте.

Он переносит вас на карту.

[электронный сигнал]

[гудок]

[телефонный звонок]

Допустим, вы оказались в месте, которое вам не очень хорошо известно.

Возможно, вы захотите найти место, где можно пообедать.

Ну а где есть места?

А какие места другие люди оценили очень высоко?

Может быть, вы захотите перекусить в 15 минутах ходьбы.

У меня есть не только ресторан, но и карта.

Я могу найти на него обзоры.

Я могу узнать, что это за меню.

Мы отдаляемся от меня необходимости активно искать что-то, и теперь поиск подсказывает мне, что я должен проверить, что могло бы быть интересно для меня.

Это то, в чем начинают сходиться локация и поиск.

Мы становимся отдельными сенсорами.

Мы создаем огромную сенсорную сеть людей, которые держат эти мобильные устройства.

И эта информация двусторонняя.

[электронный звуковой сигнал]

Это не просто пассивный сбор, послушайте, как ваша технология GPS расскажет, как добраться до места.

Вы скажете: «Погодите.

» Я вижу проблему.

«Я хочу сообщить об этой проблеме.

Я хочу увидеть, что кто-то ответит на это».

Мы играли в баскетбол.

Видим, вроде, земля продолжает движение.

Я вижу много людей, некоторые из них умирают, как будто потолок убил их.

У меня есть как дальние родственники, так и близкие родственники, которые живут на Гаити, и первая реакция была более чем сюрреалистичной: «Это действительно происходит?»

Нам нужно было знать, где мы можем войти, поэтому мы использовали геопространственные технологии, чтобы подготовить область с информацией еще до того, как мы туда попали.

Примерно 2/3 вышек сотовой связи оставались активными.

А гуманитарные работники и граждане Гаити публиковали информацию о том, что им нужна помощь.

Я смотрел CNN и сразу же позвонил нашему техническому руководителю USHAHIDI в Атланте.

Я сказал ему, что нам действительно нужно переместить и создать платформу USHAHIDI для Гаити.

USHAHIDI — это платформа с открытым исходным кодом для краудсорсинга кризисной информации.

По сути, это означает, что вы подписаны на местные СМИ, Twitter, Facebook, текстовые сообщения, любую информацию, которую можете получить.

После того, как вы объедините эту информацию, вы нанесете ее на карту, вы получите картину реальной ситуации на земле в реальном времени.

Эта информация может быть использована спасателями или кем-либо еще.

На платформе USHAHIDI вы можете решить, какую карту вы хотите использовать.

OpenStreetMap использует краудсорсинг для картографирования улиц.

И через несколько дней OpenStreetMap получил самую подробную карту Гаити, которая была доступна.

Карты Гаити существовали до землетрясения, но они уже не были актуальными.

Итак, люди начали использовать предоставленные спутниковые снимки, чтобы отслеживать в OpenStreetMap рухнувшие здания, клиники, больницы.

Примерно за неделю мы обучили более 100 человек в Университете Тафтса составлению карт инцидентов и предупреждений.

А затем был установлен текстовый номер 4636 для сообщения.

Но все эти текстовые сообщения должны были быть на креольском языке.

Итак, мы начали набирать как можно больше креольскоязычных добровольцев.

И вы идете к …

Я узнал об усилии 4636 от моего друга.

Итак, я подключился к Интернету, начал участвовать, в основном ложился спать допоздна после того, как уложил детей спать, попытался перевести как можно больше текстовых сообщений.

Нашим главным приоритетом является Порт-о-Пренс.

Это хорошо.

Есть переводы.

Была эта энергия.

Сегодняшнее SMS.

Люди практически со всего мира создают подобную систему поддержки через Интернет.

Футбольный стадион служил лагерем для перемещенных лиц.

Но мы не знали, что это было там.

Благодаря картографическим способностям USHAHIDI мы знали, что это будет место для оказания помощи.

Без них мы бы его не увидели.

USHAHIDI предупредил мир, что если у вас есть потребности на Гаити, или вы застряли в здании, или у вас закончилась еда, или вы ранены, и вам нужна помощь, вы можете предупредить нас.

Независимо от того, являетесь ли вы тем человеком в Де-Мойне, штат Айова, который читает Twitter или Facebook, или вы житель Гаити, с мобильными технологиями и открытыми источниками информации, вы внезапно наделены полномочиями.

Я работаю из Калифорнии.

Возможность оставаться в сети, переводя эти текстовые сообщения, и вы знаете, что эта информация будет направлена ​​непосредственно в конкретную организацию по оказанию помощи.

Это создавало ощущение, что я почти помогал на земле.

Карта стоит миллиона слов.

Карты общаются со всеми.

Это мощно.

Вы знаете, вы можете что-то изменить.

Вы можете посмотреть на взаимосвязи, закономерности, процессы и модели, которые помогут спасти мир.

Не думаю, что мы сможем прогнозировать на 50 лет вперед, но, учитывая то, что мы наблюдаем сегодня, это просто фантастический взрыв технологий определения местоположения.

И данные на основе местоположения.

И теперь у нас есть устройства для чтения, записи и визуализации.

И это действительно помогает геопространственной революции по-настоящему взорвать мир.

Революции редко заканчиваются так, как начали.

Это почти определение революции.

[драматическое музыкальное крещендо]

Geography4Kids.com: атмосфера

Что такое небо? Что такое воздух? Какая атмосфера? Атмосфера представляет собой тонкий слой газов , окружающий Землю.Он изолирует планету и защищает нас от космического вакуума. Он защищает нас от электромагнитного излучения, испускаемого Солнцем и мелких объектов, летающих в космосе, таких как метеороиды. Конечно, он также содержит кислорода (O ₂ ), которым мы все дышим, чтобы выжить.

Точно так же, как есть слои внутри Земли, есть также слои в атмосфере. Все слои взаимодействуют друг с другом, поскольку газы циркулируют по планете. Самые низкие слои взаимодействуют с поверхностью Земли, а самые высокие — с космосом.На своем уровне вы можете ощущать атмосферу как прохладный ветерок. В других случаях вы будете ощущать это как жаркий или влажный день, который, кажется, давит на вас со всех сторон.

По сравнению с диаметром Земли, атмосфера очень тонкая. Толщина атмосферы — это баланс между силой тяжести Земли и энергичными молекулами, которые хотят подняться и двигаться в космос. Молекулы в верхних слоях атмосферы возбуждаются, когда энергия Солнца попадает на Землю.Молекулы в нижних слоях более холодные и находятся под большим давлением .

Если бы Земля была больше, атмосфера была бы на плотнее . Увеличившаяся масса и связанная с ней сила тяжести более крупной планеты подтолкнули бы эти молекулы газа ближе к поверхности, и давление увеличилось бы.

Атмосфера — это больше, чем просто слои газа, окружающие планету. Это также движущийся источник жизни для всех существ на планете. Хотя большая часть атмосферы состоит из молекул азота (N ₂ ), существуют также кислород и углекислый газ (CO ₂ ), которые необходимы растениям и животным для выживания.Вы также найдете озон (O ₃ ) выше в атмосфере, который помогает фильтровать вредное ультрафиолетовое излучение Солнца. Атмосфера также защищает нас от вакуума и холода космоса. Без нашей атмосферы Земля была бы такой же бесплодной и мертвой, как Луна или Меркурий.

На планете нет единого климата. Специализированный климат встречается по всей планете и может включать пустыни, тропические леса или полярные регионы. Общей чертой всех этих климатов является атмосфера.В атмосфере циркулируют газы и частицы между всеми этими областями.

Горячий воздух с экватора в конечном итоге перемещается на север или юг в другие климатические регионы. Этот более теплый воздух соединяется с более холодным, начинается перемешивание и формируются штормы. Постоянное перемешивание атмосферы поддерживает стабильную систему, которая помогает организмам выжить. Кислород никогда не закончится в одном районе планеты, а температура не взлетит до небес в другом. Атмосфера уравновешивает возможные крайности Земли и создает общую стабильность.

Прекрасным примером является то, как тропических циклонов (ураганов) образуются над Атлантическим океаном. Из-за глобальной атмосферной циркуляции системы начинаются над пустыней Сахара в Африке, перемещаются через западное побережье северной Африки, собирают большое количество воды, когда они проходят над теплым Атлантическим океаном и Карибским морем, и, наконец, сбрасывают весь дождь на Карибское море или юго-восточное побережье США. Помимо штормовой погоды, атмосфера также может переносить пыль и частицы из Сахары в Северную Америку.

Или выполните поиск на сайтах по определенной теме.

% PDF-1.6
%
488 0 объект>
эндобдж

xref
488 96
0000000016 00000 н.
0000004063 00000 н.
0000004200 00000 н.
0000004408 00000 н.
0000004451 00000 п.
0000004579 00000 п.
0000005213 00000 н.
0000005953 00000 п.
0000006230 00000 н.
0000006343 00000 п.
0000006978 00000 н.
0000009124 00000 н.
0000011037 00000 п.
0000012969 00000 п.
0000014864 00000 п.
0000016841 00000 п.
0000019017 00000 п.
0000019410 00000 п.
0000021707 00000 п.
0001003449 00000 п.
0001005535 00000 п.
0001010384 00000 п.
0001012223 00000 п.
0001118855 00000 п.
0001118883 00000 п.
0001118995 00000 п.
0001119107 00000 п.
0001119221 00000 п.
0001125263 00000 п.
0001128316 00000 п.
0001129594 00000 п.
0001132023 00000 п.
0001983465 00000 п.
0001986075 00000 п.
0002724701 00000 п.
0002726914 00000 п.
0003018049 00000 п.
0003018123 00000 п.
0003018408 00000 п.
0003018482 00000 п.
0003018904 00000 п.
0003018978 00000 п.
0003019261 00000 п.
0003019335 00000 п.
0003019681 00000 п.
0003019755 00000 п.
0003019879 00000 п.
0003020166 00000 п.
0003020240 00000 п.
0003020528 00000 п.
0003020602 00000 п.
0003020889 00000 п.
0003022515 00000 п.
0003022794 00000 п.
0003023170 00000 п.
0003023244 00000 п.
0003023586 00000 п. = ۗ BR ֩; ‘O + yHs1 [z] 6 {= x [ZÏ5dTQ, ntWKSĹꨲ = FUxw? I ٪ [3’96

Миграционное поведение и дифференциал движения в зимней географии смещение ареала восточных птиц в ответ на недавнее изменение климата

Значимость

За последние полвека популяции неотропических перелетных птиц в Северной Америке резко сократились, в то время как популяции местных видов в основном оставались стабильными.Мы показываем, что постоянные и перелетные птицы в восточной части Северной Америки по-разному отреагировали на изменение климата за этот период: ареалы обитающих видов расширяются вдоль их северной окраины, а ареалы мигрирующих видов сокращаются на их южной окраине. Эти результаты предполагают, что способность колонизировать новые подходящие районы может сделать местные виды устойчивыми к будущим изменениям климата, но что вызванное климатом сокращение ареала может сделать неотропических мигрантов уязвимыми к этим изменениям.

Abstract

За последние полвека мигрирующие птицы в Северной Америке продемонстрировали расходящиеся тенденции популяций по сравнению с постоянными видами: первые быстро сокращаются, а вторые увеличиваются. Роль, которую изменение климата сыграло в этих наблюдаемых тенденциях, не совсем понятна, несмотря на значительное потепление за этот период. Мы использовали 43 года данных мониторинга, чтобы соответствовать моделям динамического распределения видов и количественно оценить скорость сдвига широтного ареала у 32 видов птиц, обитающих в восточной части Северной Америки.С начала 1970-х годов виды, которые остаются в Северной Америке в течение года, включая как постоянные, так и мигрирующие виды, по всей видимости, отреагировали на изменение климата как колонизацией подходящего района на северном переднем крае их гнездового распространения, так и адаптацией на месте в южные задние кромки. Неотропические мигранты, напротив, показали обратную картину: сокращение на своих южных задних краях и отсутствие измеримых сдвигов в северных передних краях. В результате широтное распределение видов, зимующих в умеренном климате, увеличилось, а широтное распределение неотропических мигрантов уменьшилось.Эти результаты поднимают важные вопросы о механизмах, определяющих границы ареалов неотропических мигрантов, и предполагают, что эти виды могут быть особенно уязвимы к будущим изменениям климата. Наши результаты подчеркивают потенциальную важность изменения климата в период отсутствия размножения в ограничении реакции мигрирующих видов на изменения температуры как на заднем, так и на переднем крае их гнездового распределения. Срочно необходимы дальнейшие исследования взаимосвязи между размножением и небрежным изменением климата.

За последние полвека орнитофауна Северной Америки испытала повсеместное и устойчивое сокращение, чистая потеря которых составила около 3 миллиардов птиц (1). Хотя это снижение произошло в большинстве основных биомов и таксономических групп, наблюдалась заметная разница в траекториях популяций мигрирующих и постоянных видов: первые потеряли почти 2,5 миллиарда особей, а вторые немного увеличились (1). Это резкое различие говорит о том, что эти группы сталкиваются с разными угрозами или различаются по своей способности адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды (2, 3).

Причины сокращения численности населения, задокументированные Rosenberg et al. изучены лишь частично, особенно для мигрирующих видов, но считается, что к основным угрозам североамериканских птиц относятся потеря среды обитания (4), инвазивные виды (5), а также прямая и косвенная антропогенная смертность (6–8). Хотя эти угрозы, вероятно, являются основными движущими силами сокращения численности орнитофауны Северной Америки, доказательства того, что изменение климата влияет на распределение и демографию популяций растений и животных, широко распространены (9⇓⇓ – 12).Продолжающееся изменение климата, вероятно, будет действовать как мультипликатор угроз, усугубляя спады, вызванные другими факторами (13⇓ – 15), и усложняя усилия по управлению и восстановлению, чтобы обратить вспять спад (16⇓ – 18).

На сегодняшний день в большинстве попыток оценить уязвимость птиц к изменению климата использовались модели климатической оболочки для прогнозирования распределения видов при различных сценариях выбросов и количественной оценки степени, в которой будущие распределения будут перекрываться с текущими распределениями (19, 20). Эти методы, однако, предполагают, что виды будут отслеживать изменение климата в космосе и, следовательно, не учитывают адаптацию на месте (21) или ограничения на способность колонизировать вновь созданные среды обитания (22).Альтернативный подход к оценке уязвимости, который прямо направлен на определение степени, в которой виды или группы видов реагируют на изменение климата, заключается в количественной оценке степени, в которой виды уже изменили свое распространение в ответ на недавнее изменение климата.

Для видов птиц, климатические изменения в распределительных центрах были задокументированы как в период размножения, так и в периоды отсутствия размножения (23, 24), и скорость этих сдвигов была положительно связана как с трендом популяции (25), так и с размером тела ( 26).Однако расширение и сокращение по границам ареала относительно мало изучено, несмотря на свидетельства того, что последствия изменения климата будут наиболее серьезными в этих периферийных регионах (27). В этой статье мы использовали недавно разработанную модель динамического распределения видов (28) для количественной оценки динамики ареалов размножения 32 видов восточно-североамериканских птиц с использованием 43-летних данных мониторинга Североамериканского исследования гнездящихся птиц (BBS). Мы количественно определили скорость и направление сдвигов ареала по широте в центре гнездового ареала каждого вида и на границах ареала, а затем проверили, как особенности вида, включая зимнюю географию, тренд популяций и размер тела, влияют на скорость сдвигов ареала.Мы ограничили наш анализ восточной частью Северной Америки, чтобы уменьшить влияние других факторов, помимо климата (например, землепользования), на наши выводы. Мы также исключили из рассмотрения виды, образцы которых не собираются BBS (например, водоплавающие, ночные виды и кулики), и виды с северным распространением, выходящие за пределы области отбора образцов BBS (например, бореальные виды). Вычислительные требования не позволили провести исчерпывающий анализ всех видов, отвечающих этим критериям, поэтому вместо этого мы выбрали репрезентативную выборку видов (таблица 1).

Таблица 1.

Признаки видов

Мы предсказали, что после учета влияния размера тела и тенденции популяции, границы ведущих северных границ ареала обитающих видов будут смещаться на север быстрее, чем у неотропических мигрирующих видов, потому что повышение температуры должно ослабить зимнее ограничение жителей, позволяя периферийным популяциям расти и расширяться в новую подходящую среду обитания. Ослабление зимних ограничений также должно принести пользу мигрирующим видам, зимующим в Северной Америке (далее — умеренно зимующим мигрантам), позволяя этим видам расширять свои северные окраины аналогично резидентам.Напротив, северные популяции неотропических мигрантов могут быть ограничены в своей способности расширяться на север из-за увеличения расстояния миграции и снижения качества зимней среды обитания (29, 30). С другой стороны, окраина замыкающего ареала в целом оказалась более стабильной, чем северная окраина (31, 32), и поэтому мы предсказали, что ни мигранты, ни местные жители не покажут свидетельств сокращения ареала размножения вдоль своих южных границ замыкающего ареала.

Результаты

По всем 32 видам, включенным в этот анализ, мы обнаружили свидетельства сдвигов к северу средней широты размножения, южных границ заднего ареала и северных границ передового ареала (рис.1). Средняя скорость изменения среди всех видов и за весь период исследования составила 0,003 ° / год (95% доверительный интервал [ДИ] = 0,001–0,004) для южной границы диапазона, 0,007 ° / год (95% ДИ = 0,005–0,01. ) для центра диапазона и 0,005 ° / год (95% ДИ = 0,001–0,009) для северной границы диапазона. В целом, индексы были относительно стабильными в период с начала периода исследования (1972 г.) до середины 1980-х годов, но начали смещаться на север более быстрыми темпами, начиная примерно с 1985 г. (рис. 1 и таблица 2).

Рис. 1.

Составные сдвиги ареалов для всех 32 видов, включенных в наш анализ. Оранжевые линии — это апостериорные оценки годовых широтных индексов, а белые линии — апостериорные средние для каждого индекса. Вертикальная серая линия указывает на 1985 год, до которого ни один из индексов не демонстрировал значительных изменений направления, а после которого все, кроме южной границы диапазона, демонстрировали значительные движения на север.

Таблица 2.

Расчетная скорость сдвигов ареала до 1985 г. и после 1985 г.

Признаки на уровне вида были важными предикторами сдвигов ареала, хотя влияние признаков различается по показателям (Таблица 3).На южной окраине ареала скорость смещения к северу была положительной для видов, зимующих в неотропиках, и отрицательно связана с тенденцией численности и мигрирующими видами, зимующими в умеренном климате, что указывает на смещение южных границ ареала неотропических мигрантов и видов с тенденциями к сокращению численности популяции. на север быстрее, чем у местных видов и видов с тенденциями к увеличению численности популяций (Таблица 3). Напротив, эти черты оказали противоположное влияние на сдвиги на северной окраине ареала.Размер тела имел небольшое, но положительное влияние на скорость сдвига ареала на южных границах ареала (p = 0,9), но не влиял на скорость изменения на средней широте гнездования или северной границе ареала. И неотропические мигранты, и постоянные виды, включенные в наш анализ, показали значительные сдвиги к северу в средней широте размножения, но умеренно зимующие мигранты — нет (Таблица 3).

Таблица 3.

Влияние признаков вида на предполагаемую скорость и направление сдвигов ареалов

Составные индексы сдвигов ареалов жителей, умеренно зимующих и неотропических мигрантов в значительной степени подтверждают результаты регрессионного анализа (рис.2). Неотропические мигранты показали последовательные сдвиги к северу в пределах их южных границ (0,004 ° / год, 95% ДИ = 0,002–0,007) и средней широты размножения (0,007 ° / год, 95% ДИ = 0,005–0,01), но никаких свидетельств сдвигов в их пределах северная граница диапазона (0,002 ° / год, 95% ДИ = от -0,003 до 0,007). В отличие от этого, местные виды смещали свою северную границу ареала на север со скоростью 0,014 ° / год (95% ДИ = 0,008–0,019), но не было никаких свидетельств сдвигов в их южных пределах ареала (0,0007, –0,002–0,003).Умеренно зимующие мигранты смещались на север на своих северных окраинах со скоростью 0,007 ° / год (95% ДИ = 0,004–0,01), а на своих средних широтах размножения — со скоростью 0,0027 (95% ДИ = 0,001–0,004), примерно наполовину. скорость обитания видов. Как и жители, у умеренно зимующих мигрантов не произошло смещения южных окраин (-0,0001, -0,003 до 0,003). В результате широтное распределение (разница между северной и южной окраинами ареала) неотропических мигрантов сократилось за период с 1972 по 2014 год, в то время как распределение умеренно зимующих мигрантов и жителей увеличилось.Интересно, что северная граница ареала мигрирующих видов демонстрировала большую годичную изменчивость (неотропические мигранты, коэффициент вариации [CV] = 7,19; виды, зимующие в умеренном климате, CV = 7,93), чем северная граница ареала обитателей (CV = 3,55, 95% ДИ. = От 0,54 до 19,01).

Рис. 2.

Составные сдвиги ареалов для неотропических мигрантов, мигрантов умеренного пояса и круглогодично проживающих птиц в восточной части Северной Америки. Синие, зеленые и оранжевые линии — это апостериорные оценки годовых широтных индексов, а белые линии — апостериорные средние для каждого индекса.Вертикальная серая линия указывает на 1985 год, до которого ни один из индексов не демонстрировал значительных изменений направления, а после которого все, кроме южной границы диапазона, демонстрировали значительные движения на север.

Ни одна из трех групп не поспевает за изменениями температуры в пределах своего диапазона. Несмотря на значительные сдвиги к северу на границах их ареала, среднегодовая температура на северной границе ареала обитающих видов увеличивалась со скоростью 0,007 ° / год (95% ДИ = 0,002–0,011).Скорость изменения температуры на северной границе ареала мигрирующих видов была еще выше (зимующие мигранты, 0,021 ° / год, 95% ДИ = 0,017–0,024; неотропические мигранты, 0,023 ° / год, 95% ДИ = 0,019–0,029. ). Вдоль своих южных границ ареала жители испытали повышение температуры на 0,013 ° / год (95% ДИ = 0,009–0,017) по сравнению с 0,016 ° / год (95% ДИ = 0,013–0,018) для неотропических мигрантов и 0,032 ° / год ( 95% ДИ = 0,028–0,035) для мигрантов с умеренной зимой.

Обсуждение

Используя 43 года данных мониторинга, мы нашли доказательства того, что распространение 32 видов птиц восточной части Северной Америки продемонстрировало измеримую реакцию на недавнее изменение климата.При усреднении по видам мы обнаружили значительные смещения к северу средних широт размножения и границ ареала с заметным увеличением скорости сдвигов к северу на средних широтах размножения и северных границах ареалов, начиная с середины 1980-х годов (Таблица 2). Эта картина незначительного или нулевого изменения направления в течение 1970-х и начала 1980-х с последующими быстрыми сдвигами, начавшимися в середине 1980-х, полностью соответствует изменениям температуры за тот же период времени (33), подтверждая гипотезу о том, что широтное распределение североамериканских птиц находится под сильным влиянием. по температуре (34).Эти общие закономерности, однако, скрывают заметные различия в ответах видов, которые остаются в Северной Америке в течение всего года (жители и виды, зимующие в умеренном климате), и неотропических мигрантов. В соответствии с нашими прогнозами, постоянные виды и мигрирующие виды, зимующие в умеренном климате, сместили свои северные границы ареала к северу почти на половину градуса широты, но не показали изменения направления на своих южных окраинах. Неотропические мигранты продемонстрировали противоположную картину: заметные сдвиги к северу на их южных границах конечных ареалов, но без сдвигов направления на их северных границах.Эти противоположные модели привели к расширению широтного распределения видов, которые остаются в Северной Америке круглый год, и сокращению широтного распределения неотропических мигрантов, что подчеркивает потенциально важные различия в уязвимости к изменению климата между двумя группами.

По мере того, как температура в Северной Америке повысилась за последнее столетие, многие виды, которые исторически ограничивались юго-востоком и средней частью Атлантического океана, стали все более распространенными на северо-востоке Соединенных Штатов и юге Канады (35–38), хотя количественная оценка скорости и величины сдвигов диапазона является сложной задачей из-за низкой плотности и часто стохастической природы периферийных популяций.Наше исследование, которое обеспечивает количественную оценку скорости и величины расширения этих северных пределов с использованием методов, учитывающих несовершенное обнаружение, предоставляет убедительные доказательства того, что эти передовые сдвиги ареала обитания в основном произошли у видов, зимующих в умеренных зонах. Эти сдвиги могут быть связаны с повышением зимних температур, что позволяет видам выживать в более высоких широтах, хотя эти виды также обычно терпимы к городским / пригородным местам обитания, что может частично объяснять их распространение (36).

Отсутствие передовой экспансии неотропических мигрантов и медленная скорость распространения умеренно-зимующих мигрантов поднимают важные вопросы о том, что определяет пределы ареала мигрирующих видов. Наблюдаемое расширение ареала обитающих видов предполагает, что пределы ареала мигрирующих видов не являются результатом физических границ или ограничений расселения. Напротив, эти результаты предполагают, что сама миграция может удерживать население от колонизации новой подходящей среды обитания.Мигрирующие особи, размножающиеся вдоль северной границы своего ареала, должны совершать длительные миграции, чтобы добраться до этих мест, что может повлечь за собой затраты на выживание, которых не испытывают местные виды, и затруднить способность особей колонизировать новые места обитания. Однако отсутствие наблюдаемого расширения ареала неотропических мигрантов указывает на то, что эти виды могут столкнуться с дополнительными ограничениями, с которыми не сталкиваются мигранты, зимующие в умеренном климате. Одна из гипотез этого различия состоит в том, что северное распространение неотропических мигрантов определяется, по крайней мере частично, условиями тропической зимы.В частности, было показано, что зимний климат отрицательно влияет на выживаемость неотропических мигрантов (39), а долгосрочные тенденции к высыханию в тропиках (29) могут мешать неотропическим мигрантам расширять свое распространение в течение сезона размножения. Высокая степень годовой изменчивости северной границы ареала неотропических мигрантов, которую можно было бы ожидать, если на расположение этих окраин повлиял зимний климат, подтверждает эту гипотезу. Тенденции высыхания в тропиках не были единообразными, и дальнейшие исследования, изучающие влияние зимней географии (например,g., Карибский бассейн, Центральная Америка, Южная Америка) и предпочтения зимних местообитаний при смене ареала размножения. Эти результаты также подчеркивают ограничения прогнозирования будущего распределения мигрирующих видов с использованием моделей климатической оболочки (19, 20) и подчеркивают необходимость в более механистических моделях распространения видов.

На задних границах своих ареалов ни местные, ни мигрирующие виды, зимующие в Северной Америке, не показали изменений в направлении, несмотря на значительное повышение температуры в этих регионах (33).Отсутствие сокращения на заднем крае предполагает, что эти виды могут приспосабливаться на месте, вероятно, путем смещения сроков размножения, чтобы отслеживать изменения в фенологии ресурсов (21, 40). Напротив, поскольку прибытие неотропических мигрантов в места размножения часто сдерживается эндогенными распорядками (41, 42) и зимними условиями (43), у этих видов может быть меньше возможностей реагировать на изменение климата посредством фенологических сдвигов в размножении (3, 44). Эти ограничения, вероятно, будут наиболее серьезными на южной задней границе ареала размножения, потому что эти районы первыми испытают весеннее озеленение.К тому времени, когда особи весной достигнут южного края гнездового ареала, фенология ресурсов, возможно, уже вышла за рамки условий, необходимых для успешного гнездования и выращивания потомства. Для особей, размножающихся вдоль южной границы ареала, миграция дальше на север может быть единственным вариантом ответа на температурные изменения фенологии ресурсов (45, 46). Эти ограничения, вероятно, менее серьезны для мигрантов, зимующих с умеренным климатом, из-за более гибкого миграционного поведения (47, 48) или потому, что самые южные гнездящиеся популяции остаются постоянными в течение всего года (49).

После проверки размеров тела и миграционного статуса мы обнаружили, что виды с растущими популяционными тенденциями с большей вероятностью будут расширяться на своей северной окраине, тогда как виды с уменьшающейся популяционной тенденцией с большей вероятностью будут сокращаться на своей южной окраине. Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями североамериканских птиц (25) и предоставляют убедительные доказательства положительной связи между недавними популяционными тенденциями и способностью справляться с изменением климата. В свете расходящихся тенденций постоянных и неотропических мигрантов, обнаруженных по исх.1, наши результаты предполагают, что изменение климата могло, по крайней мере частично, способствовать наблюдаемым изменениям в орнитофауне Северной Америки за последние полвека. В частности, способность зимующих в умеренном климате видов справляться с изменением климата как на заднем, так и на переднем крае их ареалов предполагает, что как группа эти виды могут быть устойчивыми к будущим изменениям климата, хотя степень, в которой птицы на востоке Севера Америка является представителем птиц в других биомах, требующих дополнительных исследований.Мы также отмечаем, что даже местные виды не успевают за темпами изменения температуры, предполагая, что эти виды все еще могут столкнуться с негативными последствиями изменения климата. Неотропические мигранты, напротив, продемонстрировали закономерности сдвигов ареала, которые предполагают, что эти виды могут быть особенно уязвимы к будущим изменениям климата. Особую озабоченность вызывает роль, которую изменение климата в неотропных регионах, особенно долгосрочное уменьшение количества осадков, может сыграть в ограничении способности мигрирующих видов справляться с изменениями температуры в местах размножения.Хотя влияние зимнего климата на фенологию выживания и миграции хорошо задокументировано (30, 43, 50), наши результаты позволяют предположить, что зимний климат может сдерживать мигрирующие виды от реакции на фенологические изменения на заднем крае их распространения и от расширения ареала на их территории. передний край.

Материалы и методы

Данные для этого анализа были получены от Североамериканской BBS, крупномасштабной гражданской научной программы, состоящей из более чем 5 500 маршрутов придорожных обследований, из которых примерно 3100 обследуются каждый май или июнь высококвалифицированными птицеводами и профессиональными биологами ( 51).BBS была запущена в 1966 году, хотя мы решили использовать данные BBS, собранные с 1972 по 2015 год из-за недостаточного охвата маршрутов в первые годы программы (52). Следуя строгому протоколу отбора проб, наблюдатели проводят трехминутный точечный учет на 50 регулярных остановках вдоль каждого маршрута длиной примерно 39,4 км. См. Исх. 51 для получения более подробной информации о протоколе опроса BBS.

Чтобы гарантировать, что наш анализ может задокументировать динамику как на северной, так и на южной границах ареала размножения каждого вида, мы выбрали виды с границами ареала, которые полностью находятся в пределах области исследования BBS (Таблица 1).Мы также ограничили анализ видами, которые хорошо отобраны протоколом BBS (например, ночные виды были исключены из рассмотрения) и видами, размножающимися в восточной части Северной Америки. Мы специально выбрали набор видов с вариациями в зимней географии и стратегиях передвижения (круглогодичные жители, мигранты / частичные мигранты, зимующие в Северной Америке, и неотропические мигранты), тенденции популяций и размер тела, чтобы понять, как эти факторы влияют на динамику ареала . Классификация зимней географии была основана на исх.53, а средний размер тела взят из исх. 54.

Модель распространения видов и индексы динамики ареала.

Мы смоделировали годовое распределение каждого вида, используя методы, описанные в исх. 28. Вкратце, мы преобразовали необработанные подсчеты BBS в данные о присутствии / отсутствии на уровне остановок (суммированные на уровне 10 остановок) и использовали пространственно явную динамическую модель занятости для оценки ежегодной вероятности появления на каждом маршруте BBS. Для каждого маршрута и года мы моделируем вероятность занятости как функцию пяти климатических ковариат и использовали пространственно явную функцию сглаживания, чтобы уловить пространственные вариации вероятности занятости, не учитываемые ковариатами климата.Функция сглаживания состоит из базисных функций и соответствующих им коэффициентов регрессии, которые могут изменяться во времени как случайные эффекты с временной корреляцией. Поскольку маршруты BBS обследуются один раз в год, мы использовали данные о присутствии / отсутствии с 10 остановками для оценки вероятности обнаружения каждого вида, учитывая, что он присутствует в интервале с 10 остановками (28, 55, 56). В модель наблюдения мы включили скорость ветра, эффекты начинающего наблюдателя и эффект случайного наблюдателя как коварианты вероятности обнаружения.Модели были подобраны с помощью Just Another Gibbs Sampler (JAGS) (57), вызываемого из R с использованием пакета jagsUI (58). Для получения дополнительной информации о структуре модели, априорных распределениях и деталях Монте-Карло цепи Маркова см. Ссылку. 28.

Для оценки годового распространения каждого вида мы создали выпуклую оболочку с буфером 2 ○ вокруг всех маршрутов, на которых вид был обнаружен хотя бы один раз. Затем в этой области мы создали растровый слой 0,5 ○ и извлекли данные о местоположении и годовые климатические данные для каждого 0.5 ○ ячейка. Затем были оценены апостериорные распределения прогнозируемой годовой вероятности занятости в каждой ячейке с использованием апостериорных выборок для каждого параметра модели. На основе этих прогнозируемых вероятностей занятости мы создали три индекса динамики ареала: средняя широта размножения и северные и южные пределы ареала. Годовые оценки средней широты размножения каждого вида были рассчитаны как сумма широт ячеек, взвешенных по вероятностям их занятости, деленная на общую вероятность занятости по всем ячейкам (59).Годовые индексы северных / южных основных широт были оценены путем сортировки ячеек карты по широте и последующего использования сглаживающей сплайн-функции для прогнозирования широт, ниже / выше которых находится 50% общей вероятности занятости (28). Северный и южный пределы диапазона были оценены с использованием того же метода сглаживающих сплайнов, но с использованием широт, ниже / выше которых находилось 99,9% общей вероятности занятости. Хотя этот индекс не является абсолютной мерой северных и южных границ ареала, он дает временные ряды относительных изменений северных и южных границ ареала.

Оценка скорости смещения ареала и влияния видовых признаков.

Мы использовали годовые индексы динамики ареала для проверки прогнозов о том, как особенности видов влияют на их реакцию на изменение климата. Во-первых, мы оценили скорость и направление сдвигов в каждом индексе для каждого вида путем подбора линейной модели с широтой в качестве ответа и годом в качестве предиктора. Таким образом, коэффициент наклона из этой модели измеряет годовую скорость изменения индекса (наклон 0 означает, что индекс оставался на одной и той же широте в течение всего периода исследования, тогда как положительные / отрицательные значения указывают, что индекс перемещался на север / юг).Мы подогнали эту модель к каждой апостериорной траектории из 43 годовых значений каждого индекса и суммировали скорости, используя среднее значение и квантили 2,5 / 97,5% (т. Е. 95% доверительный интервал) 1500 оценок апостериорного наклона. Мы рассмотрели 95% доверительных интервалов, которые не включали 0, как свидетельство направленного сдвига диапазона.

Чтобы определить, как особенности вида влияют на скорость и направление сдвигов ареала, мы подбираем линейные модели, используя коэффициенты наклона для каждого вида в качестве переменной отклика и тенденции, миграционный статус и размер тела в качестве предикторов (Таблица 1) .Опять же, мы подбираем эти модели для каждой апостериорной выборки и суммируем результаты, используя среднее значение и 2,5 / 97,5% квантилей оценок наклона, и рассматривали 95% доверительные интервалы, которые не включали 0, как свидетельство того, что признак влияет на скорость и направление сдвигов диапазона. .

Составные индексы пределов широтного диапазона.

Помимо оценки динамики ареала для каждого вида, мы создали сводные широтные индексы для групп видов. Эти составные индексы полезны для того, чтобы делать выводы о том, продемонстрировали ли виды, обладающие определенными чертами, коллективные доказательства вызванных климатом сдвигов ареала обитания.Чтобы создать составные индексы, мы сначала масштабировали индексы для каждого вида, вычитая начальную широту для каждого индекса. Масштабирование таким образом устранило межвидовые различия в начальной широте каждого индекса и улучшило интерпретируемость индексов (конечные значения больше 0 указывают на сдвиг диапазона на север, а значения меньше 0 указывают на сдвиг на юг). Затем были созданы составные индексы, взяв среднее значение масштабированных индексов за каждый год для заранее определенной группы видов.Для нашего анализа мы создали эти сводные индексы для всех видов вместе взятых, а также для постоянных и мигрирующих видов.

Удерживаются ли виды с изменением климата?

Чтобы определить, происходили ли сдвиги ареала с той же скоростью, что и соответствующие климатические переменные, мы извлекли среднегодовую температуру для всех ячеек в пределах каждого ареала размножения видов на расчетной широте для каждого вида / индекса. Затем мы взяли среднюю температуру этих ячеек как оценку климатических условий, которые каждый вид испытывал при заданном индексе широты каждый год.Что касается составных индексов, описанных выше, мы затем масштабировали годовые индексы температуры, вычитая начальную температуру, а затем взяли средние индексы температуры для всех видов в пределах данной целевой группы (все виды, дальние мигранты и постоянные / ближние мигранты). Наконец, мы регрессировали средние значения температуры по сравнению с годом, чтобы определить скорость изменения климата, с которой сталкивается каждая группа по каждому индексу. Если группы отслеживали условия для поддержания постоянной климатической ниши, мы ожидали, что наклон этих моделей будет равен 0, тогда как если климат изменился быстрее, чем распределение видов, мы ожидали положительного наклона.Что касается сдвигов диапазона, мы подбираем эти модели для каждой апостериорной траектории из 43 годовых значений и суммируем результаты с использованием среднего значения и квантилей 2,5 / 97,5%. Мы рассмотрели 95% доверительных интервалов, которые не включали 0, как свидетельство того, что климатические условия меняются быстрее, чем индексы диапазона.

Благодарности

Мы благодарим тысячи добровольцев, которые внесли свой вклад в BBS за последние полдесятилетия, без которых эта работа была бы невозможна. Мы также благодарим Дж. Николса и двух анонимных рецензентов за комментарии, которые улучшили предыдущие черновики этой рукописи.Любое использование торговых марок, наименований продуктов или фирм используется только в описательных целях и не подразумевает одобрения со стороны правительства США.

Сноски

• Авторы: C.S.R., J.A.R., D.J.Z. и K.L.P. спланированное исследование; C.S.R. проведенное исследование; C.S.R. проанализированные данные; и C.S.R., J.A.R., D.J.Z. и K.L.P. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• Copyright © 2020 Автор (ы).Опубликовано PNAS.

Стадии жизни и репродуктивные компоненты Marmorkrebs (мраморных раков), первого партеногенетического десятиногого рачка

Недавно мы кратко сообщили о первом случае партеногенеза у десятиногих ракообразных, который был обнаружен у Marmorkrebs или мраморных раков, разновидностей камбарид неизвестного географического происхождения и видовой принадлежности. Любопытно, что это животное известно только из аквариумных популяций, где оно бурно размножается.С помощью световой и электронной микроскопии мы исследовали репродуктивные компоненты этого рака, используя более 100 особей, от вылупившихся до многократно нерестившихся взрослых особей. Кроме того, мы задокументировали его основные этапы жизни. Наши результаты показали, что внешние половые признаки, а также гонады мраморных раков являются чисто женскими, что делает этот быстро размножающийся вид хорошей моделью для исследования репродуктивных особенностей самок раков. Ткани яичек, яйцеклетки или мужские гоноды, гонопоры или гоноподы никогда не были обнаружены ни у маленьких молодых особей, ни у крупных взрослых особей, что подтверждает партеногенетическую природу этого рака.Партеногенез мог возникнуть спонтанно или в результате межвидовой гибридизации, поскольку феминизирующие микроорганизмы, подобные Wolbachia, не были обнаружены в яичниках. Внешние половые признаки мраморных раков впервые распознаются у молоди стадии 4 и структурно завершаются примерно через 2 месяца после вылупления у особей общей длиной около 2 см. На той же стадии жизни яичник также полностью дифференцирован, хотя ооциты находятся только на превителлогенной и первичной вителлогенной стадиях.Архитектура зрелого яичника, а также синхронное созревание когорт первичных вителлогенных ооцитов посредством вторичного вителлогенеза в целом согласуются с данными, опубликованными по яичникам бисексуальных раков. Были получены новые результаты в отношении мышечной природы оболочки яичника и его обширного разрастания после первого нереста, распределения гемальных пазух в оболочке яичника и в интерстиции вокруг оогенетических карманов, высокой транспортной активности клеток фолликула. и колонизация оогенетических мешочков превителлогенными ооцитами, которые происходят в гермарии.Исследование ядер ооцитов в гермарии и оогенетических карманах не выявило признаков мейоза, который обычно обнаруживается у самок бисексуальных декапод, что позволяет предположить, что партеногенез у мраморных раков может быть апомиктическим телитокией. Обнаружение новых риккетсиозных и кокцидийных инфекций в яичниках и других органах вызывает опасения, что мраморные раки могут поставить под угрозу коренные европейские виды путем передачи патогенов, когда они ускользнули в дикую природу.