Biogeografija: rūšių pasiskirstymo mokslas, priežastys ir pavyzdžiai

Biogeografija: sužinokite, kaip ir kodėl rūšys pasiskirsto — evolucija, geografiniai barjerai, klimatas ir aiškūs pavyzdžiai (Australija, Amazonė).

Biogeografija - tai mokslas apie rūšių pasiskirstymą. Jos tikslas - parodyti, kur gyvena organizmai ir kodėl jie aptinkami (arba ne) tam tikroje geografinėje vietovėje.

Pagrindinė problema yra ta, kad gyvūnai ir augalai yra prisitaikę prie vietovės, kurioje gyvena, tačiau panašiose vietovėse gyvūnai ir augalai dažnai būna visiškai skirtingi. Pavyzdžiui, galima tikėtis, kad atogrąžų atogrąžų miško gyvūnai Amazonijoje, ekvatorinėje Afrikoje ir Pietryčių Azijoje bus beveik vienodi. Tačiau taip nėra.

Tokią situaciją turi lemti priežastys. Šios priežastys yra biogeografijos tyrimų objektas. Iš pradžių, maždaug 1800-1855 m., gamtininkai sudarė rūšių, gyvenančių įvairiuose pasaulio regionuose, sąrašus. Šiuos sąrašus jie skelbė savo knygose lentelių pavidalu. Revoliuciją pradėjo Čarlzas Darvinas ir Alfredas Raselas Volisas (Alfred Russel Wallace), paskelbę evoliucijos natūralios atrankos būdu idėją. Jie keliavo po atogrąžų šalis ir rašė apie tų šalių gyvenimą. Jie teigė, kad evoliucija yra raktas į geografinio pasiskirstymo supratimą.

Naujos rūšys paprastai atsiranda ankstesnei rūšiai suskilus į dvi dalis - rūšiavimas. Tai vyksta tam tikru laiku ir tam tikroje vietoje. Iš tos vietos nauja rūšis gali keliauti. Ją stabdo geografiniai ypatumai (jūros, kalnai...) ir klimatas. Taigi rūšis gali niekada nepasiekti kitų vietų, kur ji galėtų būti labai sėkminga. Apskritai dėl šios priežasties panašaus klimato kraštuose neretai aptinkami gana skirtingi gyvūnai ir augalai. Klasikiniai pavyzdžiai - Australijos marsupilamiai ir Didysis Amerikos tarpeklis.

Žinoma, skirtingų rūšių gyvūnai ir augalai yra skirtingai judrūs. Paukščiams ir vabzdžiams lengviau keliauti skrendant, o jūroje lengvai keliauja žuvys. Vis dėlto yra tam tikros ribos. Abiejose Amerikos pusėse esančios žuvys paprastai būna skirtingų rūšių, o gėlavandenės žuvys mažai sklaidosi. Taigi taip ir susiklosto:

Pagrindinės priežastys ir mechanizmai

• Vicariacija (atskirimas): geografinis barjeras (pvz., ugnikalnynas, kalnai, jūra arba žemynų skilimas dėl tektonikos) skiria populiacijas. Jos evoliucionuoja atskirai ir gali virsti skirtingomis rūšimis.
• Dispersija (sklaida): rūšys pasklinda per kliūtis arba per naujas teritorijas. Sklaida gali būti aktyvi (pvz., gyvūnų migracijos) arba pasyvi (sėklų nešimas vėju, bangomis ar gyvūnais).
• Ekologiniai ir fiziniai barjerai: klimatas, dirvožemis, vandenys ar kiti organizmai gali riboti rūšių įsikūrimą.
• Istoriniai veiksniai: tektonika, ledynmetiai, jūrų lygio svyravimai ir kiti ilgalaikiai procesai formuoja ilgalaikes pasiskirstymo ribas.

Plokščių judėjimas ir senesni įvykiai

Plokštinė tektonika paaiškina daugelį senovinių pasiskirstymo modelių: kontinentų skilimas ir susijungimas lemia faunos ir floros atskirtį ar susiliejimą. Pavyzdžiui, vėlyvuoju mezozojuje ir kainozojuje Atolantikos ir kitų baseinų judėjimai lėmė, kad kai kurios giminės atsiskyrė ir vystėsi skirtingai. Tokios senos įtakos matomos per analogijas tarp fosilijų, geologijos ir molekulinių laikrodžių tyrimų.

Salų biogeografija ir endemizmas

Salos ypač gerai iliustruoja biogeografijos principus. Kai salos izoliuotos ilgesnį laiką (pvz., Madagaskaras, Naujoji Zelandija, Havajai), jose vystosi daug endemicinių rūšių — tokių, kurios neegzistuoja niekur kitur. Sala taip pat palaiko sprendimus apie adaptacinę radiaciją, kai viena atėjusi grupė per trumpą evoliucinį laikotarpį susidoroja į kelias specializuotas rūšis (pavyzdys: Galapagų finčiai, Havajų vaisvalkiai).

Aiškūs pavyzdžiai

• Australija: ilgą laiką izoliuota, turėjo unikalias marsupialų ir monotoninių žinduolių (monotremes) grupes.
• Volaiso linija: aiški faunų riba tarp Azijos ir Australazijos regionų — toje linijoje daug grupių skiriasi net tarp arti esančių salų.
• Didysis Amerikos biotinio keitimosi įvykis: susiformavus Panamos kanalui (Istmo), Šiaurės ir Pietų Amerikos faunos maišėsi — kai kurioms rūšims tai buvo pliusas, kitoms — išnykimo priežastis.
• Madagaskaras: unikalios lemūrų ir kitų endeminių grupių pavyzdys, kai ilgalaikė izoliacija leido susiformuoti išskirtinei faunai.

Ekologiniai dėsniai ir modeliai

Biogeografai naudoja įvairius modelius ir taisykles, kad aprašytų pasiskirstymą:

• Rūšių–ploto ryšys: didesnė teritorija dažniau talpina daugiau rūšių.
• Latitudinis biologinės įvairovės gradientas: biologinė įvairovė paprastai didesnė tropikuose nei poliarinėse zonose.
• Oro ir jūros srautai, klimato zonos, kraštovaizdžio fragmentacija: visi šie veiksniai formuoja rūšių pasklidimą.

Metodai: nuo sąrašų iki genomikos ir GIS

Ankstyvieji mokslininkai kaupė sąrašus ir palygindavo faunas. Šiandien biogeografija naudoja papildomas priemones: molekulinius filogeninius medžius, fosilijų duomenis, palynologiją (sėklų ir žiedadulkių analizę), palydovinius žemėlapius (GIS) ir rūšių pasklidimo modelius (SDM). Tai padeda rekonstruoti, kada ir kaip rūšys skleidėsi arba buvo izoliuotos.

Žmogaus įtaka ir svarba apsaugai

Žmogus stipriai pakeitė rūšių pasiskirstymą: sąmoninga ir netyčinė invasija (pvz., graužėjai, parazitai, įvežamos augalų rūšys), landšafto fragmentacija, klimato kaita ir tiesioginis medžioklės spaudimas keičia natūralius modelius. Biogeografija padeda nustatyti, kurios vietos yra ypač svarbios išsaugojimui (aukštas endemitizmo laipsnis, reliktinės faunos buveinės) ir planuoti tinkamas apsaugos priemones.

Pagrindinės pasekmės, kurios susiklosto dėl minėtų procesų

• Endemizmo kaupimasis: izoliuotose vietose atsiranda unikalių rūšių.
• Rūšių įvairėjimas arba išnykimas: susidūrus faunoms, kai kurios rūšys išplinta, kitos praranda konkurencinį pranašumą.
• Konvergencija: skirtingose vietose vystosi panašūs sprendimai (pvz., panašios kūno formos) nepriklausomai nuo bendro kilmės.
• Biogeografiniai regionai: žemė yra suskirstyta į sritis (biomas ar faunos regionus), kurias formuoja tiek istorija, tiek dabartinė ekologija.

Apibendrinant: biogeografija sujungia evoliuciją, ekologiją, geologiją ir klimatologiją, kad paaiškintų, kodėl gyvybė Žemėje išsidėstė taip, kaip mes ją matome. Šių žinių pritaikymas yra būtinas biologinės įvairovės apsaugai ir prognozuojant, kaip rūšys reaguos į ateities aplinkos pokyčius.

Istorija

Mokslinė biogeografijos teorija išaugo iš Aleksandro fon Humbolto (Alexander von Humboldt, 1769-1859), Hjueto Kotrello Vatsono (Hewett Cottrell Watson, 1804-1881), Alfredo de Kandolio (Alphonse de Candolle, 1806-1893), Alfredo Raselo Voliso (Alfred Russel Wallace, 1823-1913), Filipo Lutlio Skaterio (Philip Lutley Sclater, 1829-1913) ir kitų biologų bei tyrinėtojų darbų.

XIX a. viduryje Wallace'as tyrinėjo Amazonės baseino ir Malajų salyno floros ir faunos pasiskirstymą. Wallace'as ir Sclateris biogeografiją laikė evoliucijos teorijos pagrindimo šaltiniu. Pagrindiniai atradimai, tokie kaip ryškus faunos skirtumas abipus Wallace'o linijos, gali būti suprantami tik atsižvelgiant į tai. Priešingu atveju biogeografijos sritis būtų tik aprašomoji.

Ir Darvinas (Galapagų salos), ir Wallace'as daug dėmesio skyrė vandenynų saloms kaip evoliucijos, ypač rūšių susidarymo, pavyzdžiams. Šį susidomėjimą atgaivino 1967 m. Roberto Makartūro (Robert MacArthur) ir E. O. Vilsono (E. O. Wilson) knyga "Salų biogeografijos teorija" (The theory of island biogeography). Jie įrodė, kad rūšių gausumą tam tikroje teritorijoje galima nuspėti, jei žinome buveinės plotą, imigracijos ir išnykimo greitį.

Be to, buvo suvokta, kad buveinių fragmentai yra tarsi salos. Jas galima tirti tais pačiais metodais. Tai paskatino apsaugos biologijos plėtrą.

Genomo analizė leidžia mokslininkams patikrinti teorijas apie populiacijų, pavyzdžiui, salų rūšių, kilmę ir plitimą. Ji leidžia biologams patikrinti teorijas apie tai, iš kur kilusios rūšys.

Biologas ir gamtosaugininkas Edvardas O. Vilsonas (Edward O. Wilson) padėjo pradėti daugelį neseniai atliktų tyrimų šia tema.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra biogeografija?

K: Kaip gamtotyrininkai fiksavo rūšių paplitimą iki Čarlzo Darvino ir Alfredo Raselo Volaso (Alfred Russel Wallace)?

K: Apie ką rašė Čarlzas Darvinas ir Alfredas Raselas Volisas?

K: Kaip susiformuoja naujos rūšys?

K: Kas gali sutrukdyti rūšiai nukeliauti į naują vietą?

K: Kaip tai veikia panašias vietas, kuriose gyvena skirtingi gyvūnai ar augalai?

Paieška pagal raidę