zoogeografia -...
TRANSCRIPT
Co to jest zoogeografia?
Nauka zajmująca się geograficznym
rozmieszczeniem gatunków zwierząt
na kuli ziemskiej.
Podejście tradycyjne = zoogeografia opisowa
Badanie rozmieszczenia organizmów,
obecnie i w przeszłości.
Podejście współczesne = zoogeografia dynamiczna
Badania wszystkich przejawów przestrzennej (geograficznej) zmienności w przyrodzie, od genów
po ekosystemy.
Składowe bioróżnorodności zmieniające się w gradientach geograficznych.
• Dlaczego różne regiony globu, mimo podobnych warunków, zamieszkują różne gatunki?
• Jakie czynniki fizyczne i biologiczne ograniczają zasięgi gatunków?
• Jak wydarzenia w historii Ziemi (ruch kontynentów, zlodowacenia) wpłynęły na rozmieszczenie organizmów?
• Jak zmieniają się w gradiencie geograficznym właściwości funkcjonalne ekosystemów (np. naturalna produkcja pierwotna, dekompozycja, bioróżnorodność)?
• Jak wyjaśnić wzorce rozmieszczenia zespołów organizmów na „wyspach”?
• Jak wyjaśnić osobliwości (gigantyzm lub skarlenie) fauny wysp?
• Jak zmieniają się właściwości organizmów (wielkość ciała, metabolizm i inne adaptacje) w gradiencie geograficznym?
Program badawczy współczesnej zoogeografii
Pytanie podstawowe
Z czego wynika zróżnicowanie różnorodności biotycznej na powierzchni
Ziemi?
Różne ujęcia problematyki badań
• biogeografia chorologiczna
• biogeografia ekologiczna
• biogeografia historyczna
• biogeografie szczegółowe
Biogeografia chorologiczna
Badanie morfologii i dynamiki zasięgów poszczególnych taksonów.
Regionalizacje zoogeograficzne.
Biogeografia ekologiczna = ekogeografia
Wyjaśnianie aktualnego rozmieszczenia gatunków w oparciu o interakcje między
organizmami i między nimi a środowiskiem.
Poznanie zróżnicowania typologicznego układów biotycznych, ich przemian w czasie i
przestrzeni oraz stopnia uzależnienia od czynników zewnętrznych.
Przykładowe pytania
• Co ogranicza obecny zasięg gatunku?
• Jaką rolę odgrywają czynniki środowiska?
• Dlaczego w tropikach jest więcej gatunków niż gdzie indziej?
• Dlaczego liczba endemitów w niektórych rejonach jest wyższa niż w innych?
• Skąd bierze się odrębność fauny i flory wysp?
Biogeografia historyczna
Geneza współczesnej fauny oraz zasięgów poszczególnych taksonów i układów
ekologicznych.
Pochodzenie, rozprzestrzenianie się i wymieranie taksonów; wielka skala czasowa i
przestrzenna.
Przykładowe pytania
Kiedy i w jaki sposób doszło do obecnego rozmieszczenia taksonów?
Jaki wpływ miały na to czynniki geologiczne i klimatyczne?
Gdzie żyją najbliżsi krewni danego taksonu? Gdzie żyli jego/ich przodkowie?
– Dlaczego blisko spokrewnione taksony występują blisko siebie albo w oddaleniu?
– Skąd bierze się odrębność fauny wysp?
Biogeografie szczegółowe
Badanie wpływu poszczególnych czynników środowiskowych na właściwości organizmów,
uwidaczniające się w ich zróżnicowaniu przestrzennym.
Biogeografie szczegółowe
• fizjologiczna
• morfoanatomiczna
• cytogenetyczna
• rozwojowa
• behawioralna
• kulturowa
Metodologia badań biogeograficznych
• Ewolucyjne podejście do przedmiotu badań (rozmieszczenie taksonów, środowisko ich życia)
• Wykorzystanie metod ilościowych (statystycznych) przy porównaniu fauny analizowanych obszarów.
• Oparcie badań/analiz o grupy/taksony modelowe (najlepiej poznane).
• Przyjęcie danych paleontologicznych jako równoważnych współczesnym.
De Candolle i Wallace, I poł. XX wieku
Metodologia badań biogeograficznych
• ekologia – teoria równowagi w biogeografii wysp (McArthur & Wislon 1967)
• taksonomia kladystyczna (Hennig 1966)
• genetyka – filogenetyka molekularna, zegar molekularny
• geologia i paleoklimatologia
Filogeografia
Badanie przyczyn, procesów i skutków geograficznego rozmieszczenia linii
genealogicznych organizmów.
Integracja programów i metod badawczych taksonomii, filogenetyki, genetyki populacji
oraz fizjologii i ekologii.
Avise 1987
Metody ilościowe
• metody bezwzględne/absolutne – liczba osobników/taksonów na jednostkę powierzchni, udział taksonów w faunie danego obszaru
• metody względne – wskaźniki służące do porównywania różnych obszarów, zależności i modele matematyczne
Metody rekonstrukcyjne
• ewolucja fauny w czasie i przestrzeni
• integracja wiedzy z różnych dziedzin
• zasada parsymonii w datowania zjawisk
Metody regionalizacyjne
• łączenie układów heterogenicznych (obszarów) we wspólne jednostki (regiony) na podstawie a priori założonych kryteriów i w określonym celu.
• struktura hierarchiczna regionów
• kryteria podziałów regionalizacyjnych
Kryteria podziałów regionalizacyjnych
• różnicowe
• taksonów zastępczych
• pokrewieństwa
• geoekologiczne
• historyczne
• typologiczno przestrzenne
Kryterium różnicowe
• historycznie najstarsze
• na podstawie zasięgu taksonów endemicznych
• granice regionu wyznaczane są przez granice zasięgów endemitów
Kryterium taksonów zastępczych
• istnienie taksonów zastępujących się geograficznie – wikaryzujących (wikariantów)
• granice zasięgów taksonów wikaryzujących są granicami regionów zoogeograficznych
• im wyższej rangi są taksony tym wyższej rangi regiony (jednostki) zoogeograficzne
Kryterium geoekologiczne
• podstawą wyróżniania regionów jest zróżnicowanie środowiska abiotycznego (zwłaszcza klimatu)
• podstawą regionalizacji są dominujące cechy autoekologiczne i synekologiczne (strategie rozrodu, typy konkurencji i symbiozy, ploidalność, ekokliny, itd.
Kryterium historyczne
• regionalizacja na podstawie czasu przybycia i trwałego zasiedlenia danego obszaru przez taksony
• określenie centr rozwoju taksonu (diversity hot-spots, speciation hot-spots)
• jedność historyczna układów występujących na danym obszarze
Metody typologiczno-przestrzenne
• wyróżnianie jednostek o podobnej strukturze ekologicznej (typów)
• Każdy typ zajmuje miejsce wyznaczane przez zespół warunków zewnętrznych (klimat, trofia, hipsometria itd.)
• Rozmieszczenie typów jest mozaikowe
• Podobne jednostki typologiczne mogą być oddalone przestrzennie (np. stepy, góry)
Metody typologiczno-przestrzenne
• typologiczne jednostki biogeograficzne to np. biocenozy, ekosystemy, biomy
• mają układ hierarchiczny
• typologia formacyjna (podobieństwo morfologiczne)
• typologia socjologiczna (podobny skład gatunkowy)
Czynniki, od których zależy rozmieszczenie organizmów na Ziemi
zewnętrzne:
KLIMAT DOSTĘPNOŚĆ POKARMU DZIAŁALNOŚĆ CZŁOWIEKA wewnętrzne:
ZDOLNOŚCI PRZYSTOSOWAWCZE
Tolerancja ekologiczna
Stenobionty Eurybionty
Prawo minimum Liebiga - czynnik, którego jest najmniej (jest w minimum) działa ograniczająco na organizm Zasada tolerancji ekologicznej Shelforda - niedobór, jak i nadmiar różnych czynników wpływa na organizm ograniczająco zakres tolerancji: minimum - maksimum
Określają habitat/mikrohabitat organizmu
Tolerancja ekologiczna
Ekokliny - kierunkowe zmiany przystosowawcze organizmów, zależne od gradientu klimatycznego (północ – południe lub wschód – zachód), stały się podstawą sformułowania reguł ekogeograficznych: - reguły Bergmana, - reguły Allena, - reguły Glogera.
Reguła Bergmana
Rasy zwierząt stałocieplnych występujących na północy mają większe rozmiary niż rasy rozmieszczone bardziej na południe.
Alcedo atthis ispida Europa
Alcedo atthis pallida Syria, Palestyna
Alcedo atthis bengalensis Indie, Indonezja
N S
Jeleń wirgilijski Odocoileus virginianus (Cervidae)
Reguła Allena
Zwierzęta występujące na północy mają mniejsze wystające części ciała i są okryte lepszą warstwą izolacyjną.
Reguła Glogera
Rasy północne są słabiej pigmentowane niż rasy południowe.
podstawowa jednostka badawcza w biogeografii : zasięg występowania
Kształty zasięgów: zasięg ciągły - zasięg, w obrębie którego osobniki danego gatunku
występują wszędzie tam, gdzie istnieją dla nich odpowiednie warunki bytowania;
zasięg rozerwany (dysjunktywny) - składa się z kilku zasięgów
oddzielonych od siebie rozległymi przestrzeniami, na których brak danego gatunku, choć na obszarach tych panują warunki dogodne dla egzystencji tego gatunku;
zasięg ciągły kretowatych
zasięg dysjunktywny tapirów
zasięg słonia afrykanskiego Loxodonta africana
Wielkość zasięgu
TAKSONY KOSMOPOLITYCZNE TAKSONY ENDEMICZNE
zasięg humbaka Megaptera novaeangliae
występowanie bocianowych Ciconiiformes
występowanie krukowatych Corvidae
zasięg zimorodka Alcedo atthis
występowanie dwóch gatunków goryli Gorilla sp.
Fauna Jeziora Bajkał – 80% endemitów