Bioģeogrāfija — sugu izplatība, evolūcija un ģeogrāfiskie barjeri

Bioģeogrāfija: sugu izplatība, evolūcija un ģeogrāfiskie barjeri. Uzzini, kā klimats, jūras un kalni veido sugu daudzveidību un to evolūcijas ceļus.

Biogeogrāfija ir pētījums par sugu izplatību. Tās mērķis ir parādīt, kur dzīvo organismi un kāpēc tie ir (vai nav) sastopami noteiktā ģeogrāfiskā apgabalā.

Galvenā problēma ir tā, ka dzīvnieki un augi ir pielāgojušies vietai, kurā tie dzīvo, bet līdzīgās vietās bieži vien ir diezgan atšķirīgi dzīvnieki un augi. Varētu sagaidīt, ka, piemēram, tropu lietus mežā dzīvnieki būs gandrīz vienādi Amazonē, ekvatoriālajā Āfrikā un Dienvidaustrumāzijā. Taču tas tā nav.

Šādai situācijai ir jābūt iemesliem. Šie iemesli ir bioģeogrāfijas pētījumu objekts. Sākotnēji, aptuveni no 1800. līdz 1855. gadam, dabaszinātnieki sastādīja sugu sarakstus dažādos pasaules reģionos. Šos sarakstus publicēja kā tabulas savās grāmatās. Revolūciju sāka Čārlzs Darvins un Alfrēds Rasels Voliss, kuri publicēja ideju par evolūciju dabiskās atlases ceļā. Viņi bija ceļojuši pa tropu zemēm un rakstīja par dzīvi tajās. Viņi apgalvoja, ka evolūcija ir atslēga, lai izprastu ģeogrāfisko izplatību.

Jaunas sugas parasti rodas, kādai no iepriekšējām sugām sadaloties divās daļās - sugu sastopamība. Tas notiek noteiktā laikā un vietā. No šīs vietas jaunā suga var aizceļot. To bloķē ģeogrāfiskās īpatnības (jūras, kalni...) un klimats. Tādējādi suga var nekad nenonākt līdz citām vietām, kur tā varētu gūt lielus panākumus. Kopumā tas ir iemesls, kāpēc zemēs ar līdzīgu klimatu bieži vien ir diezgan atšķirīgi dzīvnieki un augi. Klasiski piemēri ir Austrālijas pundurveidīgie un Lielā amerikāņu maiņa.

Protams, dažādiem dzīvnieku un augu tipiem ir atšķirīga mobilitāte. Putniem un kukaiņiem ir vieglāk ceļot, lidojot, bet jūrā zivis var viegli pārvietoties. Tomēr ir noteikti ierobežojumi. Zivis abās Amerikas pusēs parasti ir atšķirīgas sugas, un saldūdens zivis izkliedējas maz. Tā tas arī notiek:

Galvenie mehānismi, kas nosaka sugu izplatību

• Dispersija (izkliede): sugu spēja pārvietoties un iekarot jaunas teritorijas — caur lidošanu, plūsmām, vēju, dzīvnieku palīdzību vai cilvēku starpniecību.
• Vikariācija (atrašanās vietas dalīšanās): senā populācija tiek sadalīta ģeogrāfisku barjeru rezultātā (piem., šķeltas zemes masas, jaunas kalnu grēdas, jūras līmeņa kāpums), un atsevišķās daļās attīstās atšķirīgas sugas.
• Extinkcija (izmiršana): sugas pazušana kādā reģionā var mainīt kopējo izplatību un veicināt atšķirību starp reģioniem.
• Ekoloģiskās nišas ierobežojumi: sugas var neiekarot potenciāli piemērotas vietas, ja to vajadzībām trūkst specifisku resursu vai ja konkurence un slimības to neļauj.
• Vēsturiskie faktori: kontinentu kustības (plātņu tektonika), ledus laikmetu izmaiņas, ģeoloģiskas pārbūves un senas dispersijas liek spēcīgu ietekmi uz mūsdienu izplatības modeli.

Ģeogrāfiskie barjeri un to loma

Ģeogrāfiskie barjeri — okeāni, kalnu grēdas, plašas teritorijas ar nepiemērotu klimatu vai pat cilvēku veidotas barjeras — ierobežo sugu kustību. Barjeru dēļ populācijas tiek izolētas, un izolācijā veidojas jaunas sugas (galvenokārt allopatriskā speciācija). Piemēram, salu faunas bieži ir ļoti atšķirīgas un satur daudz endēmu (to sugu, kas nedzīvo nekur citur).

Salas un salīdzinošā bioģeogrāfija

Salas ir īpaši labas dabas laboratorijas bioģeogrāfijas pētījumos. Island biogeography teorija (MacArthur & Wilson) apraksta, kā salas sugu bagātība ir atkarīga no salas izmēra un attāluma no kontinenta: lielākas un tuvāk esošas salas parasti satur vairāk sugu. Salas arī parāda, cik būtiska ir dispersija un cik liela rīcība izraisa endēmisma veidošanos. Cilvēka ienestās sugas uz salām bieži iznīcina vietējās endēmiskās sugas.

Vēsturiskā perspektīva — kontinentu kustības un ledus laikmeti

Plātņu tektonika un paleogeogrāfiskās izmaiņas ir izšķirošas, jo tās izskaidro, kāpēc tuvas zemes masas reiz varēja dalīties (piem., Gondvana un Laurāzija), atstājot mantojumu atšķirīgām faunām un florām. Ledus laikmetu laikā daudzi reģioni zaudēja sugas vai tika pārvietoti uz patvērumiem (refugia), bet pēc atkušanas sugas izplatījās jaunos apgabalos — tas skaidro daudzu mūsdienu sugu sadalījumu Ziemeļu puslodē.

Bioģeogrāfiskie reģioni un endēmisms

Biogeogrāfi tradicionāli iedala pasauli lielos reģionos (biotopus vai reālos), kuros faunas un floras līdzība ir augstāka nekā starp reģioniem. Šie reģioni atklāj ģeogrāfisku vēsturi un evolūcijas notikumu virkni. Endēmisms — kad suga ir ierobežota tikai vienā vietā — ir svarīgs īpašums, ko ņemt vērā dabas aizsardzībā, jo endēmas sugas bieži ir jutīgas pret izmaiņām.

Cilvēka ietekme un mūsdienu izaicinājumi

Cilvēks ir radījis jaunas dispersijas iespējas (pārvietošanās ar kuģiem, lidmašīnām, lauksaimniecību), izraisījis plašas ainavu pārmaiņas un klimata sasilšanu. Tas noved pie sugu paplašināšanās dažās vietās, bet arī pie masveida izmiršanas citur. Invasīvās sugas var ātri mainīt vietējo biotu struktūru un samazināt bioloģisko daudzveidību. Tāpēc bioģeogrāfija mūsdienās ir svarīga arī saglabāšanas bioloģijā — lai plānotu aizsardzības teritorijas, pārvietošanas koridorus un prioritātes glābšanai.

Praktiska nozīme un pētniecības metodes

Bioģeogrāfi izmanto lauka datus, muzejus, ģenētiku, ģeogrāfiskos informācijas sistēmas (ĢIS), klimata modeļus un statistiskās metodes, lai rekonstruētu sugu vēsturi un prognozētu tās nākotni. Šīs analīzes palīdz atbildēt uz jautājumiem, piemēram, kuras vietas ir visvērtīgākās glābšanai, kādas sugas ir visneaizsargātākas un kā klimata pārmaiņas var pārvietot biotopus.

Kopsavilkums

Bioģeogrāfija skaidro, kā vēsture, ģeogrāfija, ekoloģija un evolūcija kopā veido sugu izplatību. Ģeogriskie barjeri, mobilitāte, speciācija, izmiršana un cilvēka darbība visi spēlē nozīmīgu lomu. Izprotot šos mehānismus, mēs labāk spējām saglabāt bioloģisko daudzveidību un paredzēt, kā sugas reaģēs uz nākotnes pārmaiņām.

Vēsture

Biogeogrāfijas zinātniskā teorija ir Aleksandra fon Humbolta (1769-1859), Hjūeta Kotrela Vatsona (1804-1881), Alfona de Kandolla (1806-1893), Alfrēda Rasela Vollesa (1823-1913), Filipa Lutlija Sklatera (1829-1913) un citu biologu un pētnieku darba pamatā.

19. gadsimta vidū Voliss pētīja floras un faunas izplatību Amazones baseinā un Malaizijas arhipelāgā. Voliss un Sklateris bioģeogrāfiju uzskatīja par evolūcijas teorijas atbalsta avotu. Galvenie atklājumi, piemēram, krasās atšķirības faunas sastopamībā abpus Vollesa līnijai, ir saprotami tikai šajā kontekstā. Pretējā gadījumā bioģeogrāfijas joma būtu tikai aprakstoša.

Gan Darvins (Galapagu salas), gan Voliss pievērsa lielu uzmanību okeāna salām kā evolūcijas, īpaši sugu veidošanās, paraugiem. Šo interesi atdzīvināja Roberta Makartūra (Robert MacArthur) un E. O. Vilsona (E. O. Wilson) 1967. gadā sarakstītā "Salu bioģeogrāfijas teorija". Viņi parādīja, ka sugu bagātību apgabalā var prognozēt, ja ir zināma biotopa platība, imigrācijas ātrums un izmiršanas ātrums.

Turklāt tika konstatēts, ka biotopu fragmenti ir drīzāk kā salas. Tos var pētīt ar tām pašām metodēm. Tas veicināja aizsardzības bioloģijas attīstību.

Genoma analīze ļauj zinātniekiem pārbaudīt teorijas par populāciju, piemēram, salu sugu, izcelsmi un izplatību. Tā ļauj biologiem pārbaudīt teorijas par sugu izcelsmi.

Biologs un dabas aizsardzības speciālists Edvards O. Vilsons (Edward O. Wilson) palīdzēja uzsākt lielu daļu pētījumu par šo tēmu.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir bioģeogrāfija?

J: Kā dabaszinātnieki dokumentēja sugu izplatību pirms Čārlza Darvina un Alfrēda Rasela Vollesa?

J: Par ko rakstīja Čārlzs Darvins un Alfrēds Rasels Voliss?

J: Kā veidojas jaunas sugas?

J: Kas var kavēt sugas pārvietošanos uz jaunu vietu?

J: Kā tas ietekmē līdzīgas vietas ar dažādiem dzīvniekiem vai augiem?

Meklēt pēc burta