ZOOGEOGRAFIA. prof. nadzw. dr hab. Michał Grabowski

Transkrypt

1 ZOOGEOGRAFIA prof. nadzw. dr hab. Michał Grabowski

2 Co to jest zoogeografia? Nauka zajmująca się geograficznym rozmieszczeniem gatunków zwierząt na kuli ziemskiej.

3 Podejście tradycyjne = zoogeografia opisowa Badanie rozmieszczenia organizmów, obecnie i w przeszłości.

4 Podejście współczesne = zoogeografia dynamiczna Badania wszystkich przejawów przestrzennej (geograficznej) zmienności w przyrodzie, od genów po ekosystemy. Składowe bioróżnorodności zmieniające się w gradientach geograficznych.

5 Program badawczy współczesnej zoogeografii 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?

6 Pytanie podstawowe Z czego wynika zróżnicowanie różnorodności biotycznej na powierzchni Ziemi?

7 Różne ujęcia problematyki badań biogeografia chorologiczna biogeografia ekologiczna biogeografia historyczna biogeografie szczegółowe

8 Biogeografia chorologiczna Badanie morfologii i dynamiki zasięgów poszczególnych taksonów. Regionalizacje zoogeograficzne.

9 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.

10 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?

11 Biogeografia historyczna Geneza współczesnej fauny oraz zasięgów poszczególnych taksonów i układów ekologicznych. Pochodzenie, rozprzestrzenianie się i wymieranie taksonów; wielka skala czasowa i przestrzenna.

12 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?

13 Biogeografie szczegółowe Badanie wpływu poszczególnych czynników środowiskowych na właściwości organizmów, uwidaczniające się w ich zróżnicowaniu przestrzennym.

14 Biogeografie szczegółowe fizjologiczna morfoanatomiczna cytogenetyczna rozwojowa behawioralna kulturowa

15 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

16 Metodologia badań biogeograficznych ekologia teoria równowagi w biogeografii wysp (McArthur & Wislon 1967) taksonomia kladystyczna (Hennig 1966) genetyka filogenetyka molekularna, zegar molekularny geologia i paleoklimatologia

17 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

18 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

19 Metody rekonstrukcyjne ewolucja fauny w czasie i przestrzeni integracja wiedzy z różnych dziedzin zasada parsymonii w datowania zjawisk

20 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

21 Kryteria podziałów regionalizacyjnych różnicowe taksonów zastępczych pokrewieństwa geoekologiczne historyczne typologiczno przestrzenne

22 Kryterium różnicowe historycznie najstarsze na podstawie zasięgu taksonów endemicznych granice regionu wyznaczane są przez granice zasięgów endemitów

23 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

24 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.

25 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

26 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)

27 Metody typologiczno-przestrzenne typologiczne jednostki biogeograficzne to np. biocenozy, ekosystemy, biomy mają układ hierarchiczny typologia formacyjna (podobieństwo morfologiczne) typologia socjologiczna (podobny skład gatunkowy)

28 Czynniki, od których zależy rozmieszczenie organizmów na Ziemi zewnętrzne: KLIMAT DOSTĘPNOŚĆ POKARMU DZIAŁALNOŚĆ CZŁOWIEKA wewnętrzne: ZDOLNOŚCI PRZYSTOSOWAWCZE

29 Tolerancja ekologiczna Stenobionty Eurybionty

30 Tolerancja ekologiczna 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

31

32

33 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.

34 Reguła Bergmana Rasy zwierząt stałocieplnych występujących na północy mają większe rozmiary niż rasy rozmieszczone bardziej na południe. Alcedo atthis bengalensis Indie, Indonezja Alcedo atthis ispida Europa Alcedo atthis pallida Syria, Palestyna

35 N S Jeleń wirgilijski Odocoileus virginianus (Cervidae)

36 Reguła Allena Zwierzęta występujące na północy mają mniejsze wystające części ciała i są okryte lepszą warstwą izolacyjną.

37 Reguła Glogera Rasy północne są słabiej pigmentowane niż rasy południowe.

38

39 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;

40 zasięg ciągły kretowatych

41 zasięg dysjunktywny tapirów

42 zasięg słonia afrykanskiego Loxodonta africana

43

44 Wielkość zasięgu TAKSONY KOSMOPOLITYCZNE TAKSONY ENDEMICZNE

45 zasięg humbaka Megaptera novaeangliae

46 występowanie bocianowych Ciconiiformes

47 występowanie krukowatych Corvidae

48 zasięg zimorodka Alcedo atthis

49 występowanie dwóch gatunków goryli Gorilla sp.

50 Fauna Jeziora Bajkał 80% endemitów