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

ZOOGEOGRAFIA prof. dr hab. Michał Grabowski michal.grabowski@biol.uni.lodz.pl dr hab. Karolina Bącela-Spychalska, prof. UŁ karolina.bacela@biol.uni.lodz.pl

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.

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?

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

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

Tolerancja ekologiczna Stenobionty Eurybionty

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

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 samce: 29 45 g Alcedo atthis atthis Syria, Palestyna samce: 23 35 g

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.

Dyspersja organizmów proces w którym gatunki utrzymują lub rozszerzają swoje zasięgi przyczyną dyspersji jest osłabianie konkurencji o zasoby środowiska organizmy posiadają adaptacje do wykorzystywania energii kinetycznej naturalnie występującej w środowisku

Dyspersja organizmów wewnątrzzasięgowa kolonizacyjna okresowa

Typologia dyspersji sposób przemieszczania typ zasięgu (kontynentalna, transkontynentalna) przyczyna przemieszczania (np. miejsce na rozród, zdobycie pokarmu, ucieczka przed konkurencją, wrogiem)

Mechanizmy dyspersji aktywne - lot Szlamnik Limosa lapponica w ciągu 7 dni i 9 godzin samica pokonała trasę 10 300 km

Mechanizmy dyspersji aktywne - lot

Mechanizmy dyspersji aktywne - lot Zimują w Europie Zach. czajka zwyczajna

Zimują w Afryce Mechanizmy dyspersji aktywne - lot wilga zwyczajna bocian biały

Mechanizmy dyspersji aktywne - lot monarch Danaus plexippus do 4500 km

Mechanizmy dyspersji aktywne środowisko wodne wędrówki ryb diadromiczne między wodami morskimi a śródlądowymi: - anadromiczna wędrówka rozrodcza z morza do wód słodkich, - katadromiczna wędrówka rozrodcza z wód słodkich do mórz, - amfidromiczna z morza do wód słodkich lub odwrotnie, ale nie w celu rozrodu, potamodromiczne tylko w obrębie śródlądowych wód słodkich, oceanodromiczne w obrębie morza, denatantne z prądem wody, kontranatantne przeciw prądowi wody, pionowe

Mechanizmy dyspersji aktywne środowisko wodne węgorz europejski Anguilla anguilla

Mechanizmy dyspersji aktywne środowisko wodne łosoś atlantycki Salmo salar

Mechanizmy dyspersji aktywne wędrówki karibu

Mechanizmy dyspersji aktywne szerokim frontem skokowe

Mechanizmy dyspersji bierne z wykorzystaniem zwierząt (forezja) pchła Pulex irritans

Mechanizmy dyspersji bierne z wykorzystaniem zwierząt (forezja)

wiatrosiewność (anemochoria) Mechanizmy dyspersji bierne babie lato

wiatrosiewność (anemochoria) Mechanizmy dyspersji bierne

Mechanizmy dyspersji bierne przez wodę (hydrochoria) osobniki dorosłe / kolonie Physalia physalis Aurelia aurita Mnemiopsis leidyi

Mechanizmy dyspersji bierne przez wodę (hydrochoria) larwy / osobniki młodociane pływik - nauplius weliger - żeglarek actinula

Mechanizmy dyspersji aktywno - bierne Szarańcza wędrowna (Locusta migratoria)

Mechanizmy dyspersji aktywno - bierne Rusałka osetnik (Vanessa cardui)

Mechanizmy dyspersji aktywno - bierne Pacyfik czterodniowy połów aeroplanktonu: - nasiona 83 gatunków roślin - 1054 gatunki zwierząt: - 400 gat. muchówek - 150 gat. błonkówek - 150 gat. pluskwiaków - motyle, chrząszcze, - inne stawonogi (pajęczaki) Gressita i Yashimoto 1963

Krok biologiczny - zmiany zasięgu zachodzą powoli - w przód i w tył

Naturalne zmiany zasięgów zwykle zachodzą rzadko w ludzkiej skali czasu są zwykle stosunkowo powolne i długotrwałe niezbyt łatwe do zaobserwowania Nie mają charakteru eksplozywnego! Nie stanowią zagrożenia dla lokalnych biocenoz!

Człowiek a zmiany zasięgów - synantropizacja - introdukcje - celowe - przypadkowe inwazje biologiczne

Człowiek a organizmy Topobionty gatunki rodzime - apobionty człowiek umożliwił ekspansję Antropobionty gatunki obcego pochodzenia - archeobionty gatunki zadomowione, przybyłe przed 1500 r. n.e. - kenobionty - gatunki zadomowione, przybyłe po1500 r. n.e.

Człowiek a zmiany zasięgów Gołąb skalny Columba livia

Człowiek a zmiany zasięgów skowronek polny Alauda arvensis

Inwazje biologiczne szczur wędrowny Rattus norvegicus

Inwazje biologiczne Szczur wędrowny Rattus norvegicus

Gatunki obce w Polsce ponad 233 gatunki pasożyty wew. (4%) wodne 44% lądowe 52% 1999 r

Gatunki obce w Polsce dziś 1781 http://www.iop.krakow.pl

Celowe introdukcje pożywienie, zwierzęta hodowlane zwierzęta łowne sentymentalne biomanipulacja organizmy doświadczalne

Celowe introdukcje - pożywienie jęczmień - udomowiony na Bliskim Wschodzie; - obecnie w stanie dzikim w całej strefie umiarkowanej półkuli płn. i Ameryce Płd.

Celowe introdukcje - łowiectwo bażant - introdukowany już w starożytnej Grecjii (XIV w. p.n.e.); - w Polsce liczne hodowle od XIX w.

Celowe introdukcje - sentyment szpak - w końcu XIXw. osadnicy przywieźli do Ameryki Płn. kilkadziesiąt okazów; - szybko się rozmnożyły i wciągu półwiecza opanowały całe USA; - uciążliwe szkodniki (pustoszą uprawy, zanieczyszczają karmę bydła, wypierają rodzime ptaki zajmując ich gniazda i uszczuplając ich bazę pokarmową; - jeden z trzech ptaków na liście 100 najmniej pożądanych.

Celowe introdukcje - biomanipulacje tołpyga biała - do Polski sprowadzona w 1964 roku dla zmniejszenia postępującej eutrofizacji jezior poprzez eliminowanie nadmiaru fitoplanktonu; - przyspiesza tempo eutrofizacji - obok fitoplanktonu, eliminuje również organizmy roślinożerne i filtratory (zooplankton), tym samym przyśpiesza obieg biogenów (P, N); - zawlekł do europejskich wód (w tym polskich) dwa gatunki tasiemców

Przypadkowe zawleczenia ucieczki z hodowli z materiałem zarybieniowym materiał roślinny akwarystyka wędkarstwo

Przypadkowe zawleczenia ucieczki z hodowli: norka amerykańska jenot

norka amerykańska

Przypadkowe zawleczenia z materiałem zarybieniowym: szczeżuja chińska czebaczek amurski

Przypadkowe zawleczenia z materiałem roślinnym: stonka ziemniaczana

1935 1939 1955 1960 1925 1930 1933 1943

Przypadkowe zawleczenia akwarystyka pirania rak luizjański żółw czerwonolicy

Transport śródlądowy kanały żeglugowe międzykontynentalny

Kanały żeglugowe w Europie

Korytarze migracji hydrobiontów Panov i in. 2009

Wody balastowe 8-10 bilionów ton rocznie do 4000 różnych gatunków jest transportowane na całym świecie dziennie w wodach balastowych

Przypadkowe zawleczenia

Wody balastowe krab wełnistoszczypcy