PALEOBIOGEOGRAFIJA 1

Transcription

1 PALEOBIOGEOGRAFIJA 1

2 Biogeografija: Znanost o geografskoj distribuciji organizama. Odgovara na pitanje kako su organizmi došli živjeti tu gdje ih nalazimo. Ekološka biogeografija: Objašnjava distribuciju modernih biljaka i životinja prema klimatskim i ekološkim uvjetima. Historijska biogeografija ili Paleobiogeografija 2

3 Paleobiogegrafija Paleobiogeografija opisuje model distribucije organizama i distribuciju bioraznolikosti iz geološke prošlosti. 3

4 Povijest BIOGEOGRAFIJE do XVIII st. PRIČA O NOINOJ ARCI 4

5 Istraživačke ekspedicije od prema Južnoj Americi, Africi, Madagaskaru, Aziji, Australiji. Teorija Noine arke dovedena u pitanje. 5

6 George Leclerc, poznat kao Count Buffon: Buffon-ova teorija hladnija klima omogućuje vrstama da se sele u nova područja i mijenjaju Ključne točke: klima i vrste, dinamičke kategorije Buffonov zakon Regije koje odvojene, a imaju slične ekološke uvjete imaju različite vrste ptica i sisavaca. 6

7 FITOGEOGRAFIJA Kraj 18tog stoljeća biološka teorija je još uvijek teologija Humboldt geografska distribucija biljaka Proučava distribuciju biljaka na Andama Rezultat: uloga klime u distribuciji biljaka 7

8 Philip Lutley Sclater ( )) Orintolog, koji je opisao 1067 vrsta i 135 rodova ptica objavio je rad u kojem svijet dijeli u regije na temelju ptica: I. Regio Palaearctica II. Regio Aethiopica III. Regio Indica IV. Regio Australiana V. Regio Nearctica VI. Regio Neotropica Sclater je objavio klasifikaciju morskih biogeografskih regija. 8

9 Charles Darwin ( ) Širenje i izolacija taksona je rezultat disperzije na velikoj udaljenosti. 9

10 Alfred Russel Wallace ( ) Prirodoslovac, otac ZOOGEOGRAFIJE, utemeljio osnovne koncepte. Su-otkrivač teorije evolucije putem prirodne selekcije. Doprinos biogeografiji je objavljen u 3 knjige: The Malay Archipelago (1869) The Geographical Distribution of Animals (1876) Island Life (1880) 10

11 Wallaceov se sistem temeljio na kralježnjacima. Prepoznao je oštru granicu među područjima, kao i faunalni prekid između JI Azije i Australije, što postalo poznato kao Wallaceova linija. Palearktička regija Etiopijska regija Orijentalna regija Australijska regija Nearktička regija Neotropička regija 11

12 Osnovni pojmovi: I Distribucija organizama 1. Endemi: vrste, rodovi Mladi: nastali na jednom mjestu koje je geološki mlado Stari: preživjeli u malom djelu nekadašnjeg šireg geografskog rasprostiranja REFUGIJE + Lazarus-taksoni 12

13 2. Više taksonomske kategorije = više kozmopolita Razlozi zbog čega su više kategorije KOZMOPOLITI: 1. Pojedine vrste zauzimaju različite niše, ali porodica sastavljena od više vrsta zahvaća raznolika staništa. 2. Veći broj srodnih vrsta imaju bolju sposobnost disperzije. Ekspanzija vrsta stvara veću geografsku rasprostranjenost roda i porodice. 13

14 Više taksonomske kategorije = više kozmopolita 3. Evolucija se zbiva na nivou vrsta, vrste mogu biti endemi, a porodica broji mnoge geografski raštrkane vrste. 4. Vrste izumiru, a porodice ne tako često! 14

15 3. Razdvojena distribucija Više bliskih taksona prisutni su u nekoliko udaljenih regija 15

16 Problem: KONVERGENCIJA Grupe neke vrste postanu geografski izolirane, organizmi se prilagođavaju (tijekom dugog vremena) specifičnim klimatološkim, geološkim i ekološkim uvjetima na koje nailaze. Ponekad dolazi do KONVERGENCIJE kad zbog prilagodbe na slične klimatske, geološke i ekološke uvjete, različite vrste razvijaju sličnu morfologiju. 16

17 II. Biogeografskim kategorijama: Područje/ Regija Provincija 17

18 Biogeografske regije na Zemlji Fauna (Zoogeografija) Flora (Fitogeografija) 18

19 Biogeografske regije na Zemlji Regije flore i faune 19

20 Biogeografske granice i regije Faktori koji omogućuju definiranje regije: 1. Položaj biogeografskih barijera 2. Tektonika ploča 3. Evolucija organizama 20

21 GRANICE: A) prirodne barijere koje se lako prepoznaju B) fiziološke barijere C) genetičke barijere 21

22 Mjera sličnosti Uspoređuju se dva područja N 1 = ukupan broj vrsta u uzorku/području manje raznolikosti N 2 = ukupan broj vrsta u zorku/području veće raznolikosti C = broj vrsta koji su zajednički u oba uzorka/područja 22

23 Kvantitativne metode za definiranje: JACCARD-ov broj i SIMPSONOV koeficijent Jaccard ov broj: različitost C N 1 + N 2 - C Simpson-ov broj: sličnost C N 1 Za oba koeficijenta vrijedi: 1 = usklađenost (flora & fauna obje regije su identični) 0 = nema sličnosti između regija. 23

24 Simpsonov indeks sličnosti 38% 0% 47% 63-69% 63-69% 63-69% Porodice SISAVACA = crveno. Porodica cvjetnica = plavo 24

25 Odnos bioraznolikosti i veličine bioprovincije je iskazan teorijom OTOČNE BIOGEOGRAFIJE autora Mac Arthur & Wilson,

26 Broj vrsta koje nalazimo je proporcionalan veličini, odnosno obrnuto proporcionalna udaljenosti od izvora. S= CA z A= površina otoka C= je konstanta Z= manji od 1 (0,20-0,35) 26

27 Broj vrsta na otoku je u ravnoteži sa suprotstavljenim trendovima kolonizacije i izumiranja. 27

28 Pokus na otočićima Floride Pregled otočićamangrove otkrio je brojne člankonošce. Otočić je pokriven plastičnim pokrovom i metil-bromidom zaprašen. Otočić je opet pregledan kako bi se analizirali stanje faune! 28

29 Rezultati 29

30 Što smo saznali iz pokusa? Način kolonizacije Broj vrsta se vratio na broj prije pokusa Ipak, samo 9 od prije prebrojanih 29 vrsta je opet nađeno na otočiću 30

31 Objašnjenje Veći otok= više vrsta, više staništa, teže izumiranje Bliži otok= više imigranata Otok B kopno Otok A 31

32 3 ključna procesa: EVOLUCIJA (specijacija), ŠIRENJE IZUMIRANJE 32

33 Specijacija Ernst Mayr Geografska izolacija ili alopatrijska specijacija 33

34 Simpatrijska specijacija: Problem kako postići genetičku izolaciju bez geografske? Uključuje uz diobu okoliša, promjene u ponašanju. 1. Evolucija u mah 2. Divergentna selekcija 3. Prerušena alopatrija 34

35 Izumiranja Izumiranje je PRIRODAN PROCES Biolozi procjenjuju kako je tijekom evolucijske povijesti živjelo 500 milijuna vrsta. Neke vrste žive i danas! Neke su vrste izumrle! Neke su se promijenile i pretvorile u nove vrste! 35

36 Disperzija i vikarizam Kolonizacija i odvojena distribucija se mogu objasniti Disperzijom: centri nastanka i disperzijski mehanizmi Vikarističkim modelom: fragmentacija prostora i kladizam 36

37 Disperzijska Biogeografija Ishodište u Wallaceov teoriji. Iz centra, koristeći razne putove organizmi migriraju! Životinje: plivajući, leteći ili krećući (LARVA, PSEUDOPLANTON). Biljke: sjemenkama, oprašivanjem. 37

38 Distribucija kao posljedica disperzije Disperzija uključuje emigraciju iz jednog područja i imigraciju u drugo područje. Jednosmjerno kretanje Aktivna ili pasivna Centri porijekla Objašnjava kretanje populacija u povoljna staništa koji su u susjedstvu mjesta gdje vrsta nastaje. 38

39 Dokaz: Centar nastanka Širenje prema vani, kolonizacija novih staništa Uspješno savladavanje BARIJERA Diverzifikacija kao posljedica prilagodbe Danas 39

40 Dizperzija i centri nastajanja Pasivna disperzija kretanje pri kojem organizmi koji se šire nisu aktivni. Npr. transport pomoću ljudi, plutanje Aktivna disperzija uključuje akumulaciju ekoloških disperzijskih događanja u kojima jedinke se kreću plivanjem, letenjem ili kretanjima karakterističnim za kopnene okoliše. Aktivno disperzijsko kretanje koje traje dugi period, nazivamo FAUNALNA IZMJENA, i zbiva se koristeći više putova. KORIDORI minimalni otpor kretanju organizama (danas je to veza Europe i Azije) FILTERI samo neke vrste prolaze, npr. Beringija kad su samo organizmi prilagođeni hladnoj klimi uspjeli preći na drugi kontinent. LUTRIJSKI PUTOVI ili PUTOVI SREĆE najrestriktivniji put. Uključuje kretanje organizama plivanjem, letenjem ili plutanjem ne nekim objektima. Malo organizama će moći stići na novo odredište, ali neki sigurno HOĆE- Primjer: faune Australije, Novog zelanda i Nove Gvineje. 40

41 Aktivno širenje A) Koridori i mostovi: veza između prostora na istom kopnu 41

42 B) Filteri: selektivna veza Povezanost preko niza više-manje ograničavajućih staništa koji su za neke organizme nepremostive prepreke! 42

43 B) Privremeni kopneni mostovi Privremeni kopneni mostovi su važni putovi za disperziju. Kopneni mostovi povezivali su Aziju i Sjevernu Ameriku preko Beringova tjesnaca. 43

44 C) Slučajni prolazi Sweep stake barriers : slučajna događanja 44

45 Vikaristička biogeografija Temelj: biota je ostatak raširenije grupe koja je razbijena vikarističkim događanjima. Vikaristički događaji su izdizanja planina, stvaranje pustinja, erupcije, razbijanje kontinenta. Težište je na alopatričkoj specijaciji gje popucaija se odvajaju barijerama. 45

46 Vikaristička Biogeografija Teoriji tektonike Ploča. Organizmi su in situ, a njihov geografski doseg je posljedica razbijanja kontinenta, širenja oceanske kore 46

47 Vikarijanska disperzija Pasivno širenje: Noina Arka (kontinentom se pasivno transportiraju organizmi) 47

48 Eskalatorska školica (Escalator hopscotch) Organizmi se sele s otoka na otok koji nastaje kad neka tektonska ploča prolazi preko vruće točke Havaji 48

49 Pasivna širenja Teorija Vikinških pogrebnih lađi: Beached Viking funeral ships ili Escalator counterflow : npr. Islandorganizmi su stariji od područja na kojem žive 49

50 Otac: LEON CROZIAT nepovezani taksoni imaju slične modele geografskog rasprostiranja, (Disjunction= ista vrsta a različitim lokacijama), koji su posljedica smanjivanja rasprostiranja 50

51 VikariSTIČKA teorija se može testirati! Priznaje disperziju! Mala je vjerojatnost da će se više taksona zajedno širiti! Objašnjava zašto iste populacije imaju odvojena staništa Problem je kad jedan takson se više puta širi! 51

52 Vikarijanski događaj: PTICE bezgrebenke (Ratitae) i razbijnje Gondwane 52

53 Živuće i izumrle bezgrebenke (velike ptice trkačice) 1. Tinamui: JA 2. Kivi: NZ 3. (Moa: NZ) 4. (Golemašica ili ptica slon: Madagaskar) 5. Kazuar: Aus-NG 6. Emu: Aus 7. Noj: Af-EurA 8. Rea: JA

54 Paleobiogeografija koristi dijagram poznat kao kladogram. To je filogenetsko stablo, koje pokazuje različite vrste i njihove srodničke odnose, gdje su imena vrsta zamjenjena s geografskim lokaliteima gdje su vrste nađene. Stablo omogućuje određivanje kako sredine utječu na evoluciju različitih vrsta zajedničkog porijekla. 54

55 Kladizam Taxon: Područje JA NZ NZ Ma Au,NG Au Af JA 55

56 Distribucija bezgrebenke prije izumiranja zbog lova ,3 Inter-kontinentalna disperzija? 56

57 Vikarijanska hipoteza: razbijanje Gondwane 2, Gondwana 5,6 57

58 Disperzija i vikarizam Različiti procesi, Vicariance slični vs. modeli Dispersal similar pattern, different process VIKARIZAM Vicariance vs. Dispersal Vicariance similar pattern, Erection of different ocean process Vicariance Widespread species Continuous continental area Raširena vrsta Cjelovito područje Widespread species Continuous continental area Dispersal DISPERZIJA Dispersal barrier Erection of ocean barrier Divergence in isolation Divergence in isolation Dispersal across ocean barrier Dispersal across ocean Divergence in barrier isolation Disjunct (vicariad) species Disjunct continental areas Odvojena vrsta Odvojena područja Disjunct (vicariad) species Disjunct continental areas Species limited to one area Disjunct continental areas Divergence in isolation Disjunct species Disjunct continental areas 58

59 Biogeografska otkrića Analize geografskih varijacija u morfološkim karakteristikama dovela su pravila o varijacijama Bergmann: endotermični kralježnjaci iz hladnijih područja imaju veća tijela i maji omjer površine/volumen nego organizmi koji žive u toplom područjima (Bergmannovo pravilo). Izolinije srednjih vrijednosti dužine krila vrste Picoides pubescens 59

60 Biogeografska otkrića C. L. Gloger: unutar iste vrste, jedinke koje žive u humidnim okolišima tamnije su boje u odnosu na jedinke koje žive u aridnim uvjetima (Glogerovo pravilo). 60

61 Biogeografska otkrića J. A. Allen: među endotermičnim vrstama, udovi i drugi ekstremiteti su kraći i kompaktniji kod jedinki koje žive u hladnijim okolišima (Allenovo pravilo). Arktik (S Kanada, tundra) Cijela Kanada i SAD Arizona, New Mexico 61

62 Biogeografska otkrića Cope-ovo pravilounutra grupe organizama veličina se tijela povećava s evolucijom. Povećanje veličine prati i veća vjerojatnost izumiranja. VAŽNO: SVA PRAVILA SU IMAJU BROJNA IZUZEĆA OD NJIH! 62