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