Upload
dinhdan
View
231
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PALEOBIOGEOGRAFIJA
1
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
Paleobiogegrafija
Paleobiogeografija opisuje model distribucije organizama i distribuciju bioraznolikosti iz geološke prošlosti.
3
Povijest BIOGEOGRAFIJE
do XVIII st. “PRIČA O NOINOJ ARCI”
4
Istraživačke ekspedicije od 1730. prema Južnoj Americi, Africi, Madagaskaru, Aziji, Australiji.
Teorija “Noine arke” dovedena u pitanje.
5
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
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
Philip Lutley Sclater (1829–1913)) Orintolog, koji je opisao 1067 vrsta i
135 rodova ptica. 1858. 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 1897. objavio klasifikaciju morskih biogeografskih regija.
8
Charles Darwin (1809-1882) Širenje i izolacija taksona je rezultat disperzije na velikoj udaljenosti.
9
Alfred Russel Wallace (1823–1913) 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
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
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
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
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
3. Razdvojena distribucija
Više bliskih taksona prisutni su u nekoliko udaljenih regija
15
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
II. Biogeografskim kategorijama: Područje/ Regija Provincija
17
Biogeografske regije na Zemlji
Fauna (Zoogeografija)
Flora (Fitogeografija)
18
Biogeografske regije na Zemlji
Regije flore i faune
19
Biogeografske granice i regije
Faktori koji omogućuju definiranje regije:
1. Položaj biogeografskih barijera
2. Tektonika ploča
3. Evolucija organizama
20
GRANICE:
A) prirodne barijere koje se lako prepoznaju
B) fiziološke barijere
C) genetičke barijere
21
Mjera sličnosti
Uspoređuju se dva područja N1 = ukupan broj vrsta u uzorku/području manje raznolikosti N2 = ukupan broj vrsta u zorku/području veće raznolikosti C = broj vrsta koji su zajednički u oba uzorka/područja
22
Kvantitativne metode za definiranje: JACCARD-ov broj i SIMPSONOV koeficijent
Jaccard’ov broj: različitost
Simpson-ov broj: sličnost
____C_____ N1 + N2 - C
C N1
Za oba koeficijenta vrijedi: 1 = usklađenost (flora & fauna obje regije su identični) 0 = nema sličnosti između regija.
23
Simpsonov indeks sličnosti
38%
0%
47%
63-69% 63-69%
63-69%
Porodice SISAVACA = crveno. Porodica cvjetnica = plavo
24
Odnos bioraznolikosti i veličine bioprovincije je iskazan teorijom OTOČNE BIOGEOGRAFIJE autora Mac Arthur & Wilson, 1967.
25
Broj vrsta koje nalazimo je proporcionalan veličini, odnosno obrnuto proporcionalna udaljenosti od “izvora”.
S= CAz
A= površina otoka
C= je konstanta
Z= manji od 1 (0,20-0,35)
26
Broj vrsta na otoku je u ravnoteži sa suprotstavljenim trendovima kolonizacije i izumiranja.
27
Pokus na otočićima Floride
Pregled otočića- mangrove otkrio je brojne člankonošce.
Otočić je pokriven plastičnim pokrovom i metil-bromidom zaprašen.
Otočić je opet pregledan kako bi se analizirali stanje faune!
28
Rezultati
29
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
Objašnjenje
Veći otok= više vrsta, više staništa, “teže” izumiranje
Bliži otok= više imigranata
Otok A kopno
Otok B
31
3 ključna procesa: EVOLUCIJA (specijacija), ŠIRENJE IZUMIRANJE
32
Specijacija
Ernst Mayr
Geografska izolacija ili alopatrijska specijacija
33
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
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
Disperzija i vikarizam
Kolonizacija i odvojena distribucija se mogu objasniti
Disperzijom: centri nastanka i disperzijski mehanizmi
Vikarističkim modelom: fragmentacija prostora i kladizam
36
Disperzijska Biogeografija
Ishodište u Wallaceov teoriji.
Iz centra, koristeći razne “putove” organizmi migriraju!
Životinje: plivajući, leteći ili krećući (LARVA, PSEUDOPLANTON).
Biljke: sjemenkama, oprašivanjem.
37
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
Dokaz:
Centar nastanka
Širenje prema vani, kolonizacija novih staništa
Uspješno savladavanje BARIJERA
Diverzifikacija kao posljedica prilagodbe
1883.
Danas
39
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
Aktivno širenje
A) Koridori i mostovi: veza između prostora na istom kopnu
41
B) Filteri: selektivna veza Povezanost preko niza više-manje
ograničavajućih staništa koji su za neke organizme nepremostive prepreke!
42
B) Privremeni kopneni mostovi
Privremeni kopneni mostovi su važni putovi za disperziju. Kopneni mostovi povezivali su Aziju i
Sjevernu Ameriku preko Beringova tjesnaca.
43
C) Slučajni prolazi
“Sweep stake barriers”: slučajna događanja
44
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
Vikaristička Biogeografija
Teoriji tektonike Ploča.
Organizmi su “in situ”, a njihov geografski doseg je posljedica razbijanja kontinenta, širenja oceanske kore…
46
Vikarijanska disperzija
Pasivno širenje: “Noina Arka” (kontinentom se pasivno transportiraju
organizmi)
47
Eskalatorska “školica” (Escalator hopscotch) Organizmi se sele s otoka na otok
koji nastaje kad neka tektonska ploča prolazi preko “vruće točke”
Havaji
48
Pasivna širenja
Teorija Vikinških pogrebnih lađi: “Beached Viking funeral ships” ili “Escalator counterflow”: npr. Island- organizmi su stariji od područja na kojem žive
49
Otac: LEON CROZIAT nepovezani taksoni imaju slične modele geografskog rasprostiranja, (Disjunction= ista vrsta a različitim lokacijama), koji su posljedica smanjivanja rasprostiranja
50
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
Vikarijanski događaj: PTICE bezgrebenke (Ratitae) i razbijnje Gondwane
52
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
7 6 8
2 5 1
53
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
Kladizam
Taxon: 1 2 3 4 5 6 7 8 Područje JA NZ NZ Ma Au,NG Au Af JA
55
Distribucija bezgrebenke prije izumiranja zbog lova
1
8
7
6 5
2,3
4
Inter-kontinentalna disperzija? 56
Vikarijanska hipoteza: razbijanje Gondwane
1 7
4
2,3 5,6 8
Gondwana
57
Vicariance vs. Dispersal
similar pattern, different process
Disjunct (vicariad) species
Disjunct continental areas
Disjunct species
Disjunct continental areas
Species limited to one area
Disjunct continental areas
Dispersal across ocean
barrier
Divergence in
isolation
Widespread species
Continuous continental area
Erection of ocean
barrier
Divergence in
isolation
Vicariance
Dispersal
Disperzija i vikarizam Različiti procesi, slični modeli
VIKARIZAM
Raširena vrsta Cjelovito područje
Odvojena vrsta Odvojena područja
DISPERZIJA
Vicariance vs. Dispersal
similar pattern, different process
Disjunct (vicariad) species
Disjunct continental areas
Disjunct species
Disjunct continental areas
Species limited to one area
Disjunct continental areas
Dispersal across ocean
barrier
Divergence in
isolation
Widespread species
Continuous continental area
Erection of ocean
barrier
Divergence in
isolation
Vicariance
Dispersal
58
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
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
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).
Arizona, New Mexico
Cijela Kanada i SAD Arktik (S Kanada, tundra)
61
Cope-ovo pravilo- unutra grupe organizama veličina se tijela povećava s evolucijom.
Povećanje veličine prati i veća vjerojatnost izumiranja.
VAŽNO: SVA PRAVILA SU IMAJU BROJNA IZUZEĆA OD NJIH!
Biogeografska otkrića
62