15. Ekologiczne i historyczne przyczyny rozmieszczenia życia na Ziemi: Dlaczego podstawowe biomy Ziemi rozmieszczone są równoleżnikowo? Znaczenie teorii dryfu kontynentów Alfreda Wegenera dla zrozumienia współczesnej biogeografii;
Współczesne rozmieszczenie zwierząt na naszym globie jest zarówno wynikiem naturalnych procesów migracji, konkurencji i adaptacji do zmieniających się warunków (podejście ekologiczne), ale także ogromny wpływ miały globalne zmiany układu kontynentów i klimatu, jakie zachodziły w geologicznej skali czasu (podejście chorologiczne).
Podział historii ziemi opiera się na występowaniu kopalnych form zwierząt. Im bliżej czasów nam współczesnych, tym podział staje się coraz bardziej szczegółowy.
Alfred Wegener był klimatologiem, który na podstawie zbieżności przebiegu linii
brzegowej zachodniej Afryki i wschodniej Ameryki Południowej wysnuł teorię, która
zmieniła oblicza współczesnej geologii.
Teoria ta mówiła, że kiedyś na Ziemi istniał jeden ląd zwany PANGEA oblany wodami
praoceanu.
Przyjmuje się, że kula ziemska składa się z astenosfery, oraz litosfery. Gęstość materii maleje od jądra na zewnątrz, jednak wszystkie części astenosfery wykazują plastyczność, natomiast płaty litosfery utrzymują się jak kry na wodzie. Z płynnego jądra ziemi rozgrzana materia wędruje ku ochłodzonym strefom zewnętrznym i są to tak zwane ruchy konwekcyjne. Powoduje to, że płyty litosfery zmieniają swoje wzajemne położenie, jest to tzw. teoria tektoniki wielkich płyt stworzona przez Alfreda Wagenera w 1912 r . Na całym globie na dnie oceanów wyróżnia się strefy dywergencji (oddalania się płyt), związane z wulkanizmem podmorskim oraz strefy konwergencji (wzajemnego naciskania wędrujących płyt lub wsuwania się jednych płyt pod drugie). Strefy konwergencji są aktywne sejsmicznie.
Przedstawiony proces spowodował, że układ kontynentów i oceanów ulegał w okresach geologicznych istotnym zmianom.
Jeszcze w triasie cała litosfera tworzyła jedną płytę tzw. Pangeę i jeden ocean Panthalasa lub Morze Tetydy. W środkowej jurze istniały już trzy płyty: Ameryka Południowa z Afryką tworzyły Gondwanę, a Europa z Azją i Ameryką Północną - Laurazję, a Antarktyda z Australią tworzyły odrębną całość. Subkontynent Indyjski był wtedy osobną wyspą. Na początku kredy istniały już zarysy wszystkich dzisiejszych kontynentów, choć nadal pewne obszary przyszłych lądów zalewało morze. Nieco później Półwysep Indyjski z ogromnym impetem zderzył się z płytą kontynentalną Eurazji i wypiętrzyły się Himalaje.
Rozpadający się kontynent Pangei łączyły pomosty lądowe. Wskazują na to rozmieszczenie torbaczy, ryb dwudysznych, żab z rodziny Pipidae, żółwi Pleurodira, a także strusi, jeżozwierzy i małp. Na istnienie połączenia Afryki z Indiami wskazuje występowanie lemurów, a korytarz ten nazwano nawet Lemurią. Obecny układ kontynentów jest wynikiem stanu jaki istniał już późnej kredzie, ok. 20 mln lat temu.
Australia jest najbardziej izolowaną krainą zoogeograficzną; połączenie z Afryką - poprzez Antarktydę - zostało przerwane w późnej jurze (135 mln lat temu), z Patagonią w późnej kredzie (ok. 65 mln lat temu), a z Antarktydą w eocenie (ok. 45 mln lat temu).
Połączenie obu Ameryk istniało w późnej kredzie i wtedy dostały się tam torbacze i prymitywne łożyskowce. Następnie połączenie zostało przerwane i obie Ameryki łączą się ponownie dopiero pod koniec trzeciorzędu (wielblądy i niedźwiedź andyjski), ale i to połączenie ulega likwidacji i ponownie powstaje w czwartorzędzie. Migracja na południe jest wtedy utrudniona przez wąski przesmyk panamski i pojawiają się typowe gatunki holarktyczne: grizzly, baribal, karibu, łoś i inne gatunki Ameryki północnej.
Pod koniec kredy obecny basen morza Śródziemnego i południowa Europa były płytkim morzem, natomiast funkcjonowało połączenie z Azją Mniejszą. Potem i ta część kontynentu zostaje zalana. Tak więc Afryka w końcu kredy traci prawdopodobnie połączenie z północą i staje się izolowanym kontynentem. Ponownie połączenie następuje w późnym oligocenie, ale wcześniej przez stosunkowo płytkie i niezbyt duże cieśniny przedostały się na kontynent afrykański niektóre grupy, np. lemury. Połączenie oligoceńskie stanowił lesisty pas lądu biegnący poprzez Półwysep Arabski. Następnie przesmyk ten zamienia się w obszary pustynne, co znacznie utrudniło migracje. W plejstocenie Afryka znów została oddzielona od reszt świata i rozwinęła się obecna fauna.
Jeżeli wędrówkę kontynentów odniesie się do genealogii kręgowców lądowych, to widać wyraźnie, że od samego początku opanowywania środowiska zwierzęta żyły z dynamicznie zmieniającym się układzie. Miało to wyraźny wpływ na zasiedlanie obszarów lądowych kuli ziemskiej.
Już w ostatni czasie, przez cały plejstocen, powtarzały się cykliczne okresy silnego ochłodzenia klimatu (glacjały) z okresami cieplejszymi (interglacjały). W okresach chłodnych dochodziło do tworzenia się lądolodu na wielu obszarach półkuli północnej, a poziom mórz mógł się obniżać nawet o 200 m, natomiast w okresie interglacjałów potrafił być wyższy o 80 m. Takich epok lodowych w historii ziemi było więcej, jednak ta ostatnia wywarła znaczący wpływ na rozmieszczenie zwierząt na półkuli północnej.
W 2005 r. astronomowie węgierscy, Atila Grandpierre i Gábor Boston zwrócili uwagę na znaczenie niewielkich zmian pola magnetycznego w rdzeniu słonecznym, co powoduje cykliczne zmiany temperatury i dopływu energii na ziemię. Robert Ehrlich na tej podstawie stworzył model komputerowy i wykazał dużą zgodność tych zmian z cyklami epok lodowych na ziemi.
Klimat ziemi ma układ strefowy, od zimnych stref polarnych do gorących stref równikowych, a ponad to w strefach umiarkowanych i w mniejszym stopniu w strefach zwrotnikowych, dochodzi do cyklicznych zmian w różnych porach roku. Wszystko to wpływa na rozmieszczenie i bogactwo flory i fauny oraz na odmienne typy kompleksów zbiorowisk klimaksowych. Kompleksy takie oraz tworzące je kompleksy ekosystemów nazywamy biomami.
Pierwsze badania nad rozmieszczeniem zwierząt przyjmują jako punkt wyjścia sumę temperatur efektywnych. Meririam w latach 1890-1899 ustalił, że granice rozmieszczenia zwierząt w Górach Skalistych pokrywają się izoliniami temperatur. Amerykański ekolog Currie w 1991 r. dokonał przeglądu czynników, co do których wysuwano hipotezy, że wpływają na lokalną liczbę gatunków. Analizę oparł na rozmieszczeniu ssaków, ptaków, gadów, płazów i drzew na kontynencie północnoamerykańskim. Wszystkie analizowane grupy cechował wzrost różnorodności od północy na południe. Lista analizowanych czynników jest następujaca:
Klimat (łagodniejszy - więcej gatunków)
Zmienność klimatu (stabilniejszy - więcej gatunków)
Rozmaitość siedlisk (większe zróżnicowanie - więcej gatunków)
Historia (dłuższy czas pozwala na pełną kolonizację i wyewoluowanie nowych gatunków)
Energia (różnorodność jest ograniczona przez ilość energii do podziału pomiędzy gatunki)
Konkurencja (sprzyja różnorodności, bo sprzyja specjacji; ale konkurencyjne wykluczanie zmniejsza liczbę gatunków)
Drapieżnictwo (osłabia konkurencyjne wykluczanie)
Zaburzenia (umiarkowane - osłabiają konkurencyjne wykluczanie)
Analizując aktualne rozmieszczenie zwierząt oraz stopień pokrewieństwa faun dokonano podziału zoogeograficznego ziemi i wyróżniono krainy zoogeograficzne, które dzielą się na podkrainy i prowincje, natomiast krainy o względnie dużym pokrewieństwie łączy się w królestwa zoogeograficzne.
O specyficzności fauny poszczególnych krain świadczy obecność taksonów endemicznych, a więc ograniczonych w występowaniu do obszaru danej krainy. Do takiej analizy używa się wyższych jednostek systematycznych, rodzin lub rzędów. Stopień specyficzności fauny poszczególnych krain zoogeograficznych jest wynikiem stopnia ich izolacji w czasie geologicznym. Do opisu fauny poszczególnych krain używa się ponad to charakterystycznych gatunków endemicznych
Palearktyka- cechuje się ubóstwem form endemicznych
Gatunkami charakterystycznymi krainy palearktycznej są:
ssaki: jeżozwierz, skoczek pustynny, piżmowiec, bielak, smużka, desman, suchak, tchórz marmurkowy, onager, suseł perełkowy, pantera śnieżna,
ptaki : dudek, głuszec, białorzytka, bernikla rdzawoszyja, puszczyk mszarny, górniczek, orzeł przedni, drop, raróg, maskonur.
Nearktyka również nie wykazuje szczególnego bogactwa form endemicznych.
Gatunkami charakterystycznymi krainy nearktycznej są:
ssaki : skunks, urson, gwiazdonos, antylopa widłoroga, opos, ryś, kozioł śnieżny, piesek preriowy,
ptaki : kardynał, bielik białogłowy amerykański, żuraw krzykliwy, kukawka kalifornijska, sójka błękitna, głuszec mądry, pelikan brunatny, bernikla kanadyjska, łyszczyk wielobarwny,
gady : grzechotnik, haloderma, salamandra wielka, żółw sępi, jaszczurka preriowa, żółtopuzik, aligator,
płazy: salamandra, żaba byk, pętówka
ryba: wiosłonóg amerykański, sum,
Kraina palearktyczna i nearktyczna często łączone są jedną krainę Holarktykę. O dużym pokrewieństwie faun obu krain świadczą liczne gatunki lub podgatunki wikaryzujące.
Kraina Etiopska, albo Afrotropikalna posiada bardzo urozmaiconą faunę, która bogactwem endemicznych rodzin ustępuje jedynie krainie neotropikalnej. Krainę tą wyróżnia bardzo bogata fauna ssaków.
Gatunkami charakterystycznymi krainy etiopskiej są:
ssaki : antylopy, zebry, żyrafy, lwy , hipopotam karłowaty, surykatka, hiena plamista, koczkodan nadobny, myszoskoczek, góralek,
ptaki : sęp płowy, turako fioletowy, wdówka rajska, pijawnik (stróż krokodyli), bielik afrykański, wikłacz czarnodzioby, struś, nektarnik królewski, trzewikodziób, dzioboróg kafryjski, sekretarz, żołna szkarłatna,
gady : wąż jajożer, gekon madagaskarski, mamaba zielona, biczogon egipski, kameleon,
Kraina orientalna przez bogactwo wielu gatunków ssaków (naczelne, krętorogie, świnie, koty, psy i łaszoweate) nawiązuje do fauny krainy etiopskiej.
Gatunkami charakterystycznymi krainy orientu:
ssaki : Anoa, lotokot malajski, panda mała, nosacz, gibon białoręki, pantera mglista, tupaja, kanczyl, babirusa,
ptaki : harpia, kurtaczek błękitny, dzioborożec, salangana, drongo, bażant diamentowy, turkuśnik indyjski, marabut, nosoczub szmaragdowy, ???
gady : gawial, biczowąż długonosy, smok latający, niemrawiec pospolity, waran z Komodo.
ryby: bojownik syjamski, bocja wspaniała, strzekczyk - pluje wodą aby strącić owady z liści,
skorupiaki: krab kokosowy,
Kraina neotropikalna cechuje się zarówno dużą specyficznością jak i bogactwem kręgowców. Fauna ssaków wykazuje największy endemizm.
Gatunkami charakterystycznymi krainy neotropikalnej są:
ssaki : japok, pancernik karłowaty, mrówkojad, kendu, pancernik, wampir, leniwiec, świnka morska, jaguar, manat, wilk grzywiasty, pekari, wikunia,
ptaki : tanagra zielonogłowa, kondor królewski, tukan toko, kondor,
gady : anakonda, matamata, żółw olbrzymi,
płazy: drzewołaz ropucha rogata, grzbietoród,
ryby: pstrążnica, drobnoustek trójpręgi, bystrzyk czerwony, pirania, węgorz elektryczny
Kraina australijska posiada bardzo specyficzną faunę. Endemiczny jest rząd stekowców
Gatunkami charakterystycznymi krainy australijskiej są;
ssaki : koala, kolczatka, dziobak, kangur drzewny, lotopałanka, kuskus plamisty, jamraj złocistym, wombat, diabeł tasmański, kret workowaty, wilk workowaty.
ptaki :
Australia - zeberka, lirogon, łąbędź czarny, emu, kiwi, kukabura,
Nowa Gwinea - wstęgogłów, codowronka krasnopióra (ptak rajski), kazuar, altannik
gady : agama kołnierzasta, moloch kolczasty, hatteria, żółw wężogłowy,