Biogeograafia: miks liigid elavad teatud kohtades? Selgitus

Biogeograafia: avasta, miks liigid elavad just teatud piirkondades — leviku, evolutsiooni, geograafia ja kliima kohtumiste selgitus.

Biogeograafia on liikide leviku uurimine. Selle eesmärk on näidata, kus organismid elavad ja miks neid leidub (või ei leidu) teatavas geograafilises piirkonnas.

Põhiküsimus on see, et loomad ja taimed on kohanenud kohaga, kus nad elavad, kuid sarnastes kohtades on sageli üsna erinevad loomad ja taimed. Näiteks võiks eeldada, et troopilise vihmametsade loomad on peaaegu samad nii Amazonases, Ekvatoriaal-Aafrikas kui ka Kagu-Aasias. Kuid see ei ole nii.

Sellele olukorrale peavad olema põhjused. Need põhjused on biogeograafia uurimisobjektiks. Alguses, umbes aastatel 1800–1855, koostasid loodusteadlased nimekirju maailma eri piirkondade liikidest. Need nimekirjad avaldati tabelitena nende raamatutes. Revolutsioon algas Charles Darwini ja Alfred Russel Wallace'iga, kes avaldasid idee evolutsioonist loodusliku valiku teel. Nad olid reisinud troopilistes maades ja kirjutasid nende maade elustikust. Nad väitsid, et evolutsioon on võti geograafilise leviku mõistmiseks.

Uued liigid tekivad tavaliselt varasema liigi jagunemisel kaheks: spefikatsioon. See toimub teatud ajal ja kohas. Sellest kohast võib uus liik edasi liikuda. Seda takistavad geograafilised omadused (mered, mäed...) ja kliima. Seega ei pruugi liik kunagi jõuda teistesse kohtadesse, kus ta võiks olla väga edukas. See on üldiselt põhjus, miks sarnase kliimaga maadel on sageli üsna erinevad loomad ja taimed. Klassikalised näited on Austraalia mardikalised ja Suur-Ameerika vahetus.

Loomulikult on erinevatel loomadel ja taimedel erinev liikuvus. Lindudel ja putukatel on lihtsam lennates liikuda, meres saavad kalad kergesti liikuda. Siiski on piirid. Mõlemal pool Ameerikat elavad kalad on tavaliselt erinevad liigid; ja mageveekalad ei hajuta eriti palju. Nii see tulebki:

Peamised protsessid, mis määravad liikide leviku

• Historiline pärand ja mandrite liikumine: Maa laamade liikumine (kontinentaalne drift) on eraldanud või ühendanud maailmajagusid, viies liike eri teedele. Näiteks Austraalia pikaaegne eraldatus selgitab selle erakordset loomastikku (kängurud, monotremaadid).
• Spektsieerumine ja geograafiline isolatsioon: kui populatsioonid eraldatakse (näiteks mäeahelikuga, meresängi tekke või jääkatte tõttu), võivad neist kujuneda aja jooksul uued liigid. Seda nimetatakse sageli allopaatiliseks spektsieerumiseks.
• Levikuvõime (dispersioon): liikide võime ületada takistusi (lendamine, ujuv või inimteel levimine) määrab, kuhu nad jõuavad. Mõned liigid levivad kergesti üle suurte vahemaade (linnud, paljud putukad), teised jäävad lokaalseks (paljud puud ja mageveekalad).
• Vallutamine ja asutamine: kui liik jõuab uude piirkonda, sõltub tema jäämine sobivusest, konkurentsist ja kiskjatest. Mõnikord tekib seal kiirotsing (adaptive radiation), nagu Galápagose tihaste või Hawaii linnuliikide näitel.
• Keskkond ja kliima: sobivad temperatuuri- ja niiskusolud ning toiduahelad määravad, kas liik saab elada mingis kohas. Samas võivad sarnased kliimatingimused eri mandritel ikkagi toetada erinevaid liigikooslusi, sest ajalugu ja piirid olid erinevad.
• Konkurents, kisklus ja haigused: kohapealne bioloogiline kooslus mõjutab, kas uus liik saab kinnistuda.

Näited ja seletused

• Troopilised vihmametsad Amazonases vs Aafrikas vs Kagu-Aasias: kuigi kliima on sarnane, on liigid erinevad, sest need piirkonnad olid pikalt eraldatud ning liigid arenesid sõltumatult. Samas näeme sageli convergent evolutioni — erinevad liigid võivad välja näha ja käituda sarnaselt, sest nad on kohanenud samalaadse elupaiga nõuetega.
• Austraalia eripära: pikk geograafiline eraldatus on lasknud marsupiaalidel ja teistel gruppidel areneda omapäraselt, mis tekitab suurt endeemiat.
• Wallace'i joon: Borneo ja Sulawesi vahel (ja ümbruses) on nähtav tugev faunaline lõhe, mis näitab mandrite ja ookeanivoolude ajaloolisi ja geograafilisi piiranguid.
• Suur-Ameerika vahetus: lokacinud mandrite vahelised ühendused (näiteks Panamal tekkis maismaasild) võimaldasid liikide rännet ja muutusid maailma faunade koosluse oluliselt.

Mõjutavad tegurid, mida tähele panna

• Liigi bioloogia: suremus, paljunemisstrateegia, toitumisnõuded ja vijõud mõjutavad levikut.
• Ajalisus: mõned protsessid toimusid miljonite aastate jooksul (mandrite liikumine), teised väga kiiresti (inimeste põhjustatud levik viimastel sajanditel).
• Järelmõjud: massilised väljasurnud sündmused, jääperioodid ja kliimamuutused on drastiliselt muutnud levikuid ja jäänud nähtavad tänapäeva liigi-jaotusena.

Inimese roll ja tänapäev

Inimesed on muutnud liigijagust nii tahtlikult (põllu- ja karjakasvatus, kultuurtaimede levitamine) kui ka juhuslikult (looma- ja taimeliikide sattumine laevade, transpordi kaudu). See on toonud kaasa invasiooniliikide leviku, mis võib asustada uusi paiku ja mõnikord välja suruda kohalikke liike. Samuti mõjutab kliimamuutus liigikaitset ja levikuid — paljud liigid nihkuvad pola suunas või kõrgematele kõrgustele, otsides sobivamat kliimat.

Miks see teadmine on tähtis?

Biogeograafia aitab mõista elurikkuse mustreid, kaitsta ohustatud liike, ennustada invasiivsete liikide levikut ja hallata looduskeskkonda. Teades, miks liigid elavad teatud kohtades, saame paremini kavandada kaitsealaid, korreleerida kliimamuutuste mõju ning säilitada maailma bioloogilist mitmekesisust.

Kokkuvõttes: sarnane kliima ei taga sama elu, sest geograafiline ajalugu, levikuvõime, barjäärid ja juhuslikkus mängivad suurt rolli. Biogeograafia ühendab evolutsiooni, ökoloogia ja geograafia, et selgitada, miks elusloodus on paigutunud nii nagu me seda täna näeme.

Ajalugu

Biogeograafia teaduslik teooria tuleneb Alexander von Humboldti (1769-1859), Hewett Cottrell Watsoni (1804-1881), Alphonse de Candolle'i (1806-1893), Alfred Russel Wallace'i (1823-1913), Philip Lutley Sclateri (1829-1913) ja teiste bioloogide ja maadeuurijate töödest.

Wallace uuris 19. sajandi keskel Amazonase basseini ja Malaisia saarestiku taimestiku ja loomastiku levikut. Wallace ja Sclater pidasid biogeograafiat evolutsiooniteooria toetuseks. Peamised leiud, nagu näiteks loomastiku järsk erinevus mõlemal pool Wallace'i joont, on mõistetavad ainult selles valguses. Vastasel juhul oleks biogeograafia valdkond puhtalt kirjeldav.

Nii Darwin (Galapagose saared) kui ka Wallace pöörasid suurt tähelepanu ookeanisaartele kui näidetele evolutsiooni, eriti liigiarengu kohta. See huvi taaselustati Robert MacArthuri ja E. O. Wilsoni 1967. aasta teooriaga "The theory of island biogeography". Nad näitasid, et piirkonna liigirikkust on võimalik ennustada, kui on teada elupaikade pindala, sisserände kiirus ja väljasuremise kiirus.

Samuti mõisteti, et elupaigatükid on pigem nagu saared. Neid saab uurida samade meetoditega. See andis tõuke looduskaitsebioloogia arengule.

Geenianalüüs võimaldab teadlastel testida teooriaid populatsioonide, näiteks saareliikide päritolu ja leviku kohta. See võimaldab bioloogidel testida teooriaid selle kohta, kust liigid pärinevad.

Edward O. Wilson, bioloog ja looduskaitsja, aitas käivitada suure osa selle teema kohta hiljuti tehtud uuringutest.

Küsimused ja vastused

K: Mis on biogeograafia?

K: Kuidas dokumenteerisid loodusuurijad liikide levikut enne Charles Darwinit ja Alfred Russel Wallace'i?

K: Millest kirjutasid Charles Darwin ja Alfred Russel Wallace?

K: Kuidas tekivad uued liigid?

K: Mis võib takistada liigi rändamist uude kohta?

K: Kuidas mõjutab see sarnastes kohtades erinevaid loomi või taimi?

Otsing