Ақпарат

18.5I: Биогеография және түрлердің таралуы - биология

18.5I: Биогеография және түрлердің таралуы - биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Түрлердің биологиялық таралуы тектоникалық плиталардың белгілі бір уақыт аралығындағы қозғалысына негізделген.

үйрену мақсаттары

  • Биогеография мен түрлердің таралуын байланыстырыңыз

Негізгі ұпайлар

  • Биогеография - биологиялық және абиотикалық факторлар әсер ететін геологиялық түрлердің таралуын зерттейтін ғылым.
  • Кейбір түрлер эндемикалық болып табылады және тек белгілі бір аймақта кездеседі, ал басқалары - генералдар және бүкіл әлемде таралған.
  • Құрлықтар ыдырағанға дейін пайда болған түрлер әлем бойынша таралған.
  • Материктер ыдырағаннан кейін пайда болған түрлер планетаның белгілі бір аймақтарында ғана кездеседі.

Негізгі шарттар

  • эндемикалық: белгілі бір аймаққа немесе аймаққа ғана тән; басқа жерлерде кездеспейді
  • генералист: әртүрлі қоршаған орта жағдайларында дами алатын түрлер
  • Пангея: Триас кезеңіне дейінгі жердің барлық құрлықтарын қамтитын және Лавразия мен Гондванаға бөлінген суперконтинент

Түрлердің таралуы

Биогеография – тірі заттардың географиялық таралуын және олардың таралуына әсер ететін абиотикалық факторларды зерттейтін ғылым. Температура және жауын-шашын сияқты абиотикалық факторлар, ең алдымен, ендік пен биіктікке байланысты өзгереді. Бұл абиотикалық факторлардың өзгеруіне байланысты өсімдіктер мен жануарлар қауымдастығының құрамы да өзгереді.

Түрлердің таралу заңдылықтары

Биогеографияны зерттейтін экологтар түрлердің таралу заңдылықтарын зерттейді. Ешбір түр барлық жерде жоқ; мысалы, Венера шыбын аулағышы Солтүстік және Оңтүстік Каролинадағы шағын ауданға тән. Эндемикалық түр - бұл әдетте мөлшері шектеулі белгілі бір географиялық аймақта табиғи түрде кездесетін түр. Басқа түрлер генералистер болып табылады: әртүрлі географиялық аймақтарда өмір сүретін түрлер; мысалы, раконның туған жері - Солтүстік және Орталық Америка.

Түрлердің таралу заңдылықтары биотикалық және абиотикалық факторларға және олардың түр эволюциясы үшін қажет өте ұзақ уақыт кезеңіндегі әсерлеріне негізделгендіктен, биогеографияның алғашқы зерттеулері XVIII ғасырда эволюциялық ойлаудың пайда болуымен тығыз байланысты болды. Өсімдіктер мен жануарлардың ең ерекше жиынтығы миллиондаған жылдар бойы географиялық кедергілермен физикалық түрде бөлінген аймақтарда кездеседі. Биологтар Австралияда, мысалы, өсімдіктер мен жануарлардың 600 000-нан 700 000-ға дейін түрі бар деп есептейді. Тірі өсімдіктер мен сүтқоректілердің шамамен 3/4 бөлігі тек Австралияда кездесетін эндемикалық түрлер болып табылады.

Планетадағы организмдердің географиялық таралуы геологиялық уақыт бойынша тектоникалық плиталардың қозғалысымен бірге эволюциямен жақсы түсіндірілетін заңдылықтарға сәйкес келеді. Пангея суперконтинентінің ыдырауына дейін (шамамен 200 миллион жыл бұрын) дамыған кең топтар бүкіл әлемде таралған. Бөлінгеннен кейін дамыған топтар планетаның бірегей аймақтарында пайда болады, мысалы, суперконтиненттік Лауразиядан және Гондвана суперконтинентінен құралған оңтүстік континенттердің бірегей флорасы мен фаунасы. Австралияда, Африканың оңтүстігінде және Оңтүстік Америкада ақуыздардың болуын өсімдіктер тұқымдасының Гондвана оңтүстігінде ыдырау алдында болуымен жақсы түсіндіреді.


Биогеография

Биогеография - тірі организмдердің географиялық таралуы мен олардың таралуына әсер ететін абиотикалық факторларды зерттейтін ғылым. Температура мен жауын -шашын сияқты абиотикалық факторлар негізінен ендік пен биіктікке байланысты өзгереді. Бұл абиотикалық факторлардың өзгеруіне байланысты өсімдіктер мен жануарлар қауымдастығының құрамы да өзгереді. Мысалы, егер сіз экватордан саяхатқа шығып, солтүстікке қарай жүрсеңіз, өсімдіктер қауымдастығында біртіндеп өзгерістерді байқайсыз. Саяхаттың басында сіз экваторға жақын өсімдіктер қауымдастығына тән кең жапырақты мәңгі жасыл ағаштары бар тропикалық ылғалды ормандарды көресіз. Сіз солтүстікке сапар шегуді жалғастыра отырып, бұл жапырақты мәңгі жасыл өсімдіктер ақырында шашыраңқы ағаштары бар маусымдық құрғақ ормандардың пайда болуын көресіз. Сіз сондай-ақ температура мен ылғалдың өзгеруін байқай бастайсыз. Шамамен 30 градус солтүстікте бұл ормандар жауын-шашынның аз болуымен сипатталатын шөлдерге жол берер еді.

Солтүстікке қарай жылжысаңыз, шөлдердің орнын шабындықтар немесе далалар басып жатқанын көресіз. Ақырында шабындық жерлерді жапырақты қоңыржай ормандар алмастырады. Бұл жапырақты ормандар субарктикада, Арктикалық шеңбердің оңтүстігінде орналасқан бореалды ормандарға жол береді. Ақырында, сіз ең солтүстік ендіктерде орналасқан Арктикалық тундраға жетер едіңіз. Бұл солтүстік саяхат климаттың бірте-бірте өзгеруін және әртүрлі ендіктердегі экожүйелермен байланысты қоршаған орта факторларына бейімделген организмдердің түрлерін көрсетеді. Дегенмен, бір ендікте әртүрлі экожүйелер бар, мысалы, реактивті ағындар, шығанақ ағыны және мұхит ағындары сияқты абиотикалық факторларға байланысты. Егер сіз тауға көтерілетін болсаңыз, өсімдіктерде көретін өзгерістер сіз жоғары ендікке көшкен кездегі өзгерістерге параллель болады.

Биогеографияны зерттейтін экологтар түрлердің таралу заңдылықтарын зерттейді. Бірде-бір түр барлық жерде жоқ, мысалы, Венера шыбын торы Солтүстік және Оңтүстік Каролинадағы шағын аумақта эндемик болып табылады. Эндемикалық түр - бұл тек белгілі бір географиялық аймақта ғана кездесетін, әдетте көлемі шектеулі. Басқа түрлер генералистер болып табылады: әртүрлі географиялық аймақтарда өмір сүретін түрлер, мысалы, ракон Солтүстік және Орталық Американың көпшілігінде туған.

Түрлердің таралу заңдылықтары биотикалық және абиотикалық факторларға және олардың түр эволюциясы үшін қажетті өте ұзақ уақыт кезеңіндегі әсерлеріне негізделген, сондықтан биогеографияның ерте зерттеулері XVIII ғасырдағы эволюциялық ойлаудың пайда болуымен тығыз байланысты болды. Өсімдіктер мен жануарлардың ең ерекше жиынтығы миллиондаған жылдар бойы географиялық кедергілермен физикалық түрде бөлінген аймақтарда кездеседі. Биологтар Австралияда, мысалы, өсімдіктер мен жануарлардың 600 000-нан 700 000-ға дейін түрі бар деп есептейді. Тірі өсімдіктер мен сүтқоректілердің шамамен 3/4 бөлігі тек Австралияда кездесетін эндемикалық түрлер болып табылады (1-сурет).

Сурет 1. Австралияда көптеген эндемикалық түрлер мекендейді. Кенгурулар тұқымдасының орташа бойлы мүшесі (а) валлаби (Wallabia bicolor), қалталы сүтқоректілер немесе қалталы жануарлар. (B) echidna (Tachyglossus aculeatus)-жұмыртқалайтын сүтқоректілер. (а кредиті: Деррик Кутзе жұмысының модификациясы кредит b: Аллан Уиттомның жұмысының модификациясы)

Кейде экологтар түрлердің қай жерде екенін анықтау арқылы түрлердің таралуының бірегей үлгілерін ашады емес табылды. Мысалы, Гавайиде бауырымен жорғалаушылардың немесе қосмекенділердің туған жері жоқ және тек бір ғана жер бетіндегі сүтқоректілер бар. Жаңа Гвинеяның көпшілігінде, мысалы, плацента сүтқоректілері жоқ.

Оқуға сілтеме

Жаңа Оңтүстік Уэльсте, Австралияда табиғи мекендеу ортасында суға шомылып жатқанын көру үшін осы бейнені қараңыз.

Сурет 2. Федералды түрде жойылып кету қаупі төнген орман гардениясы - ерекше гүлдері бар кішкентай ағаш. Ол Гавай аралдарының бесеуінде ғана бірнеше жеке үлгілерден тұратын шағын популяцияларда кездеседі. (несие: Орман және Ким Старр)

Өсімдіктер эндемикалық немесе генералист болуы мүмкін: эндемикалық өсімдіктер тек Жердің белгілі бір аймақтарында, ал генералдар көптеген аймақтарда кездеседі. Австралия, Гавайи және Мадагаскар сияқты оқшауланған жер массивтерінде жиі эндемикалық өсімдік түрлері көп. Бұл өсімдіктердің кейбіреулері адамның әрекетіне байланысты жойылып кету қаупі бар. Орман гардениясы (Гардения бригами), мысалы, Гавайиде эндемикалық, шамамен 15-20 ағаш бар деп есептеледі (2 -сурет).


Түрлердің таралуы

Биогеографияны зерттейтін экологтар түрлердің таралу заңдылықтарын зерттейді. Ешқандай түр жоқ, мысалы, Венера ұшатын жолағы Солтүстік және Оңтүстік Каролинадағы шағын аймаққа тән. Ан эндемикалық түр - бұл әдетте мөлшері шектеулі белгілі бір географиялық аймақта табиғи түрде кездесетін түр. Басқа түрлер генералистер: географиялық кеңістікте өмір сүретін түрлер, мысалы, ракон, Солтүстік және Орталық Американың көп бөлігінде таралған.

Түрлердің таралу заңдылықтары биотикалық және абиотикалық факторларға және олардың түр эволюциясы үшін қажетті өте ұзақ уақыт кезеңіндегі әсерлеріне негізделген, сондықтан биогеографияның ерте зерттеулері XVIII ғасырдағы эволюциялық ойлаудың пайда болуымен тығыз байланысты болды. Өсімдіктер мен жануарлардың ең ерекше жиынтықтарының кейбірі географиялық кедергілер арқылы миллиондаған жылдар бойы физикалық тұрғыдан бөлінген аймақтарда кездеседі. Биологтардың бағалауы бойынша, Австралияда, мысалы, өсімдіктер мен жануарлардың 600-700 мың түрі бар. Өсімдіктер мен сүтқоректілердің шамамен 3/4 бөлігі Австралияда ғана кездесетін эндемикалық түрлер болып табылады (1 -сурет).

Сурет 1. Австралия көптеген эндемикалық түрлердің мекені болып табылады. Кенгурулар тұқымдасының орташа бойлы мүшесі (а) валлаби (Wallabia bicolor), қалталы сүтқоректілер немесе қалталы жануарлар. (B) echidna (Tachyglossus aculeatus)-жұмыртқалайтын сүтқоректілер. (несие а: Деррик Коэтзидің жұмысын өзгерту кредиті b: Аллан Уиттоманың жұмысын өзгерту)

Кейде экологтар түрлердің қайда орналасқанын анықтау арқылы түрлердің таралуының бірегей заңдылықтарын ашады емес табылды. Мысалы, Гавайиде бауырымен жорғалаушылардың немесе қосмекенділердің туған жері жоқ, ал құрлықта сүтқоректілердің біреуі ғана бар. Жаңа Гвинеяның көпшілігінде, мысалы, плацента сүтқоректілері жоқ.

Жаңа Оңтүстік Уэльсте, Австралияда табиғи мекендеу ортасында суға шомылып жатқанын көру үшін осы бейнені қараңыз. Назар аударыңыз, бұл бейнеде баяндау жоқ.

Өсімдіктер эндемикалық немесе генералист болуы мүмкін: эндемикалық өсімдіктер тек Жердің белгілі бір аймақтарында, ал генералдар көптеген аймақтарда кездеседі. Аустралия, Гавайи және Мадагаскар сияқты оқшауланған жер массаларында өсімдіктердің эндемикалық түрлері көп кездеседі. Бұл өсімдіктердің кейбіреулері адамның әрекетіне байланысты жойылып кету қаупі бар. Орман гардениясы (Гардения бригами), мысалы, Гавайиде эндемикалық, шамамен 15-20 ағаш бар деп есептеледі.


Биогеография және эволюция

Шындық, сіз күткендей, түрлердің биогеографиялық таралуы эволюцияны қолдайды. Түрлер көбінесе белгілі бір ерекшеліктермен бір -бірімен генетикалық байланыстарына байланысты бүкіл әлем бойынша таралған. Мысалы, ақсүйектер миллиондаған жылдар бойы басқа құрлықтардан оқшауланған Австралияда ғана кездеседі, ал плацента сүтқоректілер (адамдар әкелгендерді есептемегенде) Австралияда өте сирек кездеседі. Егер марсупиалдар дүние жүзінде біркелкі таралса, мұны табиғи эволюциялық процестің жемісі деп түсіндіру қиын болар еді.

Австралияда тұратын бірнеше плацентарлы сүтқоректілер - бұл тышқан кеміргіштері, жарқанаттар, итбалықтар және теңіз арыстандары, дюгонгтар, киттер және дельфиндер. Жарқанаттар шамамен 50 миллион жыл бұрын ұшып келген, теңіз сүтқоректілері жүзе алады, ал тышқандар кеміргіштерінің көпшілігі («жаңа эндемиктер» деп аталатын тышқандар мен егеуқұйрықтар) адам колонизаторларымен 50 000 жыл мен 200 жыл бұрын келген. Тышқандар мен егеуқұйрықтардың бір тобы («ескі эндемиктер» деп аталады) шамамен 4 миллион жыл бұрын Австралияның қазба қалдықтарында кездеседі. Муриндер біздің планетамызда кең таралған сүтқоректілердің бірі болып табылады және мұхиттық дисперсияда («рафтинг оқиғалары» деп аталады) жақсы танылған.


Ауыл биогеографиясы

Чейз Д. Менденхолл,. Пол Р.Эрлих, Биоалуантүрлілік энциклопедиясында (Екінші басылым), 2013 ж

Түрлердің байлығы мен әртүрлілігі

Биогеография биологиялық әртүрлілікті өлшеуге, салыстыруға және салыстыруға болатын бірліктерге жіктеуге және реттеуге негізделеді. Биологтар биогеографияның мағынасын беру үшін табиғи әлемді санаттарға бөліп, реттейді. Түр ұғымы биоәртүрлілікті және биогеографияны сипаттайтын ең көне, ең танымал және ең көп талқыланатын биологиялық бірлік болып табылады. Аристотельден бастап орта ғасырларға, ағартушылыққа және қазіргі уақытқа дейін түр ұғымы сансыз өзгерістерге ұшырады (Wilkins, 2009). Шын мәнінде, дәл ұсынылған таксономиялық, репродуктивті немесе генетикалық анықтамаларға қарсы шығуды жалғастыратын организмдер мен популяциялар санының өсуіне байланысты нақты әмбебап анықтама ешқашан болмайды. «Түрлік проблема» кейбіреулерді әлі де ынталандырады, бірақ ақыр соңында-биологияның көптеген салаларында таксондық таксон жағдайында адамдардың түсінігі үшін анықтамаларды сәйкестендіреді және мағынасы болған кезде түрлерді немесе басқа таксономиялық бірліктерді қолданады (Эрлих, 1997) Келт пен Браун, 2000). Өкінішке орай, бұл негізінен қате түсіндірілді, бұл биологиялық әртүрлілік пен түрліліктің эквиваленті деген қате пікірге әкелді. Бұл сәтсіздік «биологиядағы ең үлкен қателік» ретінде сипатталды және биоәртүрлілік пен биогеографияның жай-күйін нақты түсінуге кедергі келтірді (Вудвелл, 2010).

Түрдің тұжырымдамасындағы жасанды қиындықтарға қарамастан, биогеографияны түр ретінде бірлік ретінде қолдану экологтардың тиімділігіне байланысты жүгінетін бірінші құрал болып табылады - түрлерді санау популяцияларды анықтауға және есептеуге немесе өзара әрекеттесу тораптарын біріктіруге қарағанда әлдеқайда жылдам және оңай. Түр концепциясы биоәртүрліліктің адам әсеріне жауаптарын салыстыруға қызығушылық танытатын ауылдық биогеографтар үшін әсіресе пайдалы бірлік болып табылады. Бірінші өлшем - әдетте түрлердің байлығы немесе белгілі бір аймақтағы әр түрдің саны, содан кейін түрдің әртүрлілігінің индексі пайда болады, ол аймақтағы түрлер мен олардың көптігін қамтиды. Түрлердің байлығы мен әртүрлілігі бірінші кезекте ауылдық биогеографияда қолданылады, бірақ, ең дұрысы, ауылдық биогеография функцияны анықтайтын экожүйе компоненттерін пайдалана отырып, биоәртүрлілікті өлшейді.


Биогеографияны зерттейтін экологтар түрлердің таралу заңдылықтарын зерттейді. Ешқандай түр жоқ, мысалы, Венера ұшатын жолағы Солтүстік және Оңтүстік Каролинадағы шағын аймаққа тән. Эндемикалық түр - бұл әдетте мөлшері шектеулі белгілі бір географиялық аймақта табиғи түрде кездесетін түр. Басқа түрлер генералистер: географиялық кеңістікте өмір сүретін түрлер, мысалы, ракон, Солтүстік және Орталық Американың көп бөлігінде таралған.

Түрлердің таралу заңдылықтары биотикалық және абиотикалық факторларға және олардың әсеріне түр эволюциясы үшін қажет өте ұзақ уақытқа негізделгендіктен, биогеографияның алғашқы зерттеулері XVIII ғасырда эволюциялық ойлаудың пайда болуымен тығыз байланысты болды. Өсімдіктер мен жануарлардың ең ерекше жиынтығы миллиондаған жылдар бойы географиялық кедергілермен физикалық түрде бөлінген аймақтарда кездеседі. Биологтардың бағалауы бойынша, Австралияда, мысалы, өсімдіктер мен жануарлардың 600-700 мың түрі бар. Өсімдіктер мен сүтқоректілердің шамамен 3/4 бөлігі Австралияда ғана кездесетін эндемикалық түрлер.


Теңіз биогеографиясы дегеніміз не?

Теңіз биогеографиясының негізгі компоненті мен mdasha тіршілік ортасының экожүйелік картасын құру күрделі процесс. Бұл екі минуттық бейнеден оның қалай жұмыс істейтінін біліңіз. Көбірек білу үшін.

Бентикалық тіршілік ортасын картаға түсіру, су қоймасының түбінде не болып жатқанын зерттеу және қоршаған орта мен онда тұратын организмдер арасындағы байланысты бағалау арқылы биогеографтар теңіз ресурстарын қорғауға және сақтауға пайдалы ақпарат береді.

Теңіз биогеографтары теңіз жануарларын, өсімдіктері мен тіршілік ортасын зерттеуге көмектесу үшін географиялық ақпараттық жүйелерді немесе ГАЖ -ды жиі қолданады. Ғалымдар мен ГАЖ мамандары тірі теңіз ресурстарының таралуы мен экологиясын және олардың адамдар қауымдастығымен байланысын сипаттайтын картаға негізделген деректерді әзірлейді. Штаттық және федералды жоспарлаушылар бұл құралдар мен ақпаратты аквакультура алаңдары мен баламалы энергетикалық қондырғыларды орналастыру үшін, балық шаруашылығы мен маржан уылдырық шашатын аймақтарды қорғау үшін қолдана алады. Биогеографтардың ақпараты жоспарлаушыларға қоршаған ортаға әсер етуі мүмкін немесе әсер етпеуі мүмкін жаңа даму сияқты ықтимал сценарийлерді қарастыруға мүмкіндік береді.

NOAA Ұлттық жағалаудағы мұхит ғылымы орталықтары болашақ тенденцияларды болжау үшін теңіз өсімдіктері мен жануарларының таралуы мен экологиясы бойынша зерттеулер жүргізеді. Сауалнамалар, карталар және есептер сияқты құралдар экожүйе жағдайын бағалау, қоршаған ортадағы өзгерістерді болжау және адамдардың әлеуметтік және экономикалық қажеттіліктерін қалай қанағаттандыруға болатынын бағалау үшін нақты ақпаратты береді.


Параметрлік биогеография: процестерді, үлгілерді және уақытты біріктіру

Биогеографиядағы уақыттың рөлі «молекулярлық сағат» түсінігінің енгізілуімен маңыздырақ болды. ДНҚ-өзгерістердің (мутациялардың) басым көпшілігі фитнес тұрғысынан бейтарап, сондықтан уақыт өте келе жинақталуға бейім. Егер қазба жазбалары сияқты тәуелсіз ақпаратпен калибрленген болса, екі организм арасындағы молекулалық алшақтық олардың дивергенция уақытын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін (Кокс және Мур 2010). Көптеген соңғы молекулярлық зерттеулер бұл корреляцияны дисперстік және викарианттық түсініктемелерді ажырату үшін қолданды және дисперстің таралу үлгілерін қалыптастыруда дәстүрлі түрде қабылданғаннан гөрі үлкен рөлі болғанын көрсету үшін қолданылды (Renner 2004 Sanmartín және Ronquist 2004 Cook және Crisp 2005 de Queiroz 2005). Биогеографияға бұл молекулалық көзқарасты кейбір биогеографтар (Heads 2005) молекулалық сағатпен байланысты қателіктерге байланысты сынға алды: жылдамдық тұрақтылығы туралы болжамдарды бұзды, қазба жазбаларының толық еместігі, алыстағы таксондардан молекулалық сағаттарды қолдану, тағайындаудағы қиындықтар. филогенездегі белгілі бір топқа жататын қазба (мысалы, «сабақ» немесе «тәж» түйіні) және т.б.. Осы сындардың көпшілігі азырақ өзекті бола бастады, дегенмен, филогенетикалық танысу әдістерінің молекулярлық сағат туралы болжамды босаңсытуға мүмкіндік беретін соңғы жаңалықтарымен, яғни, тұқымдардың біркелкі еместігіне рұқсат беру (мысалы, Драммонд пен Рамбо 2007) немесе ықтималдық тәсілдерді қолдану арқылы қазба калибрлеудегі белгісіздікті қосу (Ho 2007).

Соңғы жылдары биогеографияда уақыт өлшемін қорытындыға енгізу үшін және парсимондық тәсілдің негізгі әлсіздігі ретінде қабылданған нәрсеге жауап ретінде жаңа параметрлік статистикалық тәсілдер әзірленді (Ree and Sanmartín 2009 Sanmartín 2010). Бұл әдістер «модельге негізделген» немесе «параметрлік» деп аталады, себебі олар диапазонның эволюциясының статистикалық модельдеріне негізделген, олардың параметрлері («айнымалылар») дисперсия, диапазонды кеңейту немесе жойылу сияқты биогеографиялық процестер болып табылады. Диапазон эволюциясы — яғни географиялық диапазонның атадан ұрпаққа өзгеруі — ықтималдық «Марков тізбегі» моделіне сәйкес филогенетикалық ағаштың бұтақтары бойымен өзгеретін стохастикалық процесс ретінде модельденеді. Марков тізбегі моделінің негізінде бір күйден екінші күйге ауысудың лездік жылдамдығын анықтайтын «өтпелі ықтималдықтардың матрицасы» (4а-сурет) бар. Биогеографиялық модельдерде Марков процесінің күйлері - бұл топтың таралу диапазонын құрайтын дискретті географиялық аймақтардың жиынтығы (4а, А, В және АВ), ал модельдің параметрлері географиялық жағдайды өзгертетін биогеографиялық процестер болып табылады. ареалдың қысқаруы (жою, жойылу, ЕA) немесе ауқымды кеңейту (DAB, 4а-сурет). Бұл модель кладогенезден кейінгі уақытты көрсететін филогенездің тарамдары бойымен дамуға мүмкіндік бере отырып (4б -сурет), биогеографиялық процестердің пайда болу жылдамдығын (ықтималдығын) бағалай аламыз (DAB, DБА, ЕA, ЕB) және әрбір кладогенетикалық оқиғада ең ықтимал тектік диапазондарды шығарыңыз (Cурет 4c Sanmartín 2010).

Ратиттердің биогеографиялық тарихын параметрлік, уақыт бойынша қайта құру. а Диапазон эволюциясы уақыт функциясы ретінде атадан ұрпаққа дейін филогенездің тармақтары бойымен дамитын стохастикалық процесс («Марков тізбегі») ретінде модельденеді. Марков процесі өтпелі ықтималдылық матрицасымен басқарылады (а) географиялық мемлекеттер арасындағы өзгеру жылдамдығын (мұнда А, В және АВ географиялық диапазондары) анықтайды және параметрлері диапазонның кеңеюі сияқты биогеографиялық процестер болып табылады (DAB) және аумаққа байланысты жойылу (ЕA). Бұл модельді ескере отырып (а) және тектік дивергенция уақытының молекулалық бағалары бар уақыт бойынша калибрленген филогения (б, Перейра мен Бейкер 2006 бейімделген), топтың кеңістіктік-уақыттық эволюциясын қалпына келтіруге болады (c)) дисперсиялық – жойылу – кладогенез (Ree et al. 2005) сияқты параметрлік биогеографиялық әдісті қолдану арқылы. параметрлік қайта құру (c)) әрбір кладогенетикалық оқиғадағы ең ықтимал тұқым қуалау сценарийін көрсетеді, яғни ата-баба ареалы түрлену кезінде екі ұрпақ арасында қалай бөлінгенін көрсетеді, мысалы, «NZ/Gondwana» Жаңа Зеландиядағы әртараптандыруды көрсетеді, бұл аймақ әлі Шығыс Гондвананың бөлігі болған кезде ( AFR, NZ, SAM, AUS және NG арқылы жасалған), ал «NZ/AUS-NG» NZ және Австралия-Жаңа Гвинея арасындағы викариатты көрсетеді. 1 -суреттегідей қысқартулар

Бұрынғы әдістермен салыстырғанда, бұл әдістер бірнеше артықшылықтарды ұсынады (Sanmartín 2010). Ең айқын нәрсе-оқиғалардың жиілігін (жылдамдығын) деректерге сүйене отырып бағалауға болады, апиори шартты критерийлерді қолдана отырып, оқиғаға негізделген биогеографиялық әдістер сияқты. Сонымен қатар қосымша артықшылықтар бар:

Парсимондылық сияқты «ең аз өзгеріс» реконструкциясын ғана қарастырудың орнына, параметрлік әдістер мүмкін болатын ата -баба аймағын деректерді түсіндірудің «ықтималдығы» тұрғысынан бағалай алады. Сондықтан олар филогенездегі ата -баба диапазондарын қалпына келтірудегі белгісіздікті интеграциялауда жақсы («картографиялық белгісіздік»). Сонымен қатар, байесиялық параметрлік тәсілдер әр мүмкін болатын ағаш топологиясы мен тармақ ұзындығының комбинациясы бойынша параметрлерді бағалай алады, сондықтан олар филогенетикалық тұжырыммен байланысты белгісіздікке жауап береді («филогенетикалық белгісіздік»).

Параметрлік әдістер балама биогеографиялық гипотезаларды немесе сценарийлерді салыстыру үшін сәйкес статистикалық әдісті ұсынады. Әр сценарий әр түрлі параметрлік модельдер тұрғысынан тұжырымдалған, оларды деректерге қаншалықты сәйкес келетініне қарай салыстыруға болады. Әрбір баламалы модельдің параметрлері биогеографиялық процестер болғандықтан, биогеографиялық заңдылықтарды ең жақсы түсіндіретін процестерді «ең жақсы сәйкес келетін» модельді анықтау арқылы анықтауға болады, мысалы, ықтималдыққа негізделген статистикалық сынақтарды қолдану арқылы. Бұл оқиғаға негізделген биогеографияда кездейсоқ ауыстыру сынақтарын қолданудан айырмашылығы бар, онда байқалған заңдылықтарды кездейсоқ күткендермен ғана салыстыруға болады (3d-сурет).

Параметрлік әдістердің ең маңызды артықшылығы - олардың филогенездегі бұтақтардың ұзындығымен бейнеленетін кладогенез кезінен бастап немесе уақыт арасындағы эволюциялық алшақтықты биогеографиялық қорытынды бағалауға біріктіру қабілеті (4б -сурет). Мысалы, 4в-суретте Жаңа Зеландиядағы алып моалардың басқа ратиттерден ерте бор дәуірінде, Жаңа Зеландия әлі Гондвананың бір бөлігі болған кезде алшақтап кеткені көрсетілген. Керісінше, кивилер мен африкалық түйеқұстар (Струтио) Африка мен Жаңа Зеландия Антарктида мен Австралиядан ажырай бастаған кезде, соңғы шыққан (Бор боры). Бұл ұшпайтын құстар болғандықтан, олардың ата -бабалары ұшып кетуі мүмкін деген қызығушылық тудырады және оңтүстік құрлықтар мұхиттармен оқшауланған соң, жаңа аралдық ортаға бейімделу мүмкіндігін жоғалтады.

Параметрлік әдістер әлі қалыптасу кезеңінде және тек бірнеше тәсілдер әзірленген (шолу үшін Ree және Sanmartín 2009 Sanmartín 2010 қараңыз). Ең танымал Ричард Ри мен оның әріптестері әзірлеген дисперсиялық -жойылу -кладогенез (DEC) ықтималдылық моделі (Ри және басқалар. 2005 Ри мен Смит 2008). Бұл диапазонның кеңеюі (таралуы) мен жиырылуының (жойылуының) максималды ықтималдығы бойынша бағалауға мүмкіндік береді және кладогенетикалық оқиғалар кезінде диапазонды тұқым қуалау сценарийлерін терминалдың таралуымен уақыт бойынша калибрленген филогенезден анықтауға мүмкіндік береді (Ри мен Смит 2008). Екінші әдіс - Санмартин және т.б. әзірлеген Байес аралдарының биогеографиясы (BIB) моделі. (2008), ол бірнеше таралған топтардың филогенетикалық және таралу деректерінен аудандардың өткізу қабілеттілігін және аралдар арасындағы дисперсия жылдамдығын бағалау үшін Байсиандық тұжырымды қолданады. Ол жалпы биогеографиялық заңдылықтарды жас ерекшеліктеріне, эволюциялық жылдамдыққа және тұқымдар бойынша таралу мүмкіндігіне сәйкес келетін Байес әдісін қолдану арқылы шығаруға болады (Sanmartín 2010). Бұл тәсіл жақында Африкадағы экологиялық және географиялық оқшауланған аймақтар арасындағы биотикалық алмасу жылдамдығын анықтау үшін континенттік биогеографияда қолданылды (Sanmartín et al. 2010).

Оқиғаға негізделген әдістер сияқты, параметрлік әдістер белгілі бір биогеографиялық модельге тәуелділігі үшін сынға алынды, бұл шектеу ретінде қарастырылады. Алайда биогеографиялық модельдер деректерге шектеулер ретінде емес, деректерді түсіндіруге арналған балама гипотезалар ретінде жақсы қарастырылады (Sanmartín et al. 2008). Неғұрлым маңызды шектеу - биогеографиялық модельдердің күрделілігін әдістің қорытынды күшімен қалай теңестіру (Ри және Санмартин 2009). Бағалауға болатын мүмкін диапазондар мен параметрлердің саны аудандардың санына қарай артады (4а -сурет), сондықтан модель туралы мұқият ойластырған жөн, яғни өтпелі ықтималдық матрицасында параметрлер неғұрлым көп болса, әр параметрді бағалау үшін деректер аз болады. . Параметрлік тәсілдің бір артықшылығы - параметрлік матрицаның көлемін кішірейту үшін балама дәлелдеу көздерін қолдануға болады. Мысалы, биологиялық негізсіздігі негізінде белгілі бір ата-бабалардың таралу аймағына тыйым салуға болады, мысалы, географиялық жағынан іргелес емес аймақтар. Басқа мүмкіндік - географиялық мемлекеттер арасындағы белгілі бір ауысуларға жол бермеу. Парсимонияға негізделген әдістерге қарағанда параметрлік тәсілдердің артықшылығы олардың биогеографиялық модельді ақпараттандыру үшін ағаш топологиясы мен таралу таралымдарынан басқа сыртқы дәлелдерге мүмкіндік беруінде. Мұны өтпелі матрицаға жаңа параметрлерді қосу арқылы немесе географиялық қашықтық, құрлық байланыстарының болуы немесе жел мен мұхит ағындарының күші сияқты абиотикалық факторларға сәйкес жаһандық дисперсия немесе жойылу жылдамдығын масштабтау арқылы жасауға болады (Buerki және т.б. 2011). Мысалы, Канар аралдары сияқты аралдық жүйелерде тізбектегі іргелес емес аралдар арасындағы дисперсия жылдамдығын нөлге теңестіру арқылы аралдар тізбегіне еру үшін дисперсияны шектеу қажет болуы мүмкін (Sanmartín et al. 2008). Бұл шектеулердің биологиялық тұрғыдан шынайы болуы немесе болмауы әрбір нақты сценарийге байланысты.

Ақырында, параметрлік көзқарастың қазіргі шектеуі - бұл диапазонның диверсификациясымен диапазонның эволюциясы жоқ деп есептейді. Параметрлік әдістерде диапазон эволюциясы филогенетикалық ағаш бұтақтары бойымен дамитын процесс ретінде модельденеді, бірақ биогеографиялық модель ағаштың өсуін, бұтақтардың ұзындығын және топологиясын анықтайтын туылу -жойылу стохастикалық процесіне әсер етпейді (Ри және Санмартин 2009 ж. ). Дегенмен, кейбір зерттеулер жаңа аймақтарға таралу әртараптандыру жылдамдығының артуына әкелуі мүмкін екенін көрсетті (мысалы, Moore and Donoghue 2007), бұл кладогенездің жылдамдығы мен биогеографиялық эволюция арасында байланыс бар екенін көрсетеді. Голдберг және т.б. (2011) жақында Ree et al. DEC моделін кеңейтті. спецификация мен жойылу параметрлері ата-бабалардың географиялық диапазондарының мөлшеріне тәуелді болатын диапазонға тәуелді әртараптандыруды енгізу үшін, кең таралған ата-тегі аллопатикалық спецификацияның жоғары жылдамдығына және бір аймаққа тән ата-баба тұқымына қарағанда жойылу жылдамдығының төмен болуына әкеледі. . Бұл әдістер үлкен үміт береді, бірақ ең қарапайым екі аймақтық модельдер де параметрге бай (Голдберг және т.б. 2011), ал күрделі аймақтық модельдердің инерциалдық күші әлі де тексерілуде.


Құстардың биогеографиясы

Құстардың түрлерін ажыратудың бірнеше әдістері бар, олардың ең көп тарағаны морфология. Тұмсықтар, аяқтардағы қабыршақтар, жақ бұлшықеттері, сиринкс, қауырсын жолдары, т.б. барлығы белгілі бір дәрежеде жұмыс істейді. Физиологиялық аспектілер қан сарысуындағы ақуыздар, гемоглобин және өт тұздарының барлығы таксономиялық белгілер ретінде қолданылған. Мінез-құлық белгілері кейде қолданылады: секіру және жүру, шаңға шомылу, ұя салу, ән, т.б.. Бұл байқалатын сипаттамалардың көпшілігі бізге жақсы қызмет етті, бірақ ДНҚ гибридизациясы - ең дәл әдіс. Себептердің бірі морфологиялық немесе мінез-құлық сипаттамалары бар, біз Класс Aves бойынша бірдей сипаттамаларды пайдалана алмаймыз. Мысалы, торлы аяқтар жыртқыштарды үйректерден ажыратады, бірақ бұл әнші құстарға қатысы жоқ. Таксономия - бұл организмдерді ұқсастықтары бойынша атау туралы ғылым, бірақ ұқсастық мөлшері генеалогиялық жақындықты автоматты түрде көрсетпейді. Пингвиндер мен Аукстер ұқсас көрінеді, бірақ олар бір -бірімен өте тығыз байланысты, өйткені олар эволюциялық конвергенцияға байланысты ұқсас, яғни олар бір -біріне ұқсас болғандықтан емес, ұқсас тіршілік ортасында ұқсас нәрселерді жасайды.

ДНҚ гибридизациясы пайдалы, себебі ол құстардың барлық класына қолданылады және объективті, өлшенетін және түсіндіруге жатпайды. Қос тізбекті ДНҚ қыздыру арқылы бөлінетін нуклеотидтер тізбегі бар екі тізбектен тұрады. Жалғыздан екі жалғыз жіп болса түрлері рекомбинацияланады, олар сәйкес келетін жұп санына байланысты әр түрлі күштерде қайта ассоциацияланады. Тағы да олар жылыту арқылы бөлінеді. ДНҚ жіптерінің осы гибридті жұптарын бөлу үшін неғұрлым көп жылу қажет болса, соғұрлым көп базалық жұптар сәйкес келеді және түрлер соғұрлым тығыз байланысты. Жалпы ереже бойынша, бір түрдегі ДНҚ-ның диссоциациялану температурасынан төмен әрбір 1 градус С температурасы үшін нуклеотидтер тізбегі арасында 1% айырмашылық болады. Ереже бойынша, құстардың бір түрінің әр түрлі түрлері диссоциациялану температурасын 4 градусқа төмен және 4% айырмашылықты көрсетеді. Бір отбасының әр түрлі тұқымдары шамамен 11%, бір ретті әр түрлі тұқымдастар 11-20%, әр түрлі отрядты құстар шамамен 25%.

Бұл бүгінгі күнге дейін құстардың 3000-нан астам түріне, негізінен, Сибли мен Алквист (сонымен қатар Сибли және Монро) бойынша жасалды. (Атыларды қараңыз). Нәтижесінде құстар топтарының қарым-қатынасында көптеген өзгерістер болды.

Құстар жер бетінде және кез келген ортада кездеседі. Космополиттік (дүниежүзілік таралуы) бар кейбір топтар бар: жағадағы құстар, суда жүзетін құстар, қарлығаштар, қарғалар, қарақұйрықтар мен қарғалар. Бірақ құстардың ұшуға және оңай таралуға қабілеттілігіне қарамастан, олар қызығушылықпен сынып ретінде шектеулі. Мысалы, Англия мен Жапонияның орнитофауналары Африка мен Мадагаскарға қарағанда неге ұқсас? Неліктен SA-да колибрилердің 300-ден астам түрі бар, ал Африкада жоқ? НА күркетауық басқа жерде неге болмайды? Атитлан Гребе Гватемаладағы Атитлан көлінде кездеседі, тек Көртландтың өркеші Мичиганның солтүстігінде ғана кездеседі, ал Ипсвич торғайы тек Сабл аралында, Жаңа Шотландияда кездеседі. In the New World there are 63 wren species in the Old World only one. In the Old World there are 75 species of larks in the New World only one. The explanation comes from evolution, ecology, and geology.

The vast majority of birds live on only 29% of the earth’s surface – the land. Only about 290 species of birds are mainly marine. On the land there is a diversity of habitats, terrain, vegetation, and weather. The poles are very extreme habitats where birds are rarely seen. In general, there are more species at latitudes closer to the equator.

Different continental land masses contain different avifaunas divided by geographical features. For example, in Asia no parrots live north of the Himalayan Mountains, but they are common south of them. The sharpest change between North and South American avifaunas is at the northernmost limit of the tropics in Mexico. African and Asian avifauna are separated more by the Sahara desert than by the Mediterranean Sea.

Wallace, in 1876, proposed 6 major zoogeographical regions to explain the distribution of faunal groups. The Palearctic region is the largest and probably is the origin of all birds. It includes Europe, Africa north of the Sahara, and all of Asia except its southern extensions. It is relatively poor in bird variety due to its cold climate. The great majority of birds are migratory and many are insectivorous. There are 1064 species, 55% passerines. One family, Prunellidae, the hedge sparrows, is endemic . This region and the next, the Nearctic, are together called the Holarctic and share four endemic groups: Gaviidae, Tetraoninae, Alcidae, and Bombycillidae.

The Nearctic region or realm includes North America north of the tropics and Greenland. It has 750 breeding species and is relatively poor in avian variety. The Wrentit (Timaliinae) is endemic.

The Neotropical region includes SA. Central America, and the West Indies. About 70% of the land mass id low, wet, and tropical. There is very little temperate or desert area. Richest avifauna of the world. Over 2780 species breed here. 31 families are endemic- over twice that of any other region: мысалы. rheas, tinamous, currasows, toucans.

The Afrotropical region is composed of Africa south of the Sahara, southern Arabia, and Madagascar. Africa receives only about half as much rain as SA, so grasslands and deserts compose a much larger portion of the area. There are about 1556 breeding species and 6 endemic families. Some endemic groups are: ostriches, sunbirds, secretary birds, guineafowl, and mousebirds.

The Indomalayan realm includes India, Burma, Indo-China, Malaya, Sumatra, Java, Borneo, and the Phillipines. The Himalayas form a barrier between the Palearctic and Oriental regions. Climate is tropical to subtropical. About 961 breeding species one endemic family – Irenidae – the leafbirds and fairy bluebirds. Also characteristic are Phasianidae, pittas, babblers, and flowerpeckers.

The Australasian region The Australasian realm is a biogeographic realm that is coincident, but not synonymous (by some definitions), with the geographical region of Australasia. The realm includes Australia, the island of New Guinea (including Papua New Guinea and the Indonesian province of Papua), and the eastern part of the Indonesian archipelago, including the island of Sulawesi, the Moluccan islands (the Indonesian provinces of Maluku and North Maluku) and islands of Lombok, Sumbawa, Sumba, Flores, and Timor, often known as the Lesser Sundas.906 species breed there (531 in Australia) and there are 13 endemic families – emus, cassowaries, kiwis, kagu, cockatoos, birds-of-paradise, and honey-eaters, мысалы. (Australia is 70% desert and scrub and in this 70% there are only 17 species!).

The continents were one large land mass until about 200 million years ago when continental drift began to separate them. By the time birds evolved about 150-160 million years ago, they were separated. And as the world’s climate and geography changed, birds evolved into different habitats. Some new species arose and others disappeared (a species lasted about 25,000 years). Speciation in birds, like other animals, is primarily due to geographic isolation.

How do they get separated? Birds disperse due to normal migration and population pressure. Some find new habitats (maybe get lost) and if the habitat is suitable, become different genetic strains than their parents – a new species.

Lots of “accidental” colonizations have occurred. Мысалы, in January of 1937 a flock of Fieldfares was blown of course by a storm from Northern Europe to Greenland and are now established there.

The chances of a small bird colonizing a distant, isolated area are small, but given a long enough time, a lot of colonizations can occur. 15 species of birds invaded Hawaii since it arose from volcanic action 5 million years ago – this is about 1 colonization/333,333 years!

The Galapagos Islands arose 600 miles off the coast of Ecuador and have dozens of endemic bird species – mockingbird, flightless cormorant, owl, and Penguin. There are also 2 endemic mammals, and 5 species of reptiles. But certainly the most famous organisms are Darwin’s Finches. In 1835, Darwin discovered the finches on these volcanic islands that were never in contact with the mainland. The finches, as well as the other birds and animals, are similar to those on the mainland, but still are different. In addition, there are variations from island to island. There are 13 species of finches on the islands plus one additional species on Cocos Island to the northwest. Up to 10 species of finches occur on one island.

Among the ground finches, four species live together on most of the islands three eat seeds and differ in bill sizes, adapted to different size seeds. The fourth lives on prickly pear cactus and has a longer and more pointed beak. The other two ground finch species live on outlying islands one is large beaked and one is small. Of the tree finches, one is mainly vegetarian, the beak slightly modified to eat buds and fruits. Three other species are similar in habits, differing in body and bill size. A fifth tree finch eats insects in mangrove swamps. The sixth, the woodpecker/cactus finch – uses a tool- Darwin never observed this. The close resemblance among Darwin’s finches in plumage, calls, nests, eggs, and display suggests that they have not yet had time to diverge for from one another. The biggest difference is in their beaks. On most of the island, three species of ground finches are found – small, medium, and large, feeding on small, medium, and large seeds. On the two southern islands, the large species is missing and the medium species has a larger bill than elsewhere – an adaptation for getting larger seeds that would be gotten by the large species if present. On another island the small species is absent and the medium species has a smaller bill than elsewhere for the same reason.

This type of evolution ( adaptive radiation ) occurs in many places, but it is only clearly shown in the Galapagos and Hawaii – the honeycreepers. On the mainland, where the finches’ ancestor came from, this adaptation did not occur because the niches were already filled by other bird species.

Whatever the cause, when birds become geographically isolated, there is a chance that they will also become genetically isolated. Where there is still gene flow between populations, we see differences, but not enough to make new species- we get subspecies or geographic races instead: Canada Goose, House Sparrow, Fox Sparrow, Rufous-sided Towhee. Song Sparrows have different songs in different parts of the U.S. But if enough genetic differences accumulate due to no gene flow (isolation), speciation occurs. Мысалы, the Savannah Sparrow is found all over the U.S. a population of it became isolated on Sable Island off Canada and became the Ipswich Sparrow. We can presume that some thrushes probably had a common ancestor:

There are lots of examples of birds that are probably fairly recently evolved species. They are very similar birds and do similar things, but live in different habitats or live in the same habitat and do things enough differently so that they can coexist:


Ecological Niches and Geographic Distributions (MPB-49)

This book provides a first synthetic view of an emerging area of ecology and biogeography, linking individual- and population-level processes to geographic distributions and biodiversity patterns. Problems in evolutionary ecology, macroecology, and biogeography are illuminated by this integrative view. The book focuses on correlative approaches known as ecological niche modeling, species distribution modeling, or habitat suitability modeling, which use associations between known occurrences of species and environmental variables to identify environmental conditions under which populations can be maintained. The spatial distribution of environments suitable for the species can then be estimated: a potential distribution for the species. This approach has broad applicability to ecology, evolution, biogeography, and conservation biology, as well as to understanding the geographic potential of invasive species and infectious diseases, and the biological implications of climate change.

The authors lay out conceptual foundations and general principles for understanding and interpreting species distributions with respect to geography and environment. Focus is on development of niche models. While serving as a guide for students and researchers, the book also provides a theoretical framework to support future progress in the field.