Biogeograafia Biogeograafia
- Teadus, mis kirjeldab ja seletab eluslooduse mitmekesisust ruumis ja ajas
Biogeograafilisi küsimusi
- Kus elab mingi liik?
- Miks seda liiki mujal ei esine?
- Kas liikide levimisel on piirajaks keskkond, halb levimisvõime või liikidevahelised suhted?
- Millal mingi liik Eestisse levis?
- Miks on troopikas rohkem liike kui meil?
- Kas see on ökoloogiline seos, mis kehtib Eestis, kehtib ka troopikas?
Mis on teadus?
- Uute teadmiste saamise protsess
- „teaduse tegemine on korduvate seaduspärade otsimine, mitte lihtsalt faktide kuhjamine“ – Robert MacArthur
Biogeograafia tegeleb
- Klassifitseerimisaste eluslooduses
- Põhiühik on liik
- Liigist suuremad taksonid: perekond, sugukond , selts, klass, hõimkond, riik
- Liigist väiksemad taksonid: alamliigid, geograafilised rassid, varieteedid
- Karl von Linné – 1707-1778 – biogeograafia looja. Takson
- Charles Darwin – 1809-1882 – 1858 – evolutsiooni teooria
Taksonid koos
- Taimekooslus
- Loomakooslused
- Seenekooslused
- Mikroobikooslused
- Kaugus ei ole elustiku erinevuse ainuke määraja
- Fossiilid näitavad elustiku kunagist levikut
- Biootilised interaktsioonid on olulised leviku piirajad
- Kauglevi on oluline biogeograafiline protsess
- Kunagine maismaaühendus seletab halvastilevivate taksonite paiknemist eri kohtades
- Saarte juures on biogeograafilised protsessid paremini jälgitavad
Bioloogiline
mitmekesisus – (bio)
diversiteet – elurikkus
- Taksonoomiline mitmekesisus
- Geneetiline mitmekesisus
- Koosluse mitmekesisus
- Funktsionaalne mitmekesisus
- Fülogeneetiline mitmekesisus
Pattern and
Process (seaduspärad ja nende põhjused)
Mis? Miks?
Reeglipärane, korduv nähtus, muster
mustreid määravad protsessid
Kirjeldav osa
seletav osa
Skaala biogeo makroöko
suur
väike ökograafia ökoloogia
kirjeldav seletav
makroökoloogia
- Ökoloogiliste seaduspärade seletamine kasutades liikide tunnuseid, arvukust ja levikut
- Biogeograafia laiendus
Biogeograafia jaotamine
Zoogeograafia
Fütogeograafia ajalooline biogeograafia
Mükogeograafia ökoloogiline biogeograafia
Mikroobigeograafia Looduskaitse biogeograafia
Liike 5-50 milj. , 2 milj. kirjeldatud ; Liigi keskmine „vanus“
1-20 milj. aastat
- Alfred Wegener : mandritriivi teooria 1912, TÜ töötas 1918
ELUSTEADUSED MAATEADUSED
evolutsioon BIO- loodusegeograafia
süstemaatika GEO-
geoloogia ökoloogia
GRAAFIA palentoloogia
molekulaarbioloogia Statistika GIS
looduskaitseteadused
www.biogeography.org
Biogeograafia meetodid
- Reeglina ei ole eksperimentaalne
- Looduslikud eksperimendid
- Ekspeditsioonid
- Kollektsioonid
- Töö arvuti taga
- Andmekogud
- Uued meetodid ( GIS, mudelid, molekulaarbioloogia, metaanalüüsid)
Biogeograafia seaduspärad ja uurimisobjektid - Taksoni areaal e. levila – geograafiline ala, kus mingi takson on levinud
Kaardile märkimine
- Leiukohtade märkimine
- Võrgustik
- Areaal
Mida
areaali juures uuritakse/vaadatakse
- Pindala , suurust
- Suhtelisust ajas – Egiptuses rändtirtsud , rändlinnud
- Endeem – kitsa levikuga takson
- Endemism
- Neoendeemid – endeemiad kitsas mõttes
- Paleoendeemid e. reliktid
- Kosmopolitaansus – väga suured areaalid
- Liikide- isendite vastuolu
- Enamus liike väikse areaaliga
- Enamus isendeid suure areaaliga liikidest
- Rappoporti seadus – mida külmem seda väiksem areaali pindala , mida rohkem ekvaatori poole seda suurem
Areaali kuju
- Geograafilised levitakistused
- Euraasias ida-läänesuunas
- Põhja-Ameerikas põhja-lõuna suunas
- Tsirkumpolaarsed - jääkarud
- Pantroopilised – kookospalm
Areaali
katkestused e. Disjunktsioonid
- Ühe taksoni esinemine eri piirkondades
- Katkemine barjääri tekke tõttu – tekivad vahele mäed, ookean
- Kauglevi
- Grupidisjunktsioonid
- Holarktiline – punahirv, harilik pöök
- Lemuuria
- Bipolaarne – erinevatel poolkeradel IIIII - ei tea
Konvergents – evolutsiooni kaugete taksonite muutumine sarnasteks
Hunt- kukkurhunt
Ümiseja-
vombat Kaktus-
piimalill ökogeograafilised seaduspärad
- Biogeograafia „ seadused“
- Oluliste ökoloogiliste tunnuste muutumine ruumis
- Makroökoloogia eelkäija!
- Bergmanni seadus – suurematel laiuskraadidel on loomade kehasuurus suurem
- Alleni seadus – soojaverelistel sugulasliikidel on külmas elavate SIIT KA PUUDU TEKST!!!
- Glogeri seadus . niiske elupaiga loomad on tumedama kehavärvusega kui kuiva elupaigaga loomad
Taimelehtede suurus ja kuju
- Tervete leheservadega liikide hulk flooras – sademed
- Lehe suurus – temp. Mida suurem leht seda soojem temp.
- Kasutatakse paleokliima hindamisel
Ökoloogiliste koosluste levik:
- Võetakse arvesse mingi piirkonna taksonite komplekt
- Soontaimed, linnud , imetajad, mükoriisaseened
- Taksonoomiline jaotus
- Eluvormide jaotus
- Jaccardi indeks – koosluste sarnasuste indeks J = ühised /kogu
Jaotused biogeograafias
- Sarnased alad ühendatakse ühte klassi
- Võib olla mitmel pool, mitme osana
- Näiteks bioomid
- Eraldatakse piirkonnad , mis on seesmiselt piisavalt sarnased
- Igat üksust ühes koguses
- Floristilised riikkonnad , zoogeograafilised regioonid , ökoregioonid
- Buffoni seadus – klimaatiliselt sarnastes kuid geograafiliselt isoleeritud regioonides esinevad erinevad liigid
- Wallace´i joon tsoon
Elurikkuse mitmekesisus
Laiuskraad vs. Biomitmekesisus
- Nii maismaa- kui veeorganismid
- Erandeid vähe ( pingviinid , hülged, männid, ektomükoriisaseened)
- Kehtiv ka fossiilsete liikide kohta
- Taimedel vähemalt 110 milj. a.t.
- Mereloomadel vähemalt 250 milj. a.t.
- Neutraalsed mudelid
- Bioloogilised interaktsioonid -
- Keskkonnafaktorid – primaarne produktsioon ( pole külma talve)
Biogeograafilised protsessid
Liigitekke
mehhanismid - Mutatsioonid, alleelide varieeruvus
- Geneetiline triiv : juhuslik muutus alleelide sagedustes
- Looduslik valik : teatud geenidega isendite suurem tõenäosus järglasi anda
- Geenivoog : geenide sisseränne teistest populatsioonidest
- Asutaja efekt : väike valik alleele paneb aluse uuele populatsioonile
Allopatriline liigiteke
- Geograafiliselt isoleeritud populatsioonid
- Kaks varianti
Parapatriline liigiteke
- Osaliselt kattuvad areaalid
- Keskkonnagradient
Sümpatriline liigiteke
- Ilma geograafilise isolatsioonita
- „lammutav „ looduslik valik
- N : röövikute söömine lindude poolt, suuri halb süüa, väikseid ka – keskmised nokitakse ära , vaikselt areneb
- „Ökoloogilised“ avastused
- Kromosoomimuutused
- Autopolüploidid – sama liig piires
- Allopolüploidid – eri liikide vahel
- 70-80 % katteseemnetaimedest polüploidid
Liikide ökoloogiline eristumine
- Krüptilised liigid: välimuselt sarnased, ökoloogiliselt või geograafiliselt eristunud – rohutirtsud Austraalias
- Adaptatiivne radiatsioon e. mitmekesistumine N: nestelindlased
- uute niššide hõivamine pärast
- suuremat väljasuremist
- uue piirkonna asustamist
Taksonite väljasuremine
Väljasuremine
- globaalne – takson lakkab olemast
- lokaalne - toimub taksoni areaali kahanemine
- haruldus kui väljasuremise eelfaas
- kohastumus muutuvatele tingimustele ( on väljasuremine)
- keskkonnas
- biootilistes interaktsioonides
refuugiumid
- pelgupaigad, kus liik on säilinud areaali kahanemisel keskkonna karmistumise tagajärjel
- jääaja refuugiumid
- nunatakid – jääkilbist väljaulatuvad mäed
- ookeani ääres
- soojaveeallikad
- väljasuremised mida inimene näinud ja põhjustanud – panama kanal : 40 linnuliiki kadunud (1900-1970), Rändtuvi Põhja –Am,
- päästetud : merisaarmas, Ameerika laululuik
levimine
- levik = areaal = tagajärg
- levi = levimine = protsess
- ökoloogiline tähendus : isendi või tema järglaste eemaldumine sünnikohast või vanemast
- biogeograafiline tähendus : senise levila (areaali) laiendamine
Beijerinck´i seadus
- iga liik võib olla igal pool, kuid keskkond valib tegeliku elustiku
levimise viisid
- Krakataule liikide levimine ( 1883 – suur vulkaani p ) – mereveega liikuvad liigid jõudsid kohale 40 aastaga, tuulega levivad liigid jõudsid kohale 100 aastaga ? , loomadega
- Difuusne levimine ( järk-järguline) N : veisehaigur
- Sekulaarne levimine N: Guanaako , Vikunja
- Aktiivne levimine – läheb ise
- Passiivne levimine – keegi laseb ennast kanda
Levimise piirajad
- Füsioloogilised –
- Ökoloogilised –
- Justus von liebig – saksa loodusteadlane . liik saab elada seal kus tema elupaika piiravad kõige piiravamad tingimused – ilma milleta ei saa ( N: vesi taimedele??)
Saarte biogeograafia
Saare mõiste
- Meresaared
- Isoleeritud kooslused
- Mäetipud
- Järved
- Looduskooslus kultuurmaastikus
Saarte jaotus
- Mandrilised – eristunud mandritest kunagi koos elustikuga ( N: Madagaskar, Uus- Meremaa , Briti saared)
- Ookeanilised – tekkel ilma elustikuta, enamasti vulkaanilised või korallilised (N: havai , Galapagos, Kanaarid )
------
- Mandrilähedased – madala meretaseme korral mandriga ühenduses
- Isoleeritud –
Saarte Dünaamiline
liigirikkus 1967. Robert H. MacArthur , Edward O.
Wilson liike
pindala
liike
isolatsioon Immi/ekst. P
=
liigifond Määr
Immigratsioon lähedal 0 KV LV L P
väike Ekst. KS S Liike saarel
kaugel
suur
lisa tasakaalulisele mudelile
- Aga ka liigifond P muutub
- Saarel tekib liike evolutsiooni käigus
- Liikide interaktsioone ei ole arvestatud ( takistamised ja soodustamised)
- Immigratsioon ja ekstinktsioon ei ole sõltumatud , „päästeefekt“
- Suurele saarele rohkem immigrante
- Isolatsioon ja saare suurus muutub ajas
Dünaamiline ookeanisaarte biogeograafia teooria ( Whittaker 2008)
Metapopulatsioonid ja metakooslused
- Populatsioonid/kooslused, mis koosnevad osapopulatsioonidest või osakooslustest
- Seotud levikuga osade vahel
Väljasuremise võlg
Liikide esinemine saarel
- Saare suurusest sõltuvad
- Saare isolatsioonist sõltuvad
Liikide valik saartel
- Liigirikkus saartel väiksem
- Taksonoomilised rühmad
- Samades proportsioonides – harmooniline
- Erinevates proportsioonides – disharmooniline
- Väljasuremine on valikuline
Liikide leviku mustrid
- Pesastunud liikide muster
- Malelaua liikide muster – erinevad liigid püüavad üksteist vältida
- Saarte suurus ja isolatsioon tähtsamad
- Pesastunud liikide muster
- Biootilised interaktsioonid tähtsamad
- Malelaua muster
- Osad liigid vaid suurtel saartel
- Osad liigid vaid liigivaestel saartel
- Ohtruse kompensatsioon
- Niššide nihked
Evolutsioon saartelSaarte evolutsioonilised eripärad
- Lennuvõimetus – kiivi , todo
- Puitunud taimed
- Keha suurus ( saarte seadus e. Fosteri seadus)
- Suured loomad muutuvad väiksemaks
- Väiksed loomad evolutsioneeruvad suuremaks (komoodo varaan)
- ökoloogiline naiivsus
- Varjevärvuse puudumine
Väljasuremine saartel
- 400 aastaga 171 linnuriiki välja surnud
- 90% saartel
- ökoloogiline naiivsus
- Mittekohastumus interaktsioonidega
- Pole kuhugi põgeneda
Looduskaitse biogeograafiaDeborah Rabinowitz:
seitse harulduse tüüpi :
Areaali suurus väike suur
Populatsiooni suurus väike suur
Elupaiga eelistus kitsas lai
- ei ole haruldus kui elupaik suur, populatsioon suur ja elupaiga eelistus lai
looduskaitse biogeograafia
- biogeograafiliste põhimõtete, teooriate ja analüüside kasutamine bioloogilise mitmekesisuse kaitse planeerimiseks nii ühe kui mitme taksoni piires
- biogeograafaia ja looduskaitse bioloogia ühisosa
- oluline suuremas skaalas
- looduskaitsealade planeerimine
- Liikide kaitse planeerimine
- Ökoloogiliste seaduspärade geograafiline levik
- „ linne ´puudujääk“: suur osa eluslooduse mitmekesisusest on kirjeldamata ja süstematiseerimata
- „ Wallace´i puudujääk“ – suure osa taksonite globaalne ja lokaalne levik teadmata
- Kas „ kuumad punktid“ on peamiselt paremini uuritud piirkonnad?
Kaks looduskaitse lähenemist
- Esindatus – Igast erilaadsest midagi; Mis on looduse ühik? ; Regioonid; erinevuse alusel; ökoregioonid;
- „kuum punkt“ – võimalikult palju liike; Kus on palju liike? ; Liigirikkus; numbri alusel; „kuumad punktid „
- SÜMBIOOS ?
Tumeda elurikkuse jahil …
- Millised liigid võiksid ühes kohas olla
- Liigifond – liikide hulk , mis potentsiaalselt võivad teatud koosluses eksisteerida
- Analoogia – tumeaine – aine, mida ei saa instrumentidega mõõta aga mille abil saab kirj. Galaktikate käitumist
Parasiidid ja kahjurid
- Globaalne elimineerimine keeruline
- Maksimeerida tumedat elurikkust
- Tunne oma vaenlast !
Maa keskkond eluslooduse mitmekesisuse määrajana
- Binoomid : sarnase füsiognoomiaga ja ökoloogiaga piirkonnad sarnastes keskkonnatingimustes
Baer – Babinet´ seadus
- Põhjapoolkera jõed uhuvad rohkem paremat ja lõunapoolkera jõed vasakut kallast
- Karl Ernst von Baer 1856
- J. Babinet 1859
Miks on mäe tipus jahedam?
- Adiabaatiline protsess
- õhk hõredam, paisub
- termodünaamika
- 1 km kuivalt ~100C
- 1 km märjalt ~6 0C
Mere- maismaa kontrasti mõju
- Jahe õhk seob vähe niiskust
- Soe õhk seob palju niiskust
- Vahemereline kliima
- Konvergents vahemerelises kliimas
- NAO Indeks : õhurõhu vahe Asooride ja Islandi vahel
Polaarsed bioomid
- Bioom – suureskaalaline ökosüsteem e. maakera elustiku suurjaotus
- Maismaal seotud kliima ka taimkattevöönditega
- Ookeanis seotud temperatuuri ja sügavusvöönditega
Polaaralade piirid
- Astronoomilis-geograafiline piir – polaarjoon ( 66033´)
- Binoomide piirid
- Arktikas 50. Ja 70. Laiuskraadi vahel – aasta soojem kuu +100 isoterm
- Antarktikas – 50. Ja 60. Laiuskraadi vahel , pinnavee temp. +20 - -20
Igikelts
Polügonaalsoo – keskelt madalamad ning veega kaotud ( polügoonide
servades kõrgemad) seal toimub turba juurdekasv
Palsa – kühmuke , mis tekib kui turba all vesi külmub ja kergitab
turvast
Aapa soo – madalsoo , kus taimkate toitub põhjaveest , kõrgemad
osad kulgevad ribadena
Pingo - madalate järvede piirkonnas , järved hakkavad täituma ,
setete alla tekib jää- jäätub , tekib midagi palsa sarnast aga
suurem ( kuni 100 m kõrge) tekivad kauem ja võivad kesta kauem kui
palsa.
Termokarst – inimesed põhjustavad igikeltsa sulamist
Solifluktsiooni terrassid – kevadel kui pinnas sulab , allpool veel
jäätunud , siis suve algul põhjustab mulla ja muu materjali
valgumist nõlvalt alla
Jäävöönd
- Ajutised sulaveeloigud ja sulalumi – mikrovetikad , seened, bakterid
- Nunatakid – suvel lumevabad , võivad esineda samblad , samblikud ja sohttaimed, putukad, viiksjänes
Külmakõrb
- Lumebava 1-2 kuud ( üle 40) sad. 200-400 mm/a samblad, samblikud, rohttaimed , optimaalne taimestiku katvus 5-20 %
Tundra
- Vegetatsiooniperiood 2-3 kuud , sel ajal ööpäevaringne fotosüntees , temp 3-12 0C
- Sademed 200-300mm /a ja vähem , peamiselt suvevihmana
- Mullad : toitainetevaesed, õhukesed, happelised, liigniisked
- Kõdu lagunemine : 100-1000 a
- Taimestiku kohastumised : pungad maapinna lähedal, maa-alune osa suur, aeglane kasv, pikaealisus, domineerib tihe ja padjandiline kasvuvorm, karvasus, valdav vegetatiivne paljunemine, seemnete pikaajaline dormantsus, peamine tuultolmlemine , liblikõielisi vähe
- Levinuimad perekonnad : mustikas ( sinikas , pohl), jõhvikas, leesikas, kukemari , kivirik, villpea , tarn, paju
- Loomastik : 48 imetajaliiki – karibuu/ põhjapõder, muskusveis , jänesed, polaarrebane , lemmingid, rannikul jääkaru, hülged, morsk
- Linnud : enamasti rändlinnud , talvitujatest – lumekakk , lumepüü, kaaren
- Kohastumused : talvel elu lume all, talveuinak, pruun rasvkude , karvastiku tihedus ja värvivahetus, suured labajalad, ränded, putukatel elutsükli lühenemine v pikenemine
Metsatundra
- Kitsas üleminekuvöönd tundra ja taiga vahel
- Põõsad ja hõredad, madalad puud
- Liigirikkus väiksem kui tundras või taigas
- Paljud puud paljunevad vaid vegetatiivselt
- Metsapiiril enamasti oksapuud, kuid Alaskas palsampappel, Skandinaavias tundrakask
UNESCO maiilma looduspärandi alad Arktikas
- Venemaa , Wrangeli saar - erakordne liigirikkus Arktikas , maailma suurim morsapopulatsioon, pesitsusala üle 100 linnuliigile , kõige viimasena elasid mammutid seal??
- Venemaa , Putorana platoo – hõlmab täielikutl arktilise ja subarktiliste ökosüsteemide komplekti ning taiga-alasid, jõgede, järvede süsteeme ning koski. Kõrge liigirikkus, põhjapõtrade tähtsa migratsioonitee osa
- Taani, Ilulissat jääfjord Gröönimaa rannikul
- Rootsi , Saamide ala ( kultuuri+ looduspärand)
Antarktika
Kõige külmem, tuulisem manner maa peal
- Jäävaba maismaad 2 %
- Jääkihi keskmine paksus üle 2000 meetri
- Sademeid keskmisel 200- 500 mm /a
- Jaguneb kontinentaalseks osaks ning mereliseks
- Vetikad, samblikud, samblad, 2 pärismaist soontaimeliiki
- Maismaa loomastik : selgrootud – algloomad, keriloomad , lülijalgsed, putukad, nematoodid
- Mereelustik ja pesitsejad : toiduahela aluseks fütoplankton; toiduahela väga oluline osa krill ; ca 200 kalaliiki ; hülged – krabihüljes, Weddelli hüljes , merileopard, lõuna- lonthüljes; Antarktikas pesitseb 12 linnuliiki : pingviinid, keiserpingviinid, Adelie pingviinid; vaalad : enamus vaid suveperioodidel toitumas
Metsabioomid
Mets – puittaimedega kooslus , mille pindala on vähemalt pool
hektarit, puude kõrgus peaks olema vähemalt 5 meetrit ( kui noored
puud , siis peavad olema võimelised nii kõrgeks kasvama)
Aastal 2000 FAO andmetel
- 33% boreaalsed metsad
- 11% parasvöötme metsad
- 9% subtroopilised metsad
- 47 % troopilised metsad
Boreaalne mets e. taiga
- Ca 70. Ja 50. Põhjalaiuskraadide vahel
- Katab maismaast 11% 2/3 siberist
- Vegetatsiooniperiood _ 3-6 kuud
- Sademed : 250-500 mm/a
- Mullad : happelised, väheviljakad, paksu okkakõduga;
- Leetumine
- Kontinentaalses osas igikelts, mis sulatab vaid pinnalt, merelises osas igikeltsa pillutatult, metsakõdu lagunemiseks keskm. 100 aastat
Taimede kohastumised boreaalses metsavööndis
- Hea seemnetoodang harvadel aastatel – herbivooride arvukuse kontrolliks monodominantsetes kooslustes
- Paljudel liikidel (kuused) juured pindmised ( sügavamal paiknevad igikeltsa tõttu)
- Lehtedeks okkad – transpiratsiooni vähendamine
- Igihaljad okaspuud fotosünteesivõimelised ka hilissügisel ja varakevadel
- Kitsaskoonilised võrad – lumest vabanemiseks
- Kohastumused metsatulekahjudeks – musta kuuse käbid avanevad kuumuses, seemnete dormantsus
- Paljudel puudel vegetatiivne paljunemine
- Ekstratselluraalne külmumine – vesi surutakse rakkudest välja
- Mükoriisa
- Boreaalivööndis võib kohati kuni 50 % olla soode all
Humiidsed parasvöötme metsad – nemoraalsed heitlehised metsad
- Mandrite läänerannikuil 40. Ja 60. Laiuskraadi vahel, idarannikul 35. Ja 50. Laiuskraadi vahel, mandrite kontinentaalsetes osades kitsas või puudub
- Vegetatsiooniperiood : 6-12 kuud
- Sademed : 500- 1000 mm/a , vihmametsades üle 2000 mm/a
- Muld : tüse, viljakas, mullafauna aktiivne talv läbi, orgaanika lagunemine mõne aastaga
- Regioonid : Euroopa; Kirde-hiina, Korea, Põhja-Jaapan; Kagu- Kanada , kirde –USA; Lääne-kanada, Loode- USA; Lõuna Tshiili; Kagu- Austraalia , Tasmaania, Uus-Meremaa lõunasaar
Subtroopika 1. Vahemere tüüpi
- 30. Ja 40. Laiuskraadide vahel kontinentide lääneservades
- Kuiv suvi ja vihmane talv, sademed 500-600 mm/a
- Mullad viljakad
- Igihaljad kõvalehised metsad
- Levivad : vahemere, california, Tšiili, Lõuna-Aafrika, Edela-ja Lõuna-Austraalia
subtroopika 2. niisked subtroopilised metsad
- 25. ja 35. laiuskraadide vahel kontinentide idaservades
- vihm aastaringselt , maksimum suvel, tsüklonid sageli
- igihaljad vihmametsad
- regioonid : Põhja-Ameerika kaguosa jne palju oli veel
troopilised metsad
- ekvaatoris 20-30, laiuskraadini
- Jagunevad sesoonseteks (sademeid
Kõik kommentaarid