1

BIOGEOGRAFIE

Dan Cogalniceanu

Biogeografieinsulara

1967

Edward Wilson

Robert MacArthur

Teoria biogeografiei insulare incearca sa explicebogatia specifica de pe insule functie de:

- rata de imigrare/colonizare (speciatie)

- rata de extinctie

- suprafata insulei

- distanta de continent

In prezent poate fi aplicata si la insulele/fragmentele de habitate din cadrulsistemelor ecologice terestre.

Formularea teoriei a pornit de la cateva observatii:

1. Rate de imigrare sunt maxime peinsulele cu putine specii.

2. Ratele de extinctie sunt maxime peinsulele cu multe specii.

3. Ratele de imigrare sunt maxime peinsule mari.

4. Ratele de extinctie sunt maxime peinsule mici.

5. Ratele de imigrare sunt maxime peinsulele apropiate de continent.

Efectul numarului de specii existent asupraratelor de imigrare siextinctie

Efectul suprafeteiinsulei asupra ratelor

Efectul distanteiasupra ratelor

Numarul de speciide amfibieni sireptile de peinsulele din Indiilede Vest.

Wilson, 1989Suprafata insulei

Teoria fost testata experimental pe miciinsule de mangrove din Florida.

- Toate artropodele au fost exterminate cu un pesticid iar apoi a fost monitorizata rata de recolonizare a insulelor. Numarul acestora a fost comparat cu modelele predictive, fiindconfirmata teoria.

2

Insulele (biogeografice) sunt biotopi izolaţi:• insule• vârfuri de munţi• lacuri• izvoare• peşteri/sisteme carstice• bazine hidrografice• parcele de pădure• biotopi specifici (de ex. terenuri sărăturate,

zone calcaroase)• etc.

Insulele se caracterizează prin:

• numeroase forme relicte, arhaice• număr scăzut de specii• specii care pe continent au populaţii cu efective

reduse prezintă pe insule populaţii numeroase• tendinţa unor specii de dimensiuni mari de a-şi

reduce dimensiunile pe insule• numeroase specii endemice• număr mare de specii de păsări şi insecte care

şi-au pierdut capacitatea de zbor

Num

ărul

de s

pecii(S

)

Gradul de izolare

a

b

Relaţia dintre numărul de specii şi gradul de izolare al insulei. Relaţia este dificil de identificat dacă studiul este limitat la insule foarte apropiate (a) sau foarte depărtate (b).

Dinamica ratelor functie de distanta

Dinamica numarului de specii pe insule mari sau pearhipelaguri cu rate diferite de colonizare datoratediferentelor in izolare.

Heaney, 2000

Izolare maxima

Numarul de specii prezent peinsula

Rata

Extinc

tieImigrare

S

3

Numarul de specii prezent pe insula

Rata

Extinc

tie

AproapeDeparte

Influentadistanteidintre insulasi continent asupra rateide imigrare

Efectul izolarii

Numarul de specii prezent pe insula

Rata

Extinc

tieImigrare

Ins. mareIns. mica

Influentamarimiiinsulei asupraratei de extinctie

Efectul suprafetei

departe

aproape

Co

lon

iza

re/

imig

rare

Ex

tin

ctieInsula

mare

Insulamica

Numarul de specii

Numarul de specii de pe o insula depindede:

1. Distanta de continent

2. Marimea insulei

Relatiadintresuprafatainsulei sidistantafata de continent

Rata extincţiei depinde de mărimea insulei (a, b şi c) iar rata recolonizării de distanţa faţă de continent (A şi B).

Favorizarea ratei de imigrare (I) de existenţa unor insule intermediare ce facilitează dispersia (stânga), în condiţiile în care rata extincţiei este determinată preponderent de mărimea insulei.

4

0

10

20

30

40

1908 1919 1930 1951 1989

Perioada de studiu

Num

arul

de

spec

ii d

e pa

sar

Numarulactual despecii

Numarulcumulat despecii

Echilibrul dinamic al numarului de specii

Dinamica numărului de specii de păsări pe insula Krakatoa. Este reprezentat numărul cumulat de specii (respectiv toate speciile semnalate la un moment dat pe insulă) şi numărul actual de specii (ce se referă la numărul de specii existent la un moment dat).

Numarul de specii de pe o insula depinde in prncipal de:

d

1. suprafata insulei

2. distanta fata de sursa (continent)

3. bogatia specifica a sursei

4. ratele de colonizare si extinctie

5. Complexitatea habitatelor de pe insula

Efectele insularitatii

GIGANTISM

NANISM

Avantajele gigantismului:Indivizii mai mari pot exploata o diversitate mai mare de

resurse. Astfel, carnivorele mari se pot hrăni cu prăzi de dimensiuni atât mici cât şi mari; la fel veveriţele mai mari pot sparge nuci atât mari cât şi mici.

Indivizii mai mari care beneficiază de resurse suficiente pentru supravieţuire şi reproducere vor produce mai mulţi descendenţi.

Indivizii mai mari necesită mai multe resurse dar domină în competiţii intraspecifice.

Exemple de specii care au tins spre gigantism pe insule: pasărea Dodo (Mauritius), păsările Moa (Diornisgiganteus) din Noua Zeelandă, varanul de Komodo.

Avantajele nanismului:

Indivizii mai mici au nevoie de mai puţine resurse pentru supravieţuire şi reproducere, un avantaj clar pe insulele de dimensiuni mici.

Indivizii mai mici, necesitând mai puţine resurse, tind să se specializeze şi să asimileze mai eficient energia.

Indivizii mai mici pot utiliza refugiile şi adăposturile mai mici în faţa prădătorilor şi astfel evită condiţiile de mediu ostile, ceea ce indivizii de dimensiuni mari nu pot.

1. mamutul lânos (Mammuthus primigenius) a fost larg răspândit în Siberia şi Europa de nord în timpul ultimei glaciaţiuni. Arealul său s-a restrâns mult în interglaciar până când a fost limitat la insula Wrangel din Oceanul Arctic, unde a supravieţuit până acum aproape 2000 de ani. Acolo mamuţii s-au adaptat reducându-şi rapid dimensiunile, ajungând de la aproximativ 6 tone la 2 tone în mai puţin de 5000 ani.

Exemple de specii care au tins spre nanism

5

Dinamica arealului mamutului in timp: rosu – climat favorabil, verde – climatmai putin favorabil. Linia neagra – limita nordica de raspandire a oamenilor.

2. În 2004 a fost descrisă o nouă specie de hominid, endemică, de dimensiuni reduse (Homo floresiensis) in insula Flores iar in 2008 o alta specie pe insulele Palau.

Exemple de specii care au tins spre nanism

Dinamica variației dimensiunilor corporale la țestoase

Insula Marin

Dulcicol ContinentLog lungime carapace

Fre

cvența

Există o relație între habitat și dimensiunea optimă a corpului la țestoase.

Dimensiunile optime pentru speciile dulcicole și continentale sunt similare șimici, în timp ce pentru speciile insulare optimul este gigantismul.

Dendrograma pentru 226 specii de țestoasă. Culoarea indică habitatul – dulcicol (albastru), marin (verde), uscat (roșu), insular (portocaliu). Lungimea dreptei indica dimensiunea optima (log).

Aplicatii are biogeografieiinsulare

CRITERII PENTRU CREAREA DE ARII PROTEJATE

In prezent, datorita extinderii spatialefara precedent a sistemului socio-economic uman, se accentueazafragmentarea sistemelor ecologicenaturale.

Rezultatul este o matrice dominataantropic in ochiurile careia persistasisteme ecologice partial distruse sidegradate, izolate mai mult sau mai putinintre ele.

Impactul antropic

6

Dinamica defrișărilor în insula Bornea

Reducerea suprafeței împădurite în Vietnam între 1943-1982

Fragmentarea apelor curgătoare

1. Construcţia de baraje-fragmenteazacursul apei

1. Îndiguiri, desecări, canalizare-decuplează albia râului de zonele umede

Dunărea superioară practic nu mai conţine porţiuni cu curgere liberă în amonte de Viena

Schiemer et al. 1999

7

Naiman et al. 2005 Riparia

Hohensinner et al., 2004

Dunărea înaintea îndiguirilor din 1812

Dunărea după îndiguirile din 1925

Dunărea după construirea barajului în 1991

Fragmentare șieterogenitate

Sistemele ecologice naturale sunteterogene în timp şi spaţiu.

Există deosebiri majore întreeterogenitatea sistemelor ecologicenaturale şi seminaturale şi celeantropizate, fragmentate, cu structuriaparent similare.

Fragmentare și eterogenitate1. Sistemele ecologice naturale au o structură

internă extrem de complexă, cele antropizate au o structură simplificată.

2. Deosebirile dintre componentele structurale ale unui ecosistem natural sunt mici; în cazul celor antropizate sunt mari.

3. Unele componente ale sistemelor ecologiceantropizate pot cauza o mortalitate sporită.

8

B1

B0

Bc

B2

1 p 1 p 2p c 0

Bio

dive

rsit

atea

Proporţia habitatului

III III IV

Relaţia între proporţia de habitat rămasă la nivelul complexelor de ecosisteme şi biodiversitate. Se poate observa existenţa unei faze de tranziţie, caracterizată printr-un punct de inflexiune (pc), unde o scădere bruscă a conectivităţii structurale duce la un declin accentuat al diversităţii specifice.

Relaţiile între proporţia de habitat rămasă, conectivitatea structurală, gradul de fragmentare (măsurat prin proporţia de margini între unităţile de habitat şi habitatele antropizate din complexul de ecosisteme) şi rata globală a extincţiei speciilor. Există un nivel critic (pc) unde fragmentarea (respectiv riscul de extincţie locală) devine maximă iar conectivitatea (respectiv probabilitatea de colonizare locală) scade, conducând la o scădere rapidă a diversităţii specifice regionale.

Impactuldefrişării asupra unor parcele de pădure reprezentate cu negru (în stânga). Deşi suprafaţa defrişată este aceeaşi, parcelele rezultate (în dreapta, A-C) pot suferi din cauza efectului de margine (mare în A şi maxim în C) sau a izolării sporite în B.

Cum se măsoară fragmentarea?

Principalii parametri care caracterizează eterogenitatea sistemelor ecologice fragmentate antropic sunt:– suprafaţa de habitat rămasă în regim

natural (pădure, zonă umedă, păşune etc.);– suprafaţa medie a parcelelor de habitat

rămase;– distanţa medie între parcelele de habitat, ca

o măsură a gradului de izolare.

Efectul de margineReprezentarea schematică a unei zone împădurite (porţiunea reprezentată cu negru) şi a modului diferenţiat în care distrugerea habitatelor afectează zonele de margine şi cele interioare. Astfel, speciile ce ocupă zonele de margine nu vor fi afectate de defrişare, suprafaţa zonei de margine rămânând aceeaşi, în schimb cele de interior suferă o reducere la jumătate a habitatului, deşi doar o treime din suprafaţa totală a fost distrusă.

9

Ilustrarea impactului fragmentăriihabitatului şi a efectului de margine în douăcazuri, suprafeţele distruse fiind egale.

Distrugerea habitatuluia afectat doar o porţiune marginală, restul a rămas compact.

Fragmentarea habitatuluia dus la formarea a 10 parcele de habitat, izolateprin reţeaua de drumuriconstruită.

Impactul fragmentăriiReprezentarea schematică a fragmentării arealului iniţial al unei specii, însoţit de extincţia unor populaţii aparţinând speciei A.

In timp, în funcţie de presiunile selective şi de dimensiunile habitatului rămas, populaţiile pot evolua diferit. Speciaţia poate fi intensă în primul caz, apărând specii noi (notate cu B, C, D şi E) sau, în cazul al doilea, extincţia locală este mai intensă decât speciaţia, aşa că nu se formează specii noi iar unele populaţii dispar.

Tim

p

Conectivități diferite (A) ridicată și (B) scăzută (sunt necesare coridoare care să asigure dispersia indivizilor).

Tipuri de coridoare

În cazul unei arii protejate

Dimensionarea corectă a lăţimii coridoarelor este importantă pentru un management adecvat al capitalului natural. Un coridor “lat”conţine şi habitat interior, necesar pentru speciile pentru care zonele de margine sunt inospitaliere. Un coridor “îngust” nu mai conţine habitat interior.

Brăila

Galați

10