Введение. Что такое биогеография

Биогеография – это изучение распространения живых организмов. Основная цель биогеографии – объяснить, почему различные регионы Земли населены разными видами организмов. Биогеографы стремятся выяснить, какие исторические и экологические факторы объясняют, почему тот или иной вид обитает в одном конкретном регионе, а не в другом.

Биогеография в значительной степени является исторической, а не экспериментальной наукой. Распределение видов можно наблюдать, но начальные условия, которые привели к такому распределению, неизвестны.

Биогеографы пытаются сделать вывод о начальных условиях распространения, изучая принципы экологии, ископаемые останки, современные и прошлые взаимоотношения континентов, а также процессы видообразования и адаптации. Из-за исторического характера биогеографии большая часть данных недоступна, и реконструкция прошлого может быть связана со значительными спекуляциями.

Изучение биогеографии может проводиться в различных масштабах, в зависимости от цели исследования. Для этого необходимо определить изучаемую таксономическую единицу и географические единицы, включающие ее распространение. Если игнорировать часть группы или часть ее распространения, можно легко прийти к неверным выводам. Похожим образом объединение двух естественных групп в одну искусственную группу, скорее всего, приведет к неверным интерпретациям.

В этой статье мы будем рассматривать крупномасштабные закономерности, сосредоточившись на том, как группы видов распределены по поверхности Земли. Для наших целей мы будем в основном использовать таксономическое семейство как таксономическую единицу, представляющую родственную линию, и континенты как географические единицы.

Биогеографические закономерности и процессы

Большинство видов по распространению относятся к одной из трех категорий: широко распространенные, узко эндемичные или дизъюнктивные.

Широко распространенные виды – это те, которые встречаются на нескольких континентах. Обыкновенная цапля (Ardea alba) – широко распространенный вид, а семейство кошачьих (Felidae) – широко распространенное семейство.

Узкие эндемики ограничены одной территорией, часто небольшой по площади. Сосна Торрея (Pinus torreyana) является эндемиком небольшой территории юго-западной Калифорнии и близлежащего острова Санта-Роза. Семейство кенгуровых (Macropodidae) эндемично для Австралии.

Дизъюнктивные ареалы – это ареалы с большим разрывом в распространении, особенно на континентальном или субконтинентальном уровне. Креозотовый кустарник (род Larrea) имеет дизъюнктивное распространение, встречаясь в пустынях Северной Америки и Южной Америки с большим разрывом между ними. Семейство «когтистых» лягушек (Pipidae) имеет дизъюнктивное распространение в Южной Америке и Африке.

Биогеография пытается объяснить происхождение этих различных типов распределения.

Считается, что за наблюдаемые закономерности распределения видов отвечают три биогеографических процесса: расселение, вымирание и видообразование.

Расселение – это перемещение популяций из одного региона в другой. Оно может происходить путем постепенного расширения ареала, как, например, у опоссума в Северной Америке, или в результате необычных обстоятельств, как, например, когда цапля пересекла Атлантический океан из Африки в Южную Америку в конце 1930-х годов.

Распространение обычно происходит непрерывно, пока его не блокирует какое-либо условие, выступающее в качестве барьера для рассеивания. Отличный потенциал рассеивания может привести к широкому распространению. Неспособность к рассеиванию может привести к узкоэндемичному распространению. Одно или несколько случайных рассеиваний могут привести к дизъюнктивному распределению.

Вымирание и видообразование могут изменить характер распространения. Вымирание части ареала вида (экстирпация) может привести к появлению единственной реликтовой популяции, которая является узко эндемичной, или небольшого числа разобщенных популяций.

Видообразование может привести к морфологическому расхождению двух изолированных популяций, в результате чего образуется новый вид¹ с узко ограниченным распространением. Обширное видообразование и вымирание могут затруднить интерпретацию биогеографической истории группы.

Экологические факторы также важны для объяснения современного распространения, особенно субконтинентального масштаба. Например, попугаи в основном ограничены тропическими районами, поскольку зависят от круглогодичного снабжения фруктами, которые обычно недоступны в более умеренных районах. Однако попугаи встречаются в Новой Зеландии и Южной Америке с умеренным климатом, а каролинский попугай когда-то жил на юго-востоке США.

Распространение всех видов живых существ зависит от экологических факторов.

Потоп и биогеография

Креационная интерпретация биогеографических распределений должна начинаться с Потопа.

К сожалению, у креационистов нет общепринятой модели Потопа, а Библия не говорит нам, были ли все окаменелости получены в результате Потопа. В этой области необходимо провести гораздо больше исследований. Однако мы не знаем ни одного другого процесса, который мог бы объяснить богатство окаменелостей в рамках короткой хронологии жизни на Земле, и поэтому в качестве рабочей гипотезы мы принимаем, что большая часть окаменелостей является результатом катастрофических событий Потопа.

Библейский Потоп очень кратко описан в Бытие 6-9. Отрывок посвящен переживаниям Ноя и его семьи, а последствия для животных представляют лишь второстепенный интерес. В отрывке подчеркиваются две важные особенности: глобальный масштаб Потопа и ковчег как убежище от Потопа.

Всемирный потоп

Потоп, описанный в книге Бытия, был глобальным по своим масштабам. Однако краткое, общее описание в Бытие оставляет значительную свободу действий в интерпретации деталей применительно к биогеографии.

Например, кажется разумным предположить, что Потоп мог иметь неодинаковые последствия во всех регионах Земли. Покрытие местности водой могло быть вызвано проливным дождем, повышением уровня моря, гигантскими цунами, вызванными тектоническими движениями, или водой, выброшенной из океана в результате астероидных ударов.

В разных регионах эти факторы могли иметь разную степень воздействия. Некоторые регионы могли быть затоплены в течение длительных периодов времени, в то время как в других регионах вершины гор иногда временно возвышались над поверхностью воды.

Библейский текст может даже допускать мысль о том, что Потоп охватывал поверхность суши последовательно, а не одновременно. Общее покрытие современных континентов морскими отложениями указывает на то, что все регионы Земли были покрыты в то или иное время во время Потопа, последовательно или одновременно.

Ковчег как убежище для наземных позвоночных

Очевидно, что Потоп по-разному повлиял бы на морских и наземных существ. В частности, наземные позвоночные вряд ли пережили бы Всемирный потоп, в то время как многие морские беспозвоночные должны были бы выжить.

Существует множество предположений и дискуссий о том, как Потоп мог повлиять на различные виды организмов, и какие животные были на ковчеге.

Похоже, что ковчег был создан специально для спасения наземных позвоночных, включая человека. Многочисленные беспозвоночные, вероятно, прибыли с ними, и Ной, несомненно, взял с собой некоторые семена, чтобы посадить их после Потопа, но многие виды из этих групп должны были выжить во время Потопа.

В Бытие 7:21-23 указаны виды существ, которые должны были быть уничтожены во время Потопа: те, которые ходят по поверхности земли и дышат ноздрями. Это описание относится только к наземным позвоночным. Ковчег был предназначен для сохранения представителей наземных позвоночных, которые в противном случае были бы уничтожены Потопом.

Убежище для других групп

Потоп, по-видимому, включал в себя сложную серию катастрофических событий, которые затронули всю поверхность Земли. В горных породах обнаружены миллиарды окаменелостей, которые, вероятно, являются результатом этих катастрофических событий. Если бы катастрофические процессы, которые убили и сохранили эти окаменелости, происходили равномерно на всех участках земной поверхности, вряд ли какие-либо макроскопические организмы смогли бы выжить.

Тем не менее, в океанах и реках существует большое разнообразие организмов, которые вряд ли нашли бы убежище в ковчеге. Эти организмы являются потомками выживших после Потопа особей и, по-видимому, предполагают существование локальных областей, где условия были достаточно спокойными, чтобы позволить некоторым особям выжить. Такие районы можно назвать «убежищами».

Возможно, существовали многочисленные морские, а также пресноводные рефугиумы, в которых во время Потопа сохранились современные группы морских и пресноводных организмов. Маты плавающей растительности могли служить убежищами для сохранения во время Потопа разнообразия наземных беспозвоночных, включая насекомых, пауков, червей и т.д.

После Потопа эти рефугиумы, разбросанные в различных частях света, могли служить центрами расселения, благодаря которым новые доступные места обитания послепотопного мира могли быть быстро заселены.

Вымирание

Не все виды сохранились после Потопа. Многие тысячи ископаемых видов вымерли, большинство из них, предположительно, были уничтожены Потопом. Были уничтожены даже целые группы видов, включая трилобитов и аммонитов в море, динозавров и терапсид на суше и птеродактилей в воздухе.

В летописи окаменелостей также есть свидетельства массовых захоронений, когда многие особи быстро погибали и покрывались отложениями. Нередко большое количество видов исчезает из ископаемых на одном и том же стратиграфическом уровне – это явление известно как массовое вымирание.

Эти наблюдения позволяют предположить, что для выживания во время Потопа могли потребоваться исключительные обстоятельства.

Влияние Потопа на биогеографическое распределение

У нас нет информации о распределении растений и животных при Сотворении мира. Потоп уничтожил бы все существовавшие модели распределения. Распределение большинства современных видов, вероятно, датируется не более чем Библейским потопом. Мы рассмотрим, как Потоп мог повлиять на распределение различных видов живых организмов.

Отправные точки для расселения

После Потопа группы организмов начали размножаться и расселяться из мест, где они сохранились во время Потопа. Наземные позвоночные, сохранившиеся в ковчеге, после Потопа расселились бы из Юго-Западной Азии.

Морские и пресноводные растения и животные расселились бы из разных мест по всему миру, в зависимости от того, где были найдены выжившие. Наземные беспозвоночные рассеялись бы из своих собственных убежищ, возможно, из бревен или плотов растительности, выброшенных на берег при отступлении вод.

Существует гораздо больше видов беспозвоночных, чем наземных позвоночных, и гораздо больше организмов пережили бы Потоп в водных убежищах, чем в ковчеге. Для того чтобы предсказать распределение выживших беспозвоночных, необходимо знать местоположение различных водных убежищ. Такой информации нет, и креационные биогеографы не пытались предположить, где могли находиться такие убежища.

Иначе обстоит дело с наземными позвоночными, которые, как считается, расселились только с ковчега. Важной исследовательской целью креационной биогеографии является объяснение распространения наземных позвоночных в результате расселения с ковчега, который, как считается, остановился в Юго-Западной Азии.

Процессы рассеивания

Барьеры

Представители вида стремятся увеличить свое распространение путем рассеивания, пока не встретят барьер. Барьер – это любое препятствие в окружающей среде, которое мешает организму распространяться дальше.

Для морских организмов океаны обеспечивают коридоры для расселения, в то время как суша выступает в качестве барьера. Для наземных организмов океаны выступают в качестве барьеров, а массивы суши – в качестве коридоров рассеивания.

Соленость, разница температур и тип субстрата могут создавать непроходимые барьеры для водных видов, в то время как влажность, разница температур, наличие пищи и рельеф местности могут создавать важные барьеры для наземных видов.

Активное и пассивное рассеивание

Расселение может быть активным или пассивным. Активное рассеивание означает намеренное передвижение особей, стремящихся попасть на новую территорию. Активное рассеивание может осуществляться с помощью ходьбы, полета или плавания.

Пассивное рассеивание означает перенос другими организмами или физическими силами. Пассивное рассеивание может осуществляться ветром, водными течениями или переносом другими организмами.

Океанические течения

Если поверхность Земли была в значительной степени или полностью покрыта водой одновременно во время Потопа, то следовало ожидать развития мощных океанических течений. Они, вероятно, образовали бы круговое глобальное экваториальное течение вместе с одним или несколькими круговыми течениями, называемыми гирами, вращающимися по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии.

В отсутствие открытой суши эти мощные океанические течения могли течь со скоростью сотни км в час и переносить организмы на большие расстояния. Считается, что во время миоценового осадконакопления между Северной и Южной Америкой, а также между Евразией и Африкой проходило круговое глобальное экваториальное течение.

Вероятно, это произошло в конце Потопа или, возможно, даже после Потопа, и могло служить средством распространения организмов, которое теперь недоступно.

Острова как ключи

Острова дают информацию об относительной способности различных групп к рассеиванию.

Не все острова одинаковы по своему потенциалу для получения информации о расселении. Континентальные острова отделены от материка мелководьем и были связаны с остальной частью континента в те времена, когда уровень моря был ниже, чем в настоящее время.

Континентальные острова обычно отличаются богатым разнообразием, включая пресноводных рыб. Примерами континентальных островов являются Ява, Тринидад, Британия и Цейлон.

Изменения в уровне моря также объясняют существовавшие ранее сухопутные связи между Северной Америкой и Азией. Эти соображения подразумевают, что условия в прошлом отличались от современных. Виды, обитающие на континентальных островах, вероятно, попали туда с помощью тех же методов расселения, которые используются этими же видами сегодня.

Вулканические острова, вероятно, представляют собой области, которые образовались во время или после Потопа и никогда не были связаны с каким-либо континентом. Виды, обнаруженные на вулканических островах, должны были рассеяться через часть океана. В качестве примера можно привести некоторые виды растений и беспозвоночных, а также птиц, ящериц и некоторых летучих мышей.

На вулканических островах редко встречаются сухопутные млекопитающие, и почти никогда – местные амфибии или первичные пресноводные рыбы. Эти наблюдения показывают, что лучше всего на острова распространяются те организмы, которые могут перемещаться по морю, например, некоторые растения, или по воздуху, например, летающие животные и представители «воздушного планктона», такие как крошечные пауки.

Ящерицы и другие виды организмов, способные хвататься за растительность или прятаться внутри гнилых бревен, иногда могут переправляться на острова, и занимают промежуточное положение по способности к рассеиванию.

Наименее способными к расселению на острова являются те группы, которые не могут выжить в соленой воде, например, первично пресноводные рыбы и амфибии. Млекопитающие, которые не могут ухватиться за растительность, плохо распространяются на острова на расстояние не более нескольких километров от исходной территории.

Распределение некоторых нынешних островных видов очень трудно объяснить. Например, ящерицы-игуаниды встречаются от Южной Америки до юга Северной Америки, а также на Мадагаскаре, Самоа и Фиджи. Похоже, что эти ящерицы каким-то образом расселились из Южной Америки на Фиджи. В настоящее время это кажется невозможным, но в прошлом условия могли быть иными.

Возможно, в результате Потопа образовалось большое количество плавучих островов растительного материала, которые могли быть перенесены океанскими течениями в различные части света, перенося с собой различные виды растений, беспозвоночных и ящериц. Этому могло способствовать околоэкваториальное океаническое течение, которое, как считается, существовало до закрытия Панамского сухопутного моста и столкновения Африки с Европой.

Характер распределения

Глобальный потоп значительно изменил распределение видов и групп. Некоторые виды значительно сократились по сравнению с их прежним распространением. Другие могли быть перенесены на новые территории, где их распространение увеличилось. Эти процессы могли привести к возникновению любой из трех основных моделей распространения: широко распространенной, узко эндемичной или дизъюнктивной.

Растения, беспозвоночные, водные и морские организмы, выжившие после Потопа, могли иметь реликтовое распределение. То есть их современный ареал мог быть гораздо более ограниченным, чем их ископаемое распространение. Потоп мог уничтожить большинство особей такого вида, но оставить изолированные популяции выживших, возможно, в районах, удаленных от ковчега.

Этот процесс мог привести к разрозненному распространению, если вид выжил более чем в одном регионе. В качестве возможных примеров можно привести группы, обитающие в настоящее время только в Южном полушарии, такие как деревья Nothofagus (распространенные в Южной Америке и Австралии), деревья Araucaria (распространенные в Южной Америке и Австралии), харациновые рыбы (распространенные в Южной Америке и Африке), плевродирановые черепахи (распространенные в Южной Америке, Африке, Мадагаскаре и Австралии) и лягушки-пипиды (распространенные в Южной Америке и Африке).

В качестве альтернативы, вид может быть ограниченным эндемиком, если он сохранился только в одном изолированном месте. Примером могут быть австралийская легочная рыба (Neoceratodus), новозеландские лягушки (Leiopelma) и щелкающие черепахи Нового Света (Chelydridae).

Потоп мог также привести к космополитическому распространению, скорее всего, среди пелагических групп, таких как фораминиферы, водоросли и некоторые рыбы, например, рыба-фонарь. Однако послепотопное расселение также могло привести к космополитическому распространению, и, скорее всего, невозможно провести различие между этими двумя историческими процессами.

Выводы

На биогеографические распределения повлияли как исторические факторы, так и современные экологические условия. Многое в биогеографии можно объяснить в контексте библейского рассказа о Сотворении мира и Потопе, помня, что креационная теория предусматривает образование большого количества групп локально адаптированных видов от сотворенного предка, и что животные, которые полностью зависели от ковчега для защиты во время Потопа, являются наземными позвоночными – теми, кто дышит ноздрями и ходит по земле.²

Некоторые биогеографические проблемы в настоящее время остаются без ответа. Например, ни креационисты, ни эволюционисты не дали удовлетворительного объяснения вопросу о том, как некоторые млекопитающие Южной Америки попали на этот континент до того, как он был соединен с Северной Америкой.

Возможно, будущие открытия окаменелостей помогут дать предварительные ответы. А пока биогеография остается увлекательной темой для изучения.