1Dan Cogalniceanu

Biogeografie insulara

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.

2Insulele (biogeografice) sunt biotopi izolai: insule vrfuri de muni lacuri izvoare peteri/sisteme carstice bazine hidrografice parcele de pdure biotopi specifici (de ex. terenuri srturate,

zone calcaroase) etc.

Insulele se caracterizeaz prin: numeroase forme relicte, arhaice numr sczut de specii specii care pe continent au populaii cu efective

reduse prezint pe insule populaii numeroase tendina unor specii de dimensiuni mari de a-i

reduce dimensiunile pe insule numeroase specii endemice numr mare de specii de psri i insecte care

i-au pierdut capacitatea de zbor

Num

rul

de s

pecii(S

)

Gradul de izolare

a

b

Relaia dintre numrul de specii i gradul de izolare al insulei. Relaia este dificil de identificat dac studiul este limitat la insule foarte apropiate (a) sau foarte deprtate (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

3Numarul 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

Colonizare/

imigrare

ExtinctieInsula

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 extinciei depinde de mrimea insulei (a, b i c) iar rata recolonizrii de distana fa de continent (A i B).

Favorizarea ratei de imigrare (I) de existena unor insule intermediare ce faciliteaz dispersia (stnga), n condiiile n care rata extinciei este determinat preponderent de mrimea insulei.

40

10

20

30

40

1908 1919 1930 1951 1989

Perioada de studiu

Num

arul

de

spec

ii de

pas

ar

Numarulactual despeciiNumarulcumulat despecii

Echilibrul dinamic al numarului de specii

Dinamica numrului de specii de psri pe insula Krakatoa. Este reprezentat numrul cumulat de specii (respectiv toate speciile semnalate la un moment dat pe insul) i numrul actual de specii (ce se refer la numrul 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 hrni cu przi de dimensiuni att mici ct i mari; la fel veveriele mai mari pot sparge nuci att mari ct i mici.

Indivizii mai mari care beneficiaz de resurse suficiente pentru supravieuire i reproducere vor produce mai muli descendeni.

Indivizii mai mari necesit mai multe resurse dar domin n competiii intraspecifice.

Exemple de specii care au tins spre gigantism pe insule: pasrea Dodo (Mauritius), psrile Moa (Diornisgiganteus) din Noua Zeeland, varanul de Komodo.

Avantajele nanismului:

Indivizii mai mici au nevoie de mai puine resurse pentru supravieuire i reproducere, un avantaj clar pe insulele de dimensiuni mici.

Indivizii mai mici, necesitnd mai puine resurse, tind s se specializeze i s asimileze mai eficient energia.

Indivizii mai mici pot utiliza refugiile i adposturile mai mici n faa prdtorilor i astfel evit condiiile de mediu ostile, ceea ce indivizii de dimensiuni mari nu pot.

1. mamutul lnos (Mammuthus primigenius) a fost larg rspndit n Siberia i Europa de nord n timpul ultimei glaciaiuni. Arealul su s-a restrns mult n interglaciar pn cnd a fost limitat la insula Wrangel din Oceanul Arctic, unde a supravieuit pn acum aproape 2000 de ani. Acolo mamuii s-au adaptat reducndu-i rapid dimensiunile, ajungnd de la aproximativ 6 tone la 2 tone n mai puin de 5000 ani.

Exemple de specii care au tins spre nanism

5Dinamica arealului mamutului in timp: rosu climat favorabil, verde climatmai putin favorabil. Linia neagra limita nordica de raspandire a oamenilor.

2. n 2004 a fost descris o nou specie de hominid, endemic, 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 variaiei dimensiunilor corporale la estoase

Insula Marin

Dulcicol ContinentLog lungime carapace

Frec

vena

Exist o relaie ntre habitat i dimensiunea optim a corpului la estoase.Dimensiunile optime pentru speciile dulcicole i continentale sunt similare imici, n timp ce pentru speciile insulare optimul este gigantismul.

Dendrograma pentru 226 specii de estoas. Culoarea indic habitatul dulcicol (albastru), marin (verde), uscat (rou), 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

6Dinamica defririlor n insula Bornea

Reducerea suprafeei mpdurite n Vietnam ntre 1943-1982

Fragmentarea apelor curgtoare

1. Construcia de baraje-fragmenteazacursul apei

1. ndiguiri, desecri, canalizare-decupleaz albia rului de zonele umede

Dunrea superioar practic nu mai conine poriuni cu curgere liber n amonte de Viena

Schiemer et al. 1999

7Naiman et al. 2005 Riparia

Hohensinner et al., 2004

Dunrea naintea ndiguirilor din 1812

Dunrea dup ndiguirile din 1925

Dunrea dup construirea barajului n 1991

Crearea unei succesiuni de lacuri de acumulare, in special in sectorul inferior si mijlociu al fluviuluiVolga a contribuit la scaderi semnificative ale debitului datorita evaporarii apelor de suprafata. Limitarea accesului pestilor migratori datorita constructiei de barajein principalele bazine hidrografice europene in ultimii 150 ani.

8Fragmentare ieterogenitate

Sistemele ecologice naturale sunteterogene n timp i spaiu.

Exist deosebiri majore ntreeterogenitatea sistemelor ecologicenaturale i seminaturale i celeantropizate, fragmentate, cu structuriaparent similare.

Fragmentare i eterogenitate1. Sistemele ecologice naturale au o structur

intern extrem de complex, cele antropizate au o structur simplificat.

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

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

B1B0Bc

B2

1 p 1 p 2p c 0

Bio

dive

rsita

tea

Proporia habitatului

III III IV

Relaia ntre proporia de habitat rmas la nivelul complexelor de ecosisteme i biodiversitate. Se poate observa existena unei faze de tranziie, caracterizat printr-un punct de inflexiune (pc), unde o scdere brusc a conectivitii structurale duce la un declin accentuat al diversitii specifice.

Relaiile ntre proporia de habitat rmas, conectivitatea structural, gradul de fragmentare (msurat prin proporia de margini ntre unitile de habitat i habitatele antropizate din complexul de ecosisteme) i rata global a extinciei speciilor. Exist un nivel critic (pc) unde fragmentarea (respectiv riscul de extincie local) devine maxim iar conectivitatea (respectiv probabilitatea de colonizare local) scade, conducnd la o scdere rapid a diversitii specifice regionale.

Impactuldefririi asupra unor parcele de pdure reprezentate cu negru (n stnga). Dei suprafaa defriat este aceeai, parcelele rezultate (n dreapta, A-C) pot suferi din cauza efectului de margine (mare n A i maxim n C) sau a izolrii sporite n B.

Cum se msoar fragmentarea?

Principalii parametri care caracterizeaz eterogenitatea sistemelor ecologice fragmentate antropic sunt: suprafaa de habitat rmas n regim

natural (pdure, zon umed, pune etc.); suprafaa medie a parcelelor de habitat

rmase; distana medie ntre parcelele de habitat, ca

o msur a gradului de izolare.

9Efectul de margineReprezentarea schematic a unei zone mpdurite (poriunea reprezentat cu negru) i a modului difereniat n care distrugerea habitatelor afecteaz zonele de margine i cele interioare. Astfel, speciile ce ocup zonele de margine nu vor fi afectate de defriare, suprafaa zonei de margine rmnnd aceeai, n schimb cele de interior sufer o reducere la jumtate a habitatului, dei doar o treime din suprafaa total a fost distrus.

Ilustrarea impactului fragmentriihabitatului i a efectului de margine n doucazuri, suprafeele distruse fiind egale.

Distrugerea habitatuluia afectat doar o poriune marginal, restul a rmas compact.

Fragmentarea habitatuluia dus la formarea a 10 parcele de habitat, izolateprin reeaua de drumuriconstruit.

Impactul fragmentriiReprezentarea schematic a fragmentrii arealului iniial al unei specii, nsoit de extincia unor populaii aparinnd speciei A.

In timp, n funcie de presiunile selective i de dimensiunile habitatului rmas, populaiile pot evolua diferit. Speciaia poate fi intens n primul caz, aprnd specii noi (notate cu B, C, D i E) sau, n cazul al doilea, extincia local este mai intens dect speciaia, aa c nu se formeaz specii noi iar unele populaii dispar.

Tim

p

Conectiviti diferite (A) ridicat i (B) sczut (sunt necesare coridoare care s asigure dispersia indivizilor).

Tipuri de coridoare

n cazul unei arii protejate

10

Dimensionarea corect a limii coridoarelor este important pentru un management adecvat al capitalului natural. Un coridor latconine i habitat interior, necesar pentru speciile pentru care zonele de margine sunt inospitaliere. Un coridor ngust nu mai conine habitat interior.

Brila

Galai