Биогеографические свидетельства эволюции

Биогеография – это наука, которая изучает распределение живых организмов на Земле. Она возникла благодаря трудам Ч.Дарвина и А.Уоллеса. Дарвин посвятил биогеографии значительную часть «Путешествия на Бигле» и две главы «Происхождения видов». По степени сходства локальных фаун выделяют шесть биогеографических областей: 1) Палеоарктическую, 2) Неоарктическую, 3) Индо-Малайскую, 4) Эфиопскую, 5) Неотропическую и 6) Австралийскую

Главная проблема, которая стояла тогда перед исследователями заключалась в том, что, по словам Дарвина «ни сходство, ни различия между обитателями разных областей не могут быть вполне объяснены климатическими и другими физическими условиями». Действительно, климатические условия тропических областей Африки, Юго-Восточной Азии и Южной Америки поразительно сходны, но насколько различны при этом фауны этих областей! Кенгуру и множество других сумчатых населяют степи и полупустыни Австралии, но в африканской фауне нет ни одного сумчатого. Чем объяснить удивительное разнообразие близкородственных видов птиц на Галапагосских островах, их сходство с континентальными южноамериканскими видами и отличие от видов птиц Гавайских островов или Островов Зеленого Мыса?

Если сходство живых существ, населяющих каждую из обширных биогеографических областей, и различия между областями невозможно объяснить климатическими условиями, то в чем же это объяснение? Что связывает воедино фантастическое разнообразие сумчатых Австралийской области - сумчатого крота, сумчатую белку, сумчатого волка, сумчатого медведя, кенгуру – и почему они по своему сходны, но в то же время так фундаментально отличны от наших кротов, белок, волков, медведей и травоядных? Их связывает общность происхождения, время и место существования их последнего общего предка, и условия, в которых происходила их эволюция.

Внешнее сходство (европейский крот – сумчатый крот, белка летяга – сумчатая летяга) обитателей разных областей обусловлено сходством условий, в которых протекала их эволюция. Глубинное сходство обитателей одной области объясняется тем, что именно в этой области жил когда-то их общий предок (все австралийские сумчатые, сколь бы различны они ни были, происходят от общего сумчатого предка).

Однако многие потомки расселяются далеко за пределы обитания их предков. Понятно, что скорость расселения и дистанция, которую может преодолеть тот или иной вид животных или растений, зависит как от способов, которые этот вид использует для расселения, так и от препятствий, которые он встречает на своем пути.

Моря и океаны, реки, горы и пустыни часто оказываются непреодолимым препятствием для распространения многих видов наземных животных. На океанических островах вулканического и кораллового происхождения до прихода туда человека не было никаких наземных млекопитающих. Не было там и земноводных. Число видов, населяющих такие острова, относительно невелико, и оно тем меньше, чем дальше тот или иной остров от континента – и, соответственно, тем меньше шансов было у предков нынешних островных форм добраться до этого острова. Океанические острова заселяются случайными переселенцами с ближайших континентов. Это, как правило, птицы, летучие мыши, рептилии, насекомые. Представители таких видов, попав на океанические острова, получают широкие возможности для размножения. Они занимают множество свободных экологических ниш на отдельных изолированных друг от друга островах и дают начало огромному разнообразию эндемических (встречающихся только в одной ограниченной области на Земле) видов.

Например, на Гавайских островах обнаружено большое разнообразие улиток, из которых 300 эндемичных видов принадлежат одному роду. Из 108 видов птиц, населяющих Галапагосские острова, 82 эндемичны. Ярким примером быстрого возникновения видового разнообразия являются Дарвиновы вьюрки. Когда Дарвин собирал свою коллекцию птиц на Галапагосах, он ошибочно отнес вьюрков, собранных на разных островах, к разным семействам воробьиных птиц, настолько они были отличны друг от друга. Позднее выяснилось, что все они (13 видов) принадлежат к одному подсемейству и возникли относительно недавно – несколько миллионов лет назад по мере заселения островов. За это время, благодаря изоляции друг от друга и от континентальных родственников и естественному отбору в новых и разнообразных условиях, они претерпели значительные эволюционные изменения.

Еще во времена Дарвина было ясно, что острова и отдельные части континентов могут менять свои очертания, возникать, поднимаясь над уровнем моря, исчезать, скрываясь под водой. Но ни Дарвин, ни его современники не могли себе представить, что в далеком прошлом континенты располагались относительно друг друга совсем не так как сейчас. Теперь мы знаем, 230 млн. лет назад все континенты представляли собой единый массив – гигантский материк Пангея. Около 200 млн. лет назад он раскололся и его фрагменты медленно двигались, то отдаляясь друг от друга, то вновь соединяясь, на те места, которые они занимают сейчас. Дрейф материков – это факт, подтвержденный данными геологии. Но особенно важно для нас то, что дрейф материков объясняет те особенности расселения животных и растений, которые были необъяснимы во времена Дарвина. Теперь мы понимаем, почему так различны фауны Палеарктической и Индо-Малайской областей. Дело не только, и не столько в климатических различиях между ними, но в том, что они были разделены океаном в течение десятков миллионов лет. Мы понимаем, почему в Южной Америке и Австралии обитают родственные виды страусов – нанду и эму. Десятки миллионов лет назад эти два континента соединяла Антарктида, ныне холодная и безжизненная, а тогда покрытая густыми и полными жизни тропическими лесами. О том, что эти леса там были когда-то, свидетельствуют залежи каменного угля, обнаруженные в Антарктиде.

Итак, географические закономерности распределения живых организмов хорошо согласуются с геологическими и палеонтологическими данными и убедительно свидетельствуют о том, что все современное разнообразие видов сформировалось в ходе эволюции.

1. Животный и растительный мир Северной Америки и Евразии сходен между собой, а флора и фауна Северной и Южной Америки сильно различаются. Как вы объясните эти факты?

2. На островах довольно часто встречаются эндемичные виды (больше нигде на земном шаре не встречающиеся). Чем это можно объяснить?