Wo kommen heute noch Tiger vor? -...

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TierökologieRoland GerstmeierZoogeographie

TierökologieRoland Gerstmeier

Wo kommen heute noch Tiger vor?

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P. t. altaica

P. t. amoyensis ??

P. t. tigris

P. t. corbetti

P. t. jacksoni

P. t. sumatrae

P. t. sondaica †P. t. balica †

P. t. virgata †

wahrscheinlich ausgestorben


BIOGEOGRAPHIE

unter welchen Bedingungen und nach welchen Musternsind Arten verteilt?

„welche Arten?“ - „wo?“ „warum?“ - „warum nicht?“

Phytogeographie Zoogeographie

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HISTORIE

Buffon (1707-1783): „Histoire Naturelle“

„Tiere hätten sich von den Polen her ausgebreitet“„Atlantis als Landverbindung nach Amerika“

Alexander von Humboldt (1769-1859) prägte v.a. die Pflanzengeographie der Folgezeit

Charles Darwin (1809-1882) Alfred Russel Wallace (1823-1913)


Darwin und Wallace stellten die historisch-evolutionsbiologischeSichtweise in den Vordergrund

1859 On the Origin of Species ....... Charles Darwin 1869 The Malay Archipelago A.R. Wallace

das erste Standardwerk der Zoogeographie von A.R. Wallace:

1876 The Geographical Distribution of Animals

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Gustaf de Lattin

1967

1980

1987

U. Sedlag 1995

(1913 – 1968)


Inselbiogeographie

Kombination aus räumlicher Beschrän-kung und naturgegebener Isolation: lässt Evolutionsmuster besonders krass hervortreten

McArthur & Wilson 1967: The Theory of Island Biogeography

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Forschungsziele

1. Beschreibung und Charakterisierung von Arealen mit ihrenLebensgemeinschaften= deskriptive, biozönotische Zoogeographie

2. Deutung der Evolutionsgeschichte dieser Lebensgemein-schaften im Rahmen geographischer Verbreitungsmuster

Zwei allgemeine Prozesse beeinflussen die geographische Verbreitungvon Taxa:

a) historische Faktoren (evolutionärer Ursprung; Entstehungs- undAusbreitungszentren) = historisch-phylogenetische Zoogeographie

b) ökologische Faktoren (abiotische und biotische Faktoren beein-flussen die Verbreitung) = ökologische Zoogeographie


Deskriptive Zoogeographie

1. Arealbegriff Chorologie = Arealkunde

Unter dem Areal eines Tieres verstehen wir dessen Verbreitungsgebiet

Probleme: Irrgäste (z.B. Flamingo, Eistaucher, Gänsegeier in Mitteleuropa,amerikanische Tagfalter in England)

= das gesamte Territorium, in dem eine Art in einem Teil ihrer Lebens-phase regelmäßig angetroffen wird

Areale sind selten homogen besiedelt, häufig gibt es innerhalb vonArealen Zonen (z.B. Gebirge), die von einer Art ausgespart werden

2. Arealgröße

große Ausdehnung z.B. bei Zugvögeln º Brut-, Zug-, Überwinterungsgebietbei Fischen: Fortpflanzungs- und Wandergebiet (Lachs, Aal).Maximale Arealgröße wird bei Kosmopoliten erreichtLokale Endemiten auf Inseln, Bergen, Seen oder in Höhlen

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Für Arealgrößen und Arealgrenzen sind ökologische Faktoren von großerBedeutung; für Kleintiere spielen mikroklimatische Konstellationen einegrößere Rolle.

3. Arealformen

Zusammenhängende Areale = kontinuierlich aufgegliederte Teilareale = disjunkt (diskontinuierlich)

Blauelster Tapire

Natrix natrix


Boreo- montane Disjunktion: einerseits Vorkommen im nördlichenNadelwaldgürtel, andererseits in südlich gelegenen Gebirgen (z.B.Mittelgebirge, Montanstufe der Alpen, z.T. auch Moore des Flachlandes)

Arktisch–alpin: disjunkte Verbreitung in den Alpen und/oder anderen eurasiatischen Gebirgen und dem arktischen oder subarktischen Gebiet, z.B. Ringdrossel þSchneehase, Alpenschneehuhn

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geschlossenes Areal

disjunktes Areal

1 Art

sympatrische Verbreitung

allopatrische Verbreitung

parapatrische Verbreitung

2 Arten


4. Die Gliederung des Festlandes - Zoogeographische Regionen

Sclater 1858: Vögel; Wallace 1876: Säugetiere50% der in einer Region vorkommenden Tierarten müssen endemisch sein!Zoogeographische Regionen sind also durch endemische Taxa (Fam., U.fam.,Triben) charakterisiert, mit einem hohen Grad an Gattungs- u. Artendemismen.

Holarktis

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Holarktis außertropische Landmassen der nördlichen Hemisphäre,inkl. Nordafrika bis zum Südrand der Sahara

Keine Landverbindung während des Tertiärs (65-2 Mio. Jahre) zwischenNord- und Südamerika; aber länger dauernde Landverbindung zwischen Nord-amerika und Eurasien über die Beringstraße.

„lockere“ Grenzziehung: Sahara, saudiarabische Halbinsel, Himalaya, China, südl. USA/Mittelamerika.z.B. Sahara: isolierte Gebirgsstöcke þholarktische Arten drangen nach Südenvor (Seefrosch, Perleidechse), äthiopische Arten nordwärts (Krokodile);Himalaya: Bergketten = holarktisch; südliche Täler = orientalisch


Tiere der Holarktis

EisbärBraunbärEisfuchsVielfraßRentierBisonMurmeltiereWühlmäuseHüpfmäuseBiberPfeifhasenMaulwürfeRauhfußhühnerAlkenSeetaucherSalamanderOlmeRiesensalamander

HechteRenkenFlusskrebseGroßlaufkäfer

Schwestergruppen:Ursus arctos - Ursus maritimus -Ursus americanusMarmota marmota – 5 amerik. ArtenCastor fiber – Castor canadensisGattung Parus (Meisen)

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Nearktische Endemiten Paläarktische Endemiten

GabelböckeTaschenrattenPräriehundeTaschenmäuse Känguruhratten

MoschustiereSaiga-AntilopenBerberaffenBlindmäuseScheibenzüngler

orientalische Einflüsse i.d. Paläarktis neotropische Einflüsse i.d. Nearktis

TigerSkinkePirole

BaumstachelschweineBeutelrattenGürteltiereKolibrisKalifornischer Kondor


Afrotropis, Äthiopis Afrika südlich der Sahara, südl. Arabien.Madagaskar (inkl. Seychellen, Komoren, Maskarenen)wird vielfach als Subregion betrachtet

Tiere der Afrotropis

Gorilla, SchimpanseBonobo, PavianeMangaben, MeerkatzenSpringhasen, OhrrattenPinselschwanzbilcheSandgräber (Nacktmull)Rohrratten, FelsenrattenErdferkel, FlusspferdeGiraffen, DuckerWaldböcke, PferdeböckeRied- und Wasserböcke

es fehlen: Hirsche, Schafe,Ziegen, Wühlmäuse, MolcheGrubenottern

StraußeMausvögelHammerköpfeSekretäre(fast 1.500 Vogelarten)FlösselhechteAfr. Lungenfische

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Madagassische Subregion

390 km von Afrika getrennt(früher: längerer Kontakt)

LemurenMakisIndridenFingertierTanreksMadagaskarrattenSeidenkuckuckeErdracken

es fehlen:echte AffenPaarhuferUnpaarhufer, ElefantenErdferkel, SchuppentiereGiftschlangen, WaraneAgamen, Kröten

Gemeinsame TiergruppenAfrotropis - Orientalis

Nashörner, ElefantenHyänen, Stachel-schweine,Schuppentiere,Loris, Bülbüls, Pittas,NashornvögelEierschlangenChamäleons


Orientalis Vorder- und Hinterindien, Südchina mit Taiwan, Philippinen, große Sundainseln. Ostgrenze = Wallace-Linie

von Phytogeographen werden Paläarktis, Afrotropis und Orientalis oft zurPaläotropis zusammengefasst.

Tiere der Orientalis

Orang UtanLangurenGibbonsSpitzhörnchenStachelbilcheMalaien- und LippenbärHirschferkelBlauvögelPfaue, PfaufasanenTaubwaraneSchildschwänzeGroßkopfschildkröten es fehlen: Meerkatzen,

Paviane, Pfeifhasen

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Neotropis umfasst ganz Zentral- und Südamerika; gegen Nearktis: Sonorea

das ganze Tertiär über isoliert þ mehrere Großgruppen evolvierten; Landbrückevor etwa 2-3 Mio. Jahren þ aus Nearktis Raubtiere und Paarhuferca. 3000 Vogelarten (Kolumbien: 1700); > 2500 Fischarten

Tiere der Neotropis

Wollaffen, BrüllaffenKrallenäffchenGreifschwanzaffenBreitnasenaffenFaultiere, GürteltiereAmeisenbären, AgutisMeerschweinchenartigeWasserschweine, Kamm-ratten, Chinchillas, Trug-ratten, StachelrattenNandus, SteißhühnerTukane, TöpfervögelWehrvögel, SchopfhühnerRallenkranich, Schmuckvögel

ZitteraaleLungenfischPanzerwelseHarlekinfröscheGlasfröscheLanzenottern

es fehlen:Hornträger, PferdeHalbaffen, EchteMäuse, Schleich-katzen, Agamen,Warane, Chamäl.


Tiere der Australisviele BeuteltiereKloakentiereDingoLaubenvögelKasuare und EmusLeierschwänzeGroßfußhühnerHonigfresserKakadusParadiesvögelFlossenfüßeRiesengeckosRegenbogenfische

Neuseeland:

Brückenechse† MoasKea, KiwiEulenpapageien

es fehlen:UrodelaViperidaeGeier, FlamingosSpechte, BartvögelMeisen u. Finken

Australis Australien, Tasmanien, Neuguinea, Neuseeland, Melanesien,Polynesien. Von über 10.000 Pflanzenarten sind 86% endemisch;

Eucalyptus > 800 Arten, Acacia ca. 960 Arten [weltweit 1300]

Die Fauna der pazifischen Inseln ist z.T. sehr eigenständig: Kagu v. Neukaledo-nien; Zahntaube v. Samoa. – Zunehmende Artenarmut mit fortschreitenderDistanz von den Kontinenten; am isoliertesten: Hawaii-Inseln

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Australis - ökologische Ähnlichkeiten


Wallacea - indoaustralisches Zwischengebiet

Grenze Orientalis – Australis: Bali – Lombok (A.R. Wallace: Säuger, Vögel)

Westlich: Tiger, Affen, Bären, Orang Utans, Bartvögel, Trogone

Östlich: Lederköpfe, Kakadus, Paradiesvögel, Lieste, Kuskuse und andere Beuteltiere, inkl. Kängurus

Bali und Lombok sollten sich in ihren Vögeln und Vierfüßern weit stärker unterscheiden als England und Japan

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Geologische Ursachen:Bali ist mit dem Kontinentalschelf (Sundaschelf) verbunden: Landbrücke zuJava (Orientalis) während Eiszeit (# zwischen Bali u. Lombok) inkl. Borneo; Borneo und Sulawesi waren allerdings nicht verbunden. Australien und Neu-guinea waren über den Sahul-Schelf verbunden. Kernzone = Molukken.


Endemiten der Wallacea

Hirscheber (Babirousa)Gemsbüffel (Anoa)CelebesschweinSchopfmakakeBärenkuskusPhalanger ornatusPhalanger rothschildiStrigocuscus celebensisStrigocuscus pelengensisCelebesrollerMolukkenkakaduWeißhaubenkakaduGoffini-KakaduRotloriEos semilarvataTanygnathus gramineusLangarmkäferGiraffenhalsbock

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Historische Biogeographie

Heutige Verbreitungsmuster d. Pflanzen u. Tiere: 2 Milliarden Jahre EvolutionKlimawechsel – Hebung u. Abtragung v. Gebirgen – Überflutung – Trockenlegung

Wie kam es zu einer solchen Trennung?Waren die Kontinente schon in erdgeschichtlicher Zeit so vorhanden?

Theorie der Kontinentalverschiebung: Alfred Wegener 1912Kontinente sollten wie Eisschollen auf dem Wasser auf einer zähflüssigenGleitschicht driften þ heute durch paläomagnetische Messungen und Tief-seebohrungen bestätigt.

Alfred Wegener (1880 – 1930)

Wallace-Linie: geologische Trennung vom orientalischen Kontinentalschelf


TethysPangaea

Laurasia

1. Kontinentalverschiebung

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2. Großdisjunktionen

• Südbuche (Nothofagus) in Südamerika und auf Neuseeland• Proteaceae auf Australien und Südafrika• viele Regenwurmgattungen im Süden der Südkontinente• Migapodini (Laufkäfer) im südl. Südamerika und Australien, Tasmanien, Neu-seeland und Auckland-Inseln

Reliktdisjunktion: Rest einer ehemals kontinuierlichen Verbreitung, z.B. Tapire

Suppenschildkröte (Chelonia mydas)

Ascension Island


Wird die Verbreitung von Taxa durch die Formierung geographischerBarrieren bestimmt, was letztendlich zur Artbildung führen kann, spricht

man von Vikarianz. Vikariierende Formen (Vikarianten) haben sich oftberührende, aber nicht überdeckende Areale, in denen sie eine ähnlicheökologische Nische besetzen. Beispiele sind zahlreiche Taxa in Eurasien(Paläarktis) und Nordamerika (Nearktis).

3. Isolationsphänomene

z.B. abweichende Faunen großer Inseln, wie Madagaskar oder NeuseelandMadagaskar: 5 endemische Säugetierfamilien (es fehlen aber Katzen, Paarhufer,Unpaarhufer und Elefanten)Neuseeland: Urfrosch, Brückenechse, Kiwis, Eulenpapageien; es fehlen aberEukalypten und Akazien, Kloaken- und Beuteltiere

4. Bedeutung der Landverbindungen

z.B. Verbreitungsmuster der Krokodile (Amerika, Afrika, Indien, Ostasien):Gebiete waren während der ersten Hälfte des Erdmittelalters noch direktoder über die Antarktis miteinander verbunden

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Panamabrücke

vor etwa 2 Mio. Jahren: Verbindung Nord- und Südamerika

Einwanderung placentaler Säuger in Südamerika (u.a. Carnivora)

Vernichtung eines Teiles der autochthonen Fauna

Einwanderung neotropischer Formen nach Nordamerikaz.B. Opossum, Neunbinden-Gürteltier, Baumstachler

Beringbrücke

Verbindung zwischen Nordamerika und Eurasien (max. Tiefe 62 m);für viele Vögel leicht überwindbar

Vorderasiatische Brücke zwischenEurasien und Afrika

Einstrom nach Afrika: Giraffen, Büffel, verschiedene Antilopen, Zebras, Großkatzen, StraußAusbreitung von Afrika: Elefanten


Landverbindungen während der Eiszeiten

z.B. zwischen Sri Lanka und Indien þ ElefantenGroße Sundainseln þ Orang Utan, Tiger, Leopard, Elefant, Nashorn

Wie sieht es nun mit Madagaskar aus – gab es eine Landbrücke bzw. wie erfolgte die Besiedelung?

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Generell: 3 Hypothesen

1. Landbrücken – unwahrscheinlich, 430 km zu Afrika

2. island hopping – über Inselkette, unwahrscheinlich2-3 km Wassertiefe, geologische Befunde sprechen dagegen

3. rafting – Verdriften per kleiner Holz-/Pflanzeninseln


unterstützend: Torpor, Hibernation, Hypothermiekürzere Inaktivitätszeiten bei endothermen Tieren, in Zus.hang mit ver-minderter Stoffwechselaktivität und Herabsetzen der Körpertemperatur,wozu z.B. Mausmakis und Fettschwanzmakis in der Lage sind

bisheriges Gegenargument: Meeresströmungen

Ali & Huber (Nature 463, 2010) - Simulation Eozän

Mean January sporadic event3-day Wind > 20cm/s

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5. Arealbeschränkungen

Eingeschränkte oder verhinderte nacheiszeitliche EinwanderungArtenarmut d. Britischen Inseln im Vgl. zum Festland: nach der Eiszeit wardie Überwindung der Wasserschranke für viele Tiere nicht mehr möglich,z.B. Siebenschläfer.

Das gleiche gilt für Südspanien; auch hier war eine Besiedelung nord-afrikanischer Formen durch das Mittelmeer verhindert.

In Nordamerika hingegen konnten viele Arten überleben, da kein West-Ost-Gebirge (wie die Alpen) und keine Wasserbarriere (wie Mittelmeer) denRückzug nach Süden versperrten.


Ökologische Biogeographie

Umweltbedingungen beeinflussen die Entstehung und Ausbreitungþ „Existenzfaktoren“ (abiotische und biotische Faktoren)

þ „dynamische Faktoren“ (Ausbreitungsmittel, Schranken)

Dynamische Faktoren können die Ausbreitung fördern bzw. überhaupt erst ermöglichen oder auch behindern!

passiv

aktiv

1. Passive (allochore) Ausbreitung

• hydrochore A.: Hochwasser, Meeresströmungen• anemochore A.: starke Winde (v.a. Samen, Früchte, Insekten)• zoochore A.: epizoochore Verbreitung (z.B. Kletten; Haftung an Tieren)

endozoochore V. (z.B. Samenverbreitung per Darmpassage)v.a. Verfrachtung über Zugvögel, Wasservögelgilt auch für ParasitenSpezialfall Phoresie (Ausbreitung innerhalb des Areals)

• anthropochore A.: durch Menschen þbewusst / þunbewusst

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2. Aktive (autochore) Ausbreitung

flug- u. ausgeprägt schwimmfähige Tiere: Insekten, Fische, Vögel, Säuger

3. Kombinierte Ausbreitung

z.B. erst passive Überwindung einer Barriere (Meeresströmung) oder anthro-pochore Übertragung, dann aktive Ausbreitung durch Eigenbewegung (z.B. Kartoffelkäfer: Nordamerika þ Europa; Kaninchen in Australien; nordameri-kanische Bisamratte)L Je größer die Beweglichkeit (passiv oder aktiv), deso größer die Verbrei-tungsgebiete der Arten.

Ganz allgemein kann der Vorgang, mit dem Organismen aktiv oder passiv an einen anderen Ort gelangen, als Dispersal oder einfach Ausbreitung bezeichnet werden.


Adaptive Radiation

Kommt es beim Eindringen in ein neues Gebiet, in dem zahlreiche ökologische Nischen unbesetzt sind, zur Entfaltung einer Sippe in Anpassung an diese ökologischen Gegebenheiten, so spricht man von adaptiver Radiation.

= Verminderung zwischenartlicher Konkurrenzevt. erhöhte Evolutionsgeschwindigkeit; Beispiele: Darwinfinken (Galapagos), Kleidervögel (Hawaii), Buntbarsche in afrikanischen Seen

1000 km

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ca. 28 Landvogel-Arten → 14 Arten Geospizinae (Darwinfinken) - 6 Gattungen1 Stammart, Aufspaltung vor ca. 1,5 - 2,0 Millionen Jahren

Verschiedene Inseln, günstige Separationsbedingungen,viele freie ökologische Lizenzen allopatrische Artbildung

Anpassungen an unterschiedliche Nahrung !

sekundäreSympatrie

verstärkte Divergenzenbezügl. Nahrungserwerb

immer größere Spezialisierung


Werkzeuggebrauch: Cactospiza pallida

Grundfinken Baumfinken

Mangroven Kakteengestrüpp

Anpassungen in der Schnabelform (Körner, Samen, Insekten)

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Hapalemur - Halbmakis

H. griseusGrauer Halbmaki

Blätter einer bestimmten Bambusart

H. simusGroßer Halbmaki

Mark der ausgewachsenen Stengel des Riesenbambus

H. aureusGoldener Halbmaki

junge Schößlinge, Blätterbasis, Mark ausgeschälter, schmaler Stengel

ohne Cyanid! frisst 12x soviel Cyanid, alsmutmaßlich nötig wäre, ihnumzubringen!

? wie möglich ?? ursprüngl. ökol. Bedingungen ?? wie kamen die Arten zusammen??

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