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La biogeografía es el estudio de la distribución de especies y ecosistemas en el espacio geográfico y en el tiempo geológico . Los organismos y las comunidades biológicas a menudo varían de manera regular a lo largo de los gradientes geográficos de latitud , elevación , aislamiento y área delhábitat . [1] La fitogeografíaes la rama de la biogeografía que estudia la distribución de las plantas. La zoogeografía es la rama que estudia la distribución de los animales.
El conocimiento de la variación espacial en los números y tipos de organismos es tan vital para nosotros hoy como lo fue para nuestros antepasados humanos , ya que nos adaptamos a entornosheterogéneos pero geográficamente predecibles . La biogeografía es un campo de investigación integrador que une conceptos e información de la ecología , biología evolutiva , geología y geografía física . [2]
La investigación biogeográfica moderna combina información e ideas de muchos campos, desde las limitaciones fisiológicas y ecológicas de la dispersión de los organismos hasta los fenómenos geológicos y climatológicos que operan a escalas espaciales globales y marcos de tiempo evolutivos .
Las interacciones a corto plazo dentro de un hábitat y especies de organismos describen la aplicación ecológica de la biogeografía. La biogeografía histórica describe los períodos de tiempo evolutivos a largo plazo para clasificaciones más amplias de organismos. [3] Losprimeros científicos, comenzando con Carl Linnaeus , contribuyeron al desarrollo de la biogeografía como ciencia. A partir de mediados del siglo XVIII, los europeos exploraron el mundo y descubrieron la biodiversidad de la vida.
La teoría científica de la biogeografía surge del trabajo de Alexander von Humboldt (1769–1859), [4] Hewett Cottrell Watson (1804–1881), [5] Alphonse de Candolle (1806–1893), [6] Alfred Russel Wallace (1823–1913), [7]Philip Lutley Sclater (1829–1913) y otros biólogos y exploradores.
Introducción [ editar ]
Los patrones de distribución de especies a través de áreas geográficas generalmente pueden explicarse a través de una combinación de factores históricos como: especiación , extinción , deriva continental y glaciación . Al observar la distribución geográfica de las especies, podemos ver variaciones asociadas en el nivel del mar , las rutas de los ríos, el hábitat y la captura de los ríos . Además, esta ciencia considera las limitaciones geográficas de las áreas de la masa de tierra y el aislamiento, así como los suministros de energía de los ecosistemas disponibles.
Durante los períodos de cambios ecológicos , la biogeografía incluye el estudio de especies de plantas y animales en: su hábitat de refugio actual y / o actual ; sus sitios de vida provisionales; y / o sus locales de supervivencia. [9] Como lo expresó el escritor David Quammen, "... la biogeografía hace más que preguntar qué especie? Y dónde . También pregunta por qué? Y, lo que a veces es más crucial, ¿por qué no? ". [10]
La biogeografía moderna a menudo emplea el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG), para comprender los factores que afectan la distribución de organismos y para predecir las tendencias futuras en la distribución de organismos. [11] A menudo se emplean modelos matemáticos y SIG para resolver problemas ecológicos que tienen un aspecto espacial. [12]
La biogeografía se observa con mayor intensidad en las islas del mundo . Estos hábitats a menudo son áreas de estudio mucho más manejables porque están más condensados que los ecosistemas más grandes en el continente. [13] Las islas también son ubicaciones ideales porque permiten a los científicos observar los hábitats que las nuevas especies invasoras han colonizado recientemente y pueden observar cómo se dispersan en la isla y cómo la cambian. Luego pueden aplicar su comprensión a hábitats continentales similares pero más complejos. Las islas son muy diversas en sus biomas , desde los climas tropicales hasta los árticos. Esta diversidad en el hábitat permite una amplia gama de estudios de especies en diferentes partes del mundo.
Un científico que reconoció la importancia de estas ubicaciones geográficas fue Charles Darwin , quien comentó en su diario "La zoología de los archipiélagos valdrá la pena el examen". [13] Dos capítulos de Sobre el origen de las especies se dedicaron a la distribución geográfica.
Historia [ editar ]
Siglo XVIII [ editar ]
Los primeros descubrimientos que contribuyeron al desarrollo de la biogeografía como ciencia comenzaron a mediados del siglo XVIII, a medida que los europeos exploraban el mundo y describían la biodiversidad de la vida. Durante el siglo XVIII, la mayoría de las opiniones sobre el mundo se formaron alrededor de la religión y, para muchos teólogos naturales, la Biblia. Carl Linnaeus , a mediados del siglo XVIII, inició las formas de clasificar los organismos a través de su exploración de territorios no descubiertos. Cuando notó que las especies no eran tan perpetuas como creía, desarrolló la Explicación de la Montaña para explicar la distribución de la biodiversidad; cuando el arca de Noé aterrizó en el monte Ararat y las aguas retrocedieron, los animales se dispersaron a lo largo de diferentes elevaciones en la montaña. Esto mostró diferentes especies en diferentes climas y las especies no fueron constantes.[3] Los hallazgos de Linneo establecieron una base para la biogeografía ecológica. A través de sus fuertes creencias en el cristianismo, se inspiró para clasificar el mundo viviente, que luego dio paso a cuentas adicionales de opiniones seculares sobre la distribución geográfica. [8]Argumentó que la estructura de un animal estaba muy relacionada con su entorno físico. Esto fue importante para la teoría rival de la distribución de George Louis Buffon. [8]
Justo después de Linneo, Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffonlos cambios observados en el clima y cómo las especies se propagan en todo el mundo como resultado. Fue el primero en ver diferentes grupos de organismos en diferentes regiones del mundo. Buffon vio similitudes entre algunas regiones, lo que lo llevó a creer que en un punto los continentes estaban conectados y luego el agua los separaba y causaba diferencias en las especies. Sus hipótesis fueron descritas por sus libros, Histoire Naturelle y Générale et Particulière, en las que argumentaba que las distintas regiones geográficas tendrían diferentes formas de vida. Esto se inspiró en sus observaciones comparando el Viejo y el Nuevo Mundo, ya que determinó distintas variaciones de especies de las dos regiones. Buffon creía que había un solo evento de creación de especies, y que las diferentes regiones del mundo eran hogares para diferentes especies, lo cual es una vista alternativa a la de Linneo.[8] Buffon también estudió fósiles que lo llevaron a creer que la tierra tenía más de decenas de miles de años y que los humanos no habían vivido allí mucho tiempo en comparación con la edad de la tierra. [3]
Después de este período de exploración, llegó la Era de la Ilustración en Europa, que intentó explicar los patrones de biodiversidad observados por Buffon y Linneo. A finales del siglo XVIII, Alexander von Humboldt, conocido como el "fundador de la geografía vegetal", [3] desarrolló el concepto de físico general para demostrar la unidad de la ciencia y cómo las especies encajan entre sí. Como uno de los primeros en aportar datos empíricos a la ciencia de la biogeografía a través de su viaje como explorador, observó diferencias en el clima y la vegetación. La tierra se dividió en regiones que definió como tropicales, templadas y árticas y dentro de estas regiones había formas similares de vegetación. [3]En última instancia, esto le permitió crear la isoterma, lo que permitió a los científicos ver patrones de vida en diferentes climas. [3] Contribuyó con sus observaciones a los descubrimientos de la geografía botánica realizados por científicos anteriores, y esbozó esta descripción de las características bióticas y abióticas de la tierra en su libro, Cosmos . [8]
Augustin de Candolle contribuyó al campo de la biogeografía al observar la competencia de especies y las diversas diferencias que influyeron en el descubrimiento de la diversidad de la vida. Fue un botánico suizo y creó las primeras Leyes de Nomenclatura Botánica en su trabajo, Prodromus. [14] Discutió la distribución de plantas y sus teorías finalmente tuvieron un gran impacto en Charles Darwin, quien se inspiró para considerar las adaptaciones y la evolución de las especies después de aprender sobre geografía botánica. De Candolle fue el primero en describir las diferencias entre los patrones de distribución a pequeña escala y a gran escala de los organismos de todo el mundo. [8]
Siglo XIX [ editar ]
En el siglo XIX, varios científicos adicionales contribuyeron con nuevas teorías para desarrollar aún más el concepto de biogeografía. Charles Lyell , siendo uno de los primeros colaboradores en el siglo XIX, desarrolló la Teoría del uniformismo después de estudiar los fósiles. Esta teoría explica cómo el mundo no fue creado por un solo evento catastrófico, sino a partir de numerosos eventos y lugares de creación. [15] El uniformismo también introdujo la idea de que la Tierra era en realidad significativamente más antigua de lo que se aceptó anteriormente. Con este conocimiento, Lyell llegó a la conclusión de que era posible que las especies se extinguieran. [dieciséis]Como notó que el clima de la Tierra cambia, se dio cuenta de que la distribución de las especies también debe cambiar en consecuencia. Lyell argumentó que los cambios climáticos complementaban los cambios de vegetación, conectando así el entorno ambiental con diferentes especies. Esto influyó en gran medida en Charles Darwin en su desarrollo de la teoría de la evolución. [8]
Charles Darwin fue un teólogo natural que estudió en todo el mundo y, lo más importante, en las Islas Galápagos. Darwin introdujo la idea de la selección natural, mientras teorizaba contra ideas previamente aceptadas de que las especies eran estáticas o invariables. Sus contribuciones a la biogeografía y la teoría de la evolución fueron diferentes de las de otros exploradores de su tiempo, porque desarrolló un mecanismo para describir las formas en que las especies cambiaron. Sus ideas influyentes incluyen el desarrollo de teorías sobre la lucha por la existencia y la selección natural. Las teorías de Darwin comenzaron un segmento biológico a la biogeografía y los estudios empíricos, que permitieron a los futuros científicos desarrollar ideas sobre la distribución geográfica de los organismos en todo el mundo. [8]
Alfred Russel Wallace estudió la distribución de la flora y la fauna en la cuenca del Amazonas y el archipiélago malayo a mediados del siglo XIX. Su investigación fue esencial para un mayor desarrollo de la biogeografía, y más tarde fue apodado el "padre de la biogeografía". Wallace realizó un trabajo de campo investigando los hábitos, las tendencias de reproducción y migración y el comportamiento de alimentación de miles de especies. Estudió las distribuciones de mariposas y aves en comparación con la presencia o ausencia de barreras geográficas. Sus observaciones lo llevaron a concluir que el número de organismos presentes en una comunidad dependía de la cantidad de recursos alimenticios en el hábitat particular. [8]Wallace creía que las especies eran dinámicas al responder a factores bióticos y abióticos. Él y Philip Sclater vieron la biogeografía como una fuente de apoyo para la teoría de la evolución, ya que utilizaron la conclusión de Darwin para explicar cómo la biogeografía era similar a un registro de la herencia de especies. [8] Los hallazgos clave, como la marcada diferencia en la fauna a ambos lados de la Línea Wallace , y la marcada diferencia que existía entre América delNorte y del Sur antes de su intercambio de fauna relativamente reciente , solo pueden entenderse a esta luz. De lo contrario, el campo de la biogeografía sería visto como puramente descriptivo. [3]
Siglo XX y XXI [ editar ]
A partir del siglo XX, Alfred Wegener introdujo la Teoría de la deriva continental en 1912, aunque no fue ampliamente aceptado hasta la década de 1960. [3] Esta teoría fue revolucionaria porque cambió la forma en que todos pensaban sobre las especies y su distribución en todo el mundo. La teoría explicó cómo los continentes se unían anteriormente en una gran masa de tierra, Pangea, y lentamente se separó debido al movimiento de las placas debajo de la superficie de la Tierra. La evidencia de esta teoría se encuentra en las similitudes geológicas entre las diferentes ubicaciones alrededor del mundo, las comparaciones de fósiles de diferentes continentes y la forma de rompecabezas de las masas de tierra en la Tierra. Aunque Wegener no conocía el mecanismo de este concepto de la deriva continental, esta contribución al estudio de la biogeografía fue significativa en la forma en que arrojó luz sobre la importancia de las similitudes o diferencias ambientales y geográficas como resultado del clima y otras presiones sobre el clima. planeta. Es importante destacar que, al final de su carrera, Wegener reconoció que probar su teoría requería la medición del movimiento continental en lugar de la inferencia de las distribuciones de especies de fósiles. [17]
La publicación de La teoría de la biogeografía de islas por Robert MacArthur y EO Wilson en 1967 [18] mostró que la riqueza de especies de un área podría predecirse en función de factores tales como el área del hábitat, la tasa de inmigración y la tasa de extinción. Esto se sumó al interés de larga data en la biogeografía de las islas . La aplicación de la teoría de la biogeografía de las islas a los fragmentos de hábitat estimuló el desarrollo de los campos de la biología de la conservación y la ecología del paisaje . [19]
La biogeografía clásica se ha expandido por el desarrollo de la sistemática molecular , creando una nueva disciplina conocida como filogeografía . Este desarrollo permitió a los científicos probar teorías sobre el origen y la dispersión de las poblaciones, como las especies endémicas de las islas . Por ejemplo, mientras que los biogeógrafos clásicos pudieron especular sobre los orígenes de las especies en las islas hawaianas , la filogeografía les permite probar las teorías de la relación entre estas poblaciones y las fuentes de origen putativas en Asia y América del Norte . [13]
La biogeografía continúa como un punto de estudio para muchos estudiantes de geografía y ciencias de la vida en todo el mundo, sin embargo, puede estar bajo diferentes títulos más amplios dentro de instituciones como la ecología o la biología evolutiva.
En los últimos años, uno de los desarrollos más importantes y consecuentes de la biogeografía ha sido mostrar cómo múltiples organismos, incluidos mamíferos como monos y reptiles como lagartos, superaron barreras como los grandes océanos que muchos biogeógrafos creían que era imposible cruzar. [20] Ver también dispersión oceánica .
Aplicaciones modernas [ editar ]
La biogeografía ahora incorpora muchos campos diferentes que incluyen, entre otros, geografía física, geología, botánica y biología vegetal, zoología y biología general. El enfoque principal de un biogeógrafo es qué factores ambientales y qué influencia tienen los humanos en la distribución de las especies específicas de estudio. En términos de aplicaciones de la biogeografía como ciencia hoy en día, los avances tecnológicos han permitido la obtención de imágenes satelitales y el procesamiento de la Tierra. [21] Dos tipos principales de imágenes satelitales que son importantes dentro de la biogeografía moderna son el Modelo de eficiencia de producción global (GLO-PEM) y los Sistemas de información geográfica (GIS). GLO-PEM utiliza imágenes satelitales para obtener "observaciones de la vegetación repetitivas, espacialmente contiguas y específicas del tiempo". Estas observaciones son a escala global.Los SIG pueden mostrar ciertos procesos en la superficie de la tierra, como la ubicación de las ballenas, las temperaturas de la superficie del mar y la batimetría. [23] Los científicos actuales también usan los arrecifes de coral para profundizar en la historia de la biogeografía a través de los arrecifes fosilizados.
Paleobiogeografía [ editar ]
La paleobiogeografía va un paso más allá para incluir datos paleogeográficos y consideraciones sobre la tectónica de placas . Usando análisis moleculares y corroborados por fósiles , ha sido posible demostrar que las aves encaramadas evolucionaron primero en la región de Australia o en la Antártica adyacente (que en ese momento se encontraba algo más al norte y tenía un clima templado). Desde allí, se extendieron a los otros continentes de Gondwan y el sudeste asiático, la parte de Laurasia más cercana a su origen de dispersión, en el Paleógeno tardío , antes de lograr una distribución global en el Neogene temprano.. [24] No sabiendo que en el momento de la dispersión, el Océano Índico era mucho más estrecho de lo que es hoy, y que Sudamérica estaba más cerca de la Antártida, sería difícil explicar la presencia de muchos linajes "antiguos" de perchas. aves en África, así como la distribución principalmente sudamericana de las suboscinas .
La paleobiogeografía también ayuda a restringir las hipótesis sobre el momento en que ocurren los eventos biogeográficos, como la vicarianza y la geodispersión , y proporciona información única sobre la formación de biotas regionales. Por ejemplo, los datos de los estudios filogenéticos y biogeográficos a nivel de especie nos dicen que la fauna de peces amazónicos se acumuló en incrementos durante un período de decenas de millones de años, principalmente por medio de la especiación alopátrica, y en una arena que se extiende sobre la mayor parte del área de Sudamérica tropical (Albert & Reis 2011). En otras palabras, a diferencia de algunas de las faunas insulares conocidas ( pinzones de Galápagos , moscas drosófilas hawaianas, cíclidos del lago de la fallaafricana)), la ictiofauna amazónica, rica en especies, no es el resultado de radiaciones adaptativas recientes . [25]
Para los organismos de agua dulce , los paisajes se dividen de forma natural en cuencas de drenaje discretas por cuencas hidrográficas , aisladas por episodios y reunidas por procesos de erosión . En regiones como la cuenca del Amazonas (o, en general, la Gran Amazonía, la cuenca del Amazonas, la cuenca del Orinoco y las Guayanas ) con un relieve topográfico excepcionalmente bajo (plano), las numerosas vías fluviales han tenido una historia altamente reticulada a lo largo del tiempo geológico . En tal contexto, la captura de flujoEs un factor importante que afecta la evolución y distribución de los organismos de agua dulce. La captura de la corriente se produce cuando una porción aguas arriba de un drenaje del río se desvía a la porción aguas abajo de una cuenca adyacente. Esto puede suceder como resultado del levantamiento tectónico (o hundimiento ), la represa natural creada por un deslizamiento de tierra , o la erosión hacia la cabeza o lateral de la cuenca entre cuencas adyacentes. [25]
Conceptos y campos [ editar ]
La biogeografía es una ciencia sintética, relacionada con la geografía , biología , ciencia del suelo , geología , climatología , ecología y evolución .
Algunos conceptos fundamentales en biogeografía incluyen:
- Especiación alopátrica : la división de una especie por la evolución de poblaciones geográficamente aisladas.
- evolución - cambio en la composición genética de una población
- extinción - desaparición de una especie
- Dispersión : movimiento de poblaciones fuera de su punto de origen, relacionado con la migración.
- áreas endémicas
- Geodispersal : la erosión de las barreras a la dispersión biótica y el flujo de genes, que permiten la expansión del rango y la fusión de biotas previamente aisladas .
- rango y distribución
- vicarianza - la formación de barreras a la dispersión biótica y al flujo de genes, que tienden a subdividir las especies y biotas, lo que lleva a la especiación y la extinción; biogeografía vicaria es el campo que estudia estos patrones
Biogeografía comparativa [ editar ]
El estudio de la biogeografía comparativa puede seguir dos líneas principales de investigación: [26]
- Biogeografía sistemática , estudio de las relaciones de áreas bióticas, su distribución y clasificación jerárquica.
- La biogeografía evolutiva , la propuesta de mecanismos evolutivos responsables de las distribuciones de los organismos. Los posibles mecanismos incluyen taxones generalizados interrumpidos por la ruptura continental o episodios individuales de movimientos a larga distancia.
Regionalizaciones biogeográficas [ editar ]
Existen muchos tipos de unidades biogeográficas utilizadas en los esquemas de regionalización biogeográfica , [27] [28] [29], ya que existen muchos criterios (composición de especies, fisonomía , aspectos ecológicos) y esquemas de jerarquización: reinos biogeográficos (o ecozonas ), bioregiones ( sensu stricto ), ecorregiones , regiones zoogeográficos , regiones florísticas , vegetación tipos, biomas , etc.
Los términos unidad biogeográfica, [30] área biogeográfica [31] o bioregión sensu lato , [32] se pueden usar para estas categorías, independientemente del rango.
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