Закономірності формування острівних біот

Острови різного походження займають близько 9 млн км2 (6%) площі суходолу нашої планети. Острівними є країни, населення яких перевищує 100 млн осіб (Індонезія, Японія). Острови мають важливе економічне й стратегічне значення. Вивчення закономірностей формування флори і фауни островів має неабияке значення для правильного уявлення про біоту Землі в цілому. Надзвичайно цікавим, але окремим питанням, є історія відкриття та дослідження багатьох островів Землі.

Які ж особливості формування біот островів? Своєрідність біоти будь-якого острова залежить від великої кількості чинників. Головні з них такі:

  • • географічне розташування острова;
  • • походження, вік, розміри;
  • • висота над рівнем моря;
  • • відстань від материка та ін.

Віднайти й обґрунтувати особливості, які були б характерними для всіх островів, практично неможливо. Однак деякі з особливостей все-таки є спільними як для островів континентального, так і океанічного походження. Хоча острови континентального походження колись були частиною континенту і їхня біота є реліктовою, тобто генетично пов’язана з тією, яка була там до від’єднання острова від континенту (Гренландія, Нова Гвінея, Мадагаскар, Великі Зондські острови, Японія, Сахалін, Велика Британія та ін.). Острови океанічного походження ніколи не були частиною континентів, живі організми потрапили сюди винятково океанічними шляхами, мігруючи водою або повітрям, тобто їхня біота є імміграційною.

Перша закономірність щодо формування біоти полягає в тому, що кількість особин острівних популяцій завжди є меншою порівняно з кількістю такої ж території континенту і не досягає того мінімуму, який необхідний для нормального розмноження в умовах тривалої ізоляції. Зважаючи на це, для островів характерне вимирання тих форм, що досягли критичного мінімуму. Воно підсилюється різноманітними флуктуаціями, що спричинюються абіотичними, біотичними й антропічними чинниками.

Друга закономірність полягає в тому, що чим дальше від континенту розміщений острів, тим більший на нього вплив океану. Океанічні чинники (припливи й відпливи, берегові бризи, підвищена вологість повітря тощо) не завжди позитивно впливають на представників острівної біоти, а вимирання успадкованих островом видів не завжди компенсується “прибуттям” на нього нових видів, що змогли подолати океанічний простір. Унаслідок цього виникає дисгармонія біоти, яку називають ще дефектністю біоти і яка найбільшою мірою характерна для островів океанічного походження. Зважаючи на це, за наявності однакових розмірів, висоти над рівнем моря тощо острови океанічного походження зажди мають біднішу біоту порівняно з островами континентального походження.

Третя закономірність полягає в тому, що біота, її видове різноманіття перебуває у прямій залежності від розмірів острова. На прикладі Антильських островів Ф. Дарлінгтон (1966) довів, що зі зменшенням площі острова в десять разів кількість видів, зокрема земноводних і плазунів, зменшується вдвічі. Якщо два острови різної величини приблизно в один і той же час відокремилися від континенту, то на більшому острові біота має значно більше шансів зберегтися, ніж на меншому. На малому острові насамперед зникають представники тих форм, для яких потрібна велика територія, наприклад, великі ссавці (рис. 10.19).

Різноманіття ландшафтних систем острова безпосередньо відображається на його біотичному різноманітті. Це пояснюють тим, що чим ширше коло екологічних ніш на острові, тим більше шансів на ньому вижити як материковим формам, так і формам міграційного походження. Тому найбіднішою є біота низинних коралових островів, дещо багатшою – підвищених коралових островів і ще багатшою -вулканічних. Найбагатшою є біота островів континентального походження, на яких наявне поєднання рівнинних та гірських ландшафтів. Різноманітність природних умов впливає також на вертикальну й горизонтальну структурованість біомів.

Міграція певних видів організмів через океанічний простір від континенту до острова або з одного острова на інший у кожному випадку має ймовірнісний характер. Але якщо брати до уваги великі проміжки часу, протягом якого відбувається міграція, то вона починає підпорядковуватися закону великих чисел, тобто статистичній ймовірності. Ф. Дарлінгтон вказує на те, що внаслідок подолання океанічного простору в 100 миль із тисячі особин виживає лише одна, а внаслідок подолання наступних 100 миль з кожної тисячі особин знову виживає одна. Отже, шанс подолати відстань довжиною 200 миль від джерела міграції має одна особина з мільйона, а досягти острова, що лежить на відстані 300 миль від континенту, – одна особина з мільярда і т. д. (табл. 10.2). Ізоляція і віддаленість від материка є визначальними стосовно високого ендемізму флори і фауни. Чим старший острів, тим більше ендемічних видів, які характерні для нього. Видовий ендемізм флори, зокрема Нової Зеландії, Кергелену, Гавайських островів, досягає 70-80 %. Якщо острови розташовані недалеко від материка (Великобританія, Сахалін, Шрі-Ланка), то ендемізм біоти виражений значно слабше.

На островах серед деяких груп тварин простежуються відхилення від типових форм, що не можна пояснити правилами Бергмана і Аллена. Зокрема, особини великих ссавців здебільшого менші, ніж на материку (поні, філіппінський буйвол та ін.). Для птахів і плазунів, навпаки, характерний острівний гігантизм (варани на острові Комодо, черепахи на Галапагоських островах). Природа цих явищ поки що не з’ясована. Найбільш ймовірно, що вони спричинені локальними чинниками, наприклад, підвищеною радіоактивністю гірських порід або іншими причинами.

Для островів властиві нелітаючі форми птахів і комах. Це пояснюють відсутністю на таких островах хижаків, які їх знищують. У природному доборі нелітаючих комах вирішальну роль відіграють пошуки захищених місць на поверхні від знесення їх вітром в океан. Для багатьох видів комах існує так звана рівновага між кількістю особин, знесених вітром, і кількістю особин, принесених на острів, за умови, що острів є частиною архіпелагу.

Найпоширенішими шляхами заселення островів організмами є водний і повітряний, рідше перенесення птахами. Водний шлях називають гідрохорним (морські течії), повітряний – анемохорним (вітри, шторми, урагани), перенесення птахами – зоохорним. Ант-ропохорний спосіб заселення островів відіграє в останні століття провідну роль. Це найбільшою мірою стосується заселених людиною островів, коли разом з нею поширюються не лише культурні й декоративні види рослин, а й бур’яни, що таким чином стали космополітами чи напівкосмополітами.

Найактивніше острови заселяють птахи. Однак цей процес уповільнюється так званим “гніздовим консерватизмом, коли вони повертаються для гніздування на батьківщину. Вітром на великі відстані переносяться спори та легке насіння, яке має спеціальні засоби (крилатки, парашутики тощо). Тому, зокрема, види папороті на островах є найбільш поширеними. Перенесення вітром комах залежить як від їхніх фізіологічних особливостей, так і від способу життя. Зважаючи на це, штормами найчастіше переносяться комахи, які активні вночі, є легкі та численні (коники-стрибунці, джмелі, метелики). Важкі форми, зокрема жуки, підхоплюються сильними повітряними потоками, але у разі послабленя потоку вони падають у море.

Солона вода вкрай несприятливо впливає не лише на комах, а й на всіх інших наземних рослин і тварин. З огляду на це морська вода є найбільшим бар’єром міграції живих організмів водним шляхом. На стовбурах дерев, вирваних ураганами і прибитими хвилями до островів, переносяться мурахи терміти та інші комахи. Дуже важко переносять солону воду земневодні. З плазунів на островах широко поширені сцинки (Scincidae) і гекони (Geckonidae). Інших груп ящірок, а також гадюк, за винятком морських, та прісноводних риб на островах океанічного походження немає. На другому місці після комах за поширенням на островах перебувають наземні молюски.

Дорослі рослини рідко приживаються на островах після їхньої подорожі у солоній воді. Виживають епіфіти, які долають водні простори на стовбурах дерев. Плоди деяких рослин можуть плавати у солоній воді, зберігаючи життєдіяльність (схожість) тривалий час (кокосові горіхи). Насіння багатьох рослин поширюється тваринами епізоохорно (лапками, опіренням, шерстю) й ендозоохорно, перебуваючи у шлунку тварини. Частина цього насіння, потрапляючи в ґрунт, проростає.

Поширення організмів на островах сприяє наявності так званих “кам’яних кладок” – проміжних островів. Особини тварин чи рослин могли з материка потрапити на один з островів, а звідти – на сусідній і так далі, заселивши увесь архіпелаг. Велике значення в заселенні острова організмами, що переносяться вітром чи водою, має його “ловчий кут” – розміщення острова щодо потоку організмів-мігран-тів. Якщо острів розміщений перпендикулярно до потоку вітрів чи течій, то ймовірність потрапляння організмів значно зростає. Саме цим можна пояснити подібність флори о. Мадагаскар з флорою Південно-східної Азії та Індостану.

Поширення або дисперсія є лише першою стадією інтродукції виду на новому місці. Не кожний вид, який потрапив на острів, може там прижитися. Адаптація виду можливе за таких умов:

• досягнення видом ецезису (грец. oikisis – колонізація), тобто завоювання рослиною вільного простору;

• стійкості в конкурентній боротьбі з видами, які заселилися раніше;

• адаптація до нових умов.

Ецезис можливий за умови досягнення організмами статевої зрілості й принесення потомства, що забезпечується сприятливими умовами – світлом, теплом, зволоженням, кормами. Недоступність ресурсів у потрібній кількості і в потрібний час стає бар’єром для адаптації організмів на новому місці. Лише на новоутворених островах, позбавлених біотичного покриву, ецезис нових поселенців відбувається без конкуренції. Види, які потрапили на острів раніше, мають суттєві переваги стосовно екологічно близьких до них видів, які потрапили на острів пізніше. У перших поселенців немає конкурентів і більше можливостей для розширення популяції. Водночас перші поселенці формують ґрунт, створюють тінь, підвищують зволоження місцезростань для інших рослин і цим можуть сприяти їхній адаптації.

Ізоляція островів є сприятливою умовою для видоутворення. Тому цей процес відбувається найшвидше на островах океанічного походження, де утворюється нечисленне популяція виду з обмеженим генофондом. Унаслідок цього на різних островах виникає різний набір генів одного і того ж виду, що спричиняє на кожному острові виникнення видових форм, а згодом і видів. Важливе значення в цьому процесі має наявність вільних екологічних ніш.

Класичним прикладом, що підтверджує своєрідність видоутворення на островах океанічного походження, є в’юрки, поширені на Галапагоських островах, про яких писав Ч. Дарвін у своїй книзі “Подорож натураліста навколо світу на кораблі “Бігль”. Очевидно, на Галапагоські острови потрапив один вид в’юрка, який споживав властиву йому їжу. Розмножившись, частині популяції не вистачало корму, і вони або гинули, або переходили на інший корм. Так вони навчилися ловити комах, виймати личинки зі щілин на стовбурах дерев, розгризати горішки тощо. Внаслідок цього природний добір спричинив утворення спеціалізованих форм, які заповнили на острові всі екологічні ніші, призначені для співочих птахів. Таким чином на Галапагосах утворилися 3 роди, 13 видів і 37 острівних форм в’юрків: великий, середній, малий, земляний, кактусовий, дятлів, кокосовий, мангровий, славковий та ін. Цікаво, що дятлоподібний в’юрок, що не має довгого язика для добування комах з-під кори дерев, використовує голку кактуса.

Адаптивна радіація простежується на порівняно молодому острові Рауль архіпелагу Кермадек стосовно виду дерева похутукава (Metrosideros Kermedekensis), яке в різних умовах існування утворило екологічні раси на рівні внутрівидових форм:

• потужних дерев з гілками, що утворюють додаткові корені;

• епіфітів;

• низькорослих чагарників.

Така розгалужена адаптація одних і тих же видів, заповнення ними екологічних ніш створює перешкоди для натуралізації інших видів на острові.

Швидкість натуралізації на інших островах різна. Ф. Фосберг на підставі вивчення віку Гавайських островів і кількості видів рослин, що там прижилися, визначив, що за мільйон років кількість успішних колонізацій не перевищує 30-35, тобто одну колонізацію за 20-30 тис. років. Для підвищеного атолу Науру аналогічні підрахунки виявили, що тут одна колонізація видів рослин відбувалася приблизно за тисячу років.

Звісно, що завезення людиною організмів на острови різко пришвидшує цей процес і сприяє космополітизації флори й фауни. Крім космополітичних, на островах виникають ендемічні форми, деколи навіть на рівні родин, як на островах Фіджі (монотипна родина рослин дегенерієвих), новій Каледонії (птах кагу (Rhinochetesj ubatus), новій Зеландії (птах ківі (Apteryx) та нещодавно вимерлий велетенський птах моа (родина Dinornithidae).

Біоми островів відрізняються від угруповань континентів переважно простішою структурою та енергетичними зв’язками, біднішим видовим складом і не зімкнутістю рослинного покриву. Формування угруповань розпочинається на стадії ецезису, коли організми пристосовуються до спільного життя. На наступній стадії – складного угруповання – утворюється рослинний покрив з кількома ярусами, де верхні яруси захищають нижні від надлишку світла, вітру, солоних краплин морських хвиль. Водночас відбувається гумусонагрома-дження, формується ґрунтовий покрив. Незважаючи на те, що немає багатьох характерних для материків груп рослин і тварин, формується біоценоз із скороченими трофічними ланками.

Найбагатше біорізноманіття характерне для високих островів із добре вираженою висотною поясністю (Мадагаскар, Нова Гвінея, Нове Зеландія). У процесі переходу від островів складних за структурою ландшафтних систем до простіших спрощується і біорізноманіт-тя – угруповання стають однотипними, а дефектність біоти – очевиднішою. На низинних атолах простежується не більше чотирьох видів угруповань: польові ліси, мангри, прибережні галофільні чагарники та берегові пляжі, а на мангрових островах – один вид (мангри). Урагани досить часто докорінно руйнують острівні угруповання і, таким чином, змінюють їхню структуру. Навіть у таких складних біомах, як вологі тропічні ліси, простежуються пристосування до періодичних руйнувань. Тут ділянки сформованого біоценозу чергуються з ділянками вторинних лісів, які, відновлюючись, згодом зливаються з корінними лісами. Отже, строкатість рослинного покриву, складеного відновленими угрупованнями, що перебувають на різних стадіях формування, є ще одною характерною рисою острівних біомів.

Обмежена кількість популяцій острівної біоти та її ізольованість зумовлюють зникнення багатьох видів. Цьому сприяє пряме винищення людиною та порушення умов життєвого середовища. Так була знищена стеллерова корова поблизу Командорських островів, безкрилий чистун (Ньюфаундленд), моа (Нова Зеландія) та ін. На межі зникнення перебувають яванський і суматринський носороги, цейлонський слон, галапагоські черепахи та інші представники острівної біоти.

Найбільшою небезпекою для флори і фауни багатьох островів є навмисне або випадкове завезення людиною кіз, свиней, собак, котів, щурів, мишей та інших синантропних видів, а також невдалі спроби акліматизації тварин – об’єктів мисливства. Завезення на Нову Зеландію плямистого оленя спричинило знищення лісів на значних площах. Цьому сприяло також завезення з Австралії такої травоїдної сумчатої тварини, як опосум.

Свині знищили птахів ківі, совиного папугу і гатерію, яка збереглася лише на декількох островах в протоці Кука. Флора островів Святої Олени і Кермадек значною мірою знищена внаслідок завезення кіз. За останні тисячоліття розвитку землеробства і століття розвитку промисловості людина суттєво змінила біотичне різноманіття, яке природа утворювала протягом мільйонів років.

Посилання на основну публікацію