Biogeografie

2.8 Vymírání (extinkce)

2.8.1 Ekologické procesy

Ačkoli všechny živé organismy představují kontinuální evoluční linie, přesto, když se podíváme miliardy let zpět k původu života, zjistíme, že konečným osudem každého druhu je vyhynutí. To lze potvrdit nálezy různých fosílií. Před 100 miliony let byla Země plná života. Suchozemský i vodní svět byl obsazen různými biotami, které tvořily komplexní ekologické komunity. Nicméně, mnoho druhů, rodů, čeledí a řádů, které byly dominantními, byly zničeny nebo drasticky snížily svoji četnost a byly nahrazeny novými evolučními liniemi. Dinosauři a jiní plazi na souši byli nahrazeni ptáky a savci. V oceánech, které byly plné hlavonožců a měkkýšů, se objevily ryby. Velké mořské plazy nahradili delfíni, velryby, tuleni a lachtani. K vyhynutí dochází průběžně v celé historii života. Dochází taky ke katastrofám, kdy je zničena velká část bioty Země. S největší pravděpodobností za tím stojí rychlé a drastické změny životního prostředí. Není divu, že vymírání mělo velký vliv na organismy nejen v daném okamžiku, ale také na prostorovou distribuci těchto i nově vzniklých organismů v dnešním světě.

Někteří autoři přirovnávají evoluční historii života k neustálému závodu bez vítěze, jen s poraženými - těmi druhy, které zanikají. Tento pohled je pravděpodobně nejlépe vyjádřen Van Valenovou (1973) tzv. Red Queen hypothesis. Hypotéza předpokládá, že druh se musí neustále vyvíjet, aby udržel krok s neustále se měnícím prostředím, a to nejen s abiotickými podmínkami, ale také proto, že všechny ostatní druhy se vyvíjejí, mění dostupnost zdrojů a tím i biotické interakce - biotické podmínky. Druhy, které nejsou schopny držet krok se změnami vyhynou a jejich místo zaujmou druhy jiné - nové.

Van Valen poukazuje na to, že pravděpodobnost zániku druhu nezávisí na jeho evolučním věku, ale na jeho taxonomickém a ekologickém stavu. Určité taxonomické a ekologické skupiny vykazují trvale vyšší míru vymírání než ostatní. Např. zřejmě kvůli menší míře extinkce nalezneme malé a býložravé savce na více menších ostrovech než velké karnivorní druhy (Lawlor 1986). Toto se zdá být základním vzorem. (Van Valen 1973).

Když mluvíme o zániku druhů, musíme si uvědomit, že tento proces většinou začíná v menším měřítku, například u vyhynutí jednotlivých populací. Někteří vědci vyvinuli matematické modely předpovídající náchylnost populace k zániku na základě jejích demografických charakteristik (např. MacArthur & Wilson 1967). Všechny populace mají výkyvy ve své početnosti v důsledku změn prostředí a činnosti svých konkurentů. Když se populace stane velmi málo četná, tak do hry vstupují tzv. náhodné faktory, jako je třeba změna poměru pohlaví. Matematické modely ukazují, že obecně platí, že pokud se sníží poměr narozených k zemřelým a čím déle tento stav trvá, tím je populace zranitelnější a na pokraji vyhynutí. Populace s nízkou porodností, především ve spojení s vysokou úmrtností, se nemůže rychle zotavit z dočasného snížení počtu jedinců. Modely naznačují, že pravděpodobnost zániku se zvyšuje, když klesá velikost populace a opravdu velké riziko vzniká, když velikost populace klesne pod 100 jedinců. Tyto matematické modely jsou založeny na skutečných demografických charakteristikách populací, ale je důležité si uvědomit, že i změny v podmínkách životního prostředí mohou být příčinou těch změn, které v konečném důsledku vedou k vyhynutí druhu.

Je obtížné získat a interpretovat informace o tom, jak vnitřní demografické a vnější ekologické faktory ovlivňují způsoby vyhynutí, neboť vymírání druhů, s výjimkou těch, způsobených lidmi, jsou zřídka kdy pozorována. Výzkumníci získali cenné poznatky, tím, že studovali vliv těchto faktorů na malých, izolovaných subpopulacích. Jedním obzvláště dobře zdokumentovaným příkladem jsou práce Andrewa Smithe (1974, 1980) na americkém druhu pišťuchy (Ochotona princeps). Americká pišťucha pika se vyskytuje v ústraní na skalách v hornatých oblastech západní části Severní Ameriky. Smith pečlivě sledoval pišťuchy, jak kolonizovaly kamenné haldy zanechané těžebními pracemi v pohoří Sierra Nevada v Kalifornii. Tato těžba vytvořila pro pišťuchy vhodné „ostrovní biotopy“ v moři křovin. Smith byl schopen dokumentovat extinkce subpopulací sčítáním na těchto stanovištích poprvé v roce 1972 a následně v roce 1977. Opakovaná sčítání dokumentovala jak extinkce dříve existujících subpopulací, tak i kolonizace dříve neobydlených stanovišť. Na základě údajů o míře porodnosti a úmrtnosti pišťuch a velikosti a stupni izolace stanoviště, Smith a jeho kolegové vyvinuli stochastický model, který poměrně přesně předpověděl frekvenci vymírání a kolonizací. Podobně, Lomolino (1984) a Crowell (1986) dokumentují zánik a imigraci drobných savců na ostrovech v řece svatého Vavřince, v jezeře Huron, a v zálivu Maine. Tyto studie se spíše zabývají malými, izolovanými subpopulacemi než vymíráním celého druhu, nicméně ukazují jak vnitřní demografičtí činitelé a vnější podmínky prostředí ovlivňují proces zániku druhu.

Tab. 2: Odhadovaný čas do extinkce subpopulací pišťuchy piky (podle Smith 1974, 1980; Lomolino et al. 2006)

Poznámka: Populace zde prezentované osídlují ostrovní stanoviště různé velikosti. Míry porodnosti a úmrtnosti na jednoho jedince byly určeny z věkové struktury těchto populací. Matematický model založený na modelu MacArthura a Wilsona (1967) předpovídá, že pouze velmi malé populace (K < 3 jedinci) by měly mít měřitelnou rychlost extinkce v důsledku náhodných demografických fluktuací. Tato předpověď byla potvrzena Smithovým pozdějším měřením populačního turnoveru na stejných ostrovních stanovištích během pětileté periody.