Разнообразие региональных комплексов млекопитающих Европы на рубеже плейстоцена и голоцена

Автор: Пузаченко Андрей Юрьевич

Статья в выпуске: 3 (33) т.8, 2019 года.

Бесплатный доступ

Анализ данных палеонтологической летописи, содержащих важную информацию об эволюции биологического разнообразия на рубеже плейстоцена и голоцена, имеет большое значение для понимания исторических закономерностей формирования современных наземных экосистем и прогноза их изменений в будущем. В статье рассматриваются общие закономерности эволюции параметров биологического разнообразия 11 региональных комплексов млекопитающих Европы в период их качественной перестройки в интервале от 50 до ~ 5 тыс. лет (изотопные стадии MIS 3-MIS 1). По результатам моделирования эволюции структуры комплексов для каждого из них определены временные параметры переходных периодов в интервале 18-6.6 тыс. лет назад, продолжительность которых варьировала от ~1 до 5.6 тыс. лет. Выделены и описаны три варианта перестройки комплексов. Для изучения эволюции биологического разнообразия исходного (плейстоцен), переходного и конечного (средний голоцен) состояний комплексов определяли следующие параметры: видовое богатство, энтропию, индекс доминирования, избыточность или меру организации, индекс “оборота видов”. Кроме этого исследовали применимость разных моделей ранговых распределений для описания эмпирических данных и соответствие разных моделей разным эволюционным состояниям фаунистических комплексов. Показано, что основное содержание эволюции большинства комплексов выражалось в снижении видового богатства/разнообразия и упрощении их внутренней структуры, включая, вероятно, и снижение функциональной избыточности. Устойчивость большинства европейских фаунистических комплексов в позднем плейстоцене обеспечивалась за счет высокого видового богатства, относительной стабильности экологических ниш (специализации), обеспечивающих при широком взаимном перекрывании последних высокую экологическую функциональную избыточность. На основе результатов этого исследования мы предположили, что потеря биологического разнообразия и упрощение функциональных отношений в системе “организм - ресурсы среды” в голоцене привели к снижению устойчивости большинства региональных комплексов к воздействию внешних факторов, но увеличили их способность к самовосстановлению.

Еще

Биологическое разнообразие, плейстоцен, голоцен, видовое богатство, энтропия, индекс доминирования, избыточность, индекс оборота видов, ранговые распределения, млекопитающие

Короткий адрес: https://sciup.org/147231266

IDR: 147231266

Список литературы Разнообразие региональных комплексов млекопитающих Европы на рубеже плейстоцена и голоцена

Бир С. Кибернетика и управление производством [Cybernetics and production management]. М.: Физматгиз, 1963. 275 с.
Булгаков Н. Г., Левич А. П. Описание, происхождение и применение ранговых распределений в экологии сообществ [Description, origin and application of rank distributions in community ecology] // Вестник Московского университета. 2005. Сер. 16. Биология. № 1. С. 18-24.
Данукалова Г. А., Юрин В. И., Косинцев П. А., Осипова Е. М., Курманов Р. Г. Биостратиграфические исследования отложений верхнего плейстоцена и голоцена пещеры Сикияз-Тамак 7 (Южный Урал, Россия) [Biostratigraphical investigations of Upper Pleistocene and Holocene sediments of the cave Sikiyaz-Tamak 7 (South Urals, Russia)] // Геологический вестник. 2018. № 1. С. 144-161.
Крамаренко С. С. Метод использования энтропийно-информационного анализа для количественных признаков [The method of using entropy-information analysis for quantitative traits] // Известия Самарского научного центра РАН. 2005. Т. 7 (1). С. 242-247.
Левич А. П. Информация как структура систем [Information as a system structure] // Семиотика и информатика. 1978. Т. 10. С. 116-132.
Левич А. П. Структура экологических сообществ [The structure of ecological communities]. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. 180 с.
Левич А. П. Описание, происхождение и применение ранговых распределений в экологии сообществ [Description, origin and application of rank distributions in community ecology] // Общая и прикладная ценология. 2007. № 5. С. 14-19.
Мандельброт Б. Теория информации и психологическая теория частот слов [Information theory and psychological theory of layer frequency] // Математические методы в социальных науках. М.: Прогресс, 1973. С. 326-337.
Маркова А. К., Кольфсхотен Т. ван, Бохнкке Ш., Косинцев П. А., Мол И., Пузаченко А. Ю., Симакова А. Н., Смирнов Н. Г., Верпоорте А., Головачев И. Б. Эволюция экосистем Европы при переходе от плейстоцена к голоцену [Evolution of ecosystems in Europe during the transition from Pleistocene to Holocene]. (24-8 тыс. л. н.) / Отв. ред. А. К. Маркова, Т. ван Кольфсхотен. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. 556 с.
Маркова А. К., Пузаченко А. Ю. Реконструкция изменений палеосреды в районе Костенок и прилегающих территорий в течение позднего плейстоцена по данным млекопитающих [Reconstruction of changes in paleoenvironment in the Kostenok area and adjacent territories during the Late Pleistocene according to mammals] // Естественно-научные методы в изучении и сохранении памятников Костенковского-Борщевского археологического района. Воронеж: Воронежcкий университет, 2017. С. 48-57.
Пузаченко Ю. Г. Термодинамическая основа учения о биосфере и ноосфере В. И. Вернадского [Thermodynamical basis of the doctrine of biosphere and noosphere] (к 150-летию академика В. И. Вернадского) // Известия РАН. Сер. географическая. 2013. № 4. С. 5-20.
Пузаченко Ю. Г. Ранговые распределения в экологии и неэкстенсивная термодинамика [Rank distributions in ecology and non-extensive thermodynamics] // Аспекты биоразнообразия. Сборник трудов Зоологического музея МГУ. Т. 54 (2). М.: Товарищество научных изданий КМК, 2016. С. 401-830.
Пузаченко Ю. Г. Биологическое разнообразие в биосфере: системологический и семантический анализ [Biodiversity in biosphere: systemological and semantic analysis] // Биосфера. 2009. Т. 1 (1). С. 025-038.
Пузаченко Ю. Г. Теоретико-методологические основы долговременных эколого-географических исследований на территории заповедников [Theoretical and methodological basis of long-term ecologo-geographical investigations in the reserve territory] // Вопросы географии. 2017. Т. 143. С. 192-233.
Смирнов Н. Г., Большаков В. Н., Косинцев П. А., Панова Н. К., Коробейников Ю. И., Ольшванг В. Н., Ерохин Н. Г., Быкова Г. В. Историческая экология животных гор Южного Урала [Historical ecology of animals of South Urals mountains]. Свердловск: УрО АНСССР, 1990. 244 с.
Álvarez-Lao D. J., Méndez M. Latitudinal gradients and indicator species in ungulate paleoassemblages during the MIS 3 in W Europe // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2016. № 449. P. 455-462.
Andersen K. K., Azuma N., Barnola J. M., Bigler M., Biscaye P., Caillon N., Chappellaz J., Clausen H. B., Dahl-Jensen D., Fischer H., Fluckiger J., Fritzsche D., Fujii Y., Goto-Azuma K., Gronvold K., Gundestrup N. S., Hansson K.-M., Huber C., Hvidberg C. S., Johnsen S. J., Jonsell U., Jouzel J., Kipfstuhl S., Landais A., Leuenberger M., Lorrain R., Masson-Delmotte V., Miller H., Motoyama H., Narita H., Popp T., Rasmussen S. O., Raynaud D., Rothlisberger R., Ruth U., Samyn D., Schwander J., Shoji H., Siggard-Andersen M.-L., Steffensen J. P., Stocker T., Sveinbjornsdottir A. E., Svensson A., Takata M., Tison J.-L., Thorsteinsson T., Watanabe O., Wilhelms F. & White J. W. C. High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period // Nature. 2004. Vol. 431 (7005). P. 147-151.
Bachura O., Kosintsev P. Late Pleistocene and Holocene small- and large-mammal faunas from the Northern Urals // Quaternary International. 2007. Vol. 160. P. 121-128.
Bazzaz F. A. Plant Species Diversity in Old-Field Successional Ecosystems in Southern Illinois // Ecology. 1975. Vol. 56 (2). (Early Spring, 1975). P. 485-488.
Bray J. R., Curtis J. T. An ordination of the upland forest communities of southern Wisconsin // Ecological Monographs. 1957. Vol. 27. P. 325-349.
Crees J. J., Carbone C., Sommer R. S., Benecke N., Turvey S. T. Millennial-scale faunal record reveals differential resilience of European large mammals to human impacts across the Holocene // Proceedings of the Royal Society of London B. 2016. Vol. 283.
DOI: 10.1098/rspb.2015.2152
Davison M. L. Introduction to Multidimensional Scaling and Its Applications // Applied Psychological Measurement. 1983. Vol. 7. P. 373-379.
Dinnis R., Pate A., Reynolds N. Mid-to-late Marine Isotope Stage 3 mammal faunas of Britain: a new look // Proceedings of the Geologists' Association. 2016. Vol. 127. P. 435-444.
Discamps E., Royer A. Reconstructing palaeoenvironmental conditions faced by Mousterian hunters during MIS 5 to 3 in southwestern France: A multi-scale approach using data from large and small mammal communities // Quaternary International. 2017. Vol. 433. P. 64-87.
Fernández-García M., López-García J. M., Lorenzo C. Palaeoecological implications of rodents as proxies for the Late Pleistocene-Holocene environmental and climatic changes in northeastern Iberia // Comptes Rendus - Palevol 2016. Vol. 15. P. 707-719.
Foerster von H. On self-organizing systems and their environments // The Interdisciplinary Symposium on Self-Organizing Systems, May 5, 1959, Chicago, Illinois / Yovits M. C., Cameron S. (eds.). Self-Organizing Systems. London: Pergamon Press, 1960. P. 31-50.
Hammer Ø., Harper D. A. T., Ryan P. D. PAST: paleontological statistics software package for education and data analysis // Palaeontologia Electronica. 2001. Vol. 4. P. 1-9.
Heikinheimo H., Fortelius M., Eronen J., Mannila H. Biogeography of European land mammals shows environmentally distinct and spatially coherent clusters // Journal Biogeography. 2007. Vol. 34. P. 1053-1064.
Hubbell S. P. The unified neutral theory of biodiversity and biogeography. Princeton: Princeton Univ. Press, 2001. 375 p.
Hutchinson G. E. Concluding remarks // Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 1957. Vol. 22 (2). P. 415-427.
Kosintsev P. A., Gasilin V. V., Gimranov D. O., Bachura O. P. Carnivores (Mammalia, Carnivora) of the Urals in the Late Pleistocene and Holocene // Quaternary International 420. 2016. P. 145-155.
Kreft H., Jetz W. A framework for delineating biogeographical regions based on species distributions // Journal Biogeography. 2010. Vol. 37. P. 2029-2053.
Kuitems M., Kolfschotena T. van, Tikhonovd A. N., Plichta J. van der. Woolly mammoth δ13C and δ15N values remained amazingly stable throughout the last ~50,000 years in north-eastern Siberia // Quaternary International. 2019. Vol. 500. P. 120-127.
Magurran A. E. Measuring biological diversity. Oxford: Blackwell Publishing, 2004. 256 p.
Margalef R. Information theory in ecology // Memorias de la Real Academia de Ciencias y Artes de Barcelona. 1957. Vol. 23. P. 373-449.
Markova A. K., Puzachenko A. Y., Kolfschotena T. van. The North Eurasian mammal assemblages during the end of MIS 3 (Brianskian-Late Karginian-Denekamp Interstadial) // Quaternary International 2010. Vol. 212. P. 149-158.
Markova A. K., Smirnov N. G., Kozharinov A. V., Kazantseva N. E., Simakova A. N., Kitaev L. M. Late Pleistocene distribution and diversity of mammals in Northern Eurasia (PALEOFAUNA database) // Paleontologia i Evolucio. 1995. Vol. 28/29. P. 5-143.
Markova A., Puzachenko A. Preliminary Analysis of European Small Mammal Faunas of the Eemian Interglacial: Species Composition and Species Diversity at a Regional Scale // Quaternary. 2018. Vol. 1 (9).
DOI: 10.3390/quat1020009
Marquet P. A. Invariants, scaling laws, and ecological complexity // Science. 2000. Vol. 289. № 5484. P. 1487-1488.
Marquet P. A. Scaling and power-laws in ecological systems // Journal of Experimental Biology. 2005. Vol. 208. P. 1749-1769.
McGill B. J., Etienne R. S., Gray J. S., Alonso D., Anderson M. J., Benecha H. K., Dornelas M., Enquist B. J., Green J. L., He F., Hurlbert A. H., Magurran A. E., Marquet P. A., Maurer B. A., Ostling A. S., Candan U. U., Ugland K. I., White E. P. Species abundance distributions: moving be yond single prediction theories to integration within an ecological framework // Ecology Letters. 2007. Vol. 10. P. 995-1015.
Mourelle C., Ezcurra E. Differentiation diversity of Argentine cacti and its relationship to environmental factors // Journal of Vegetation Science. 1997. Vol. 8. P. 547-558.
Pavelková Řičánková V., Robovský J., Riegert J., Zrzavý J. Regional patterns of postglacial changes in the Palearctic mammalian diversity indicate retreat to Siberian steppes rather than extinction // Scientific Reports. 2015. Vol. 5.
DOI: 10.1038/srep12682
Puzachenko A. Yu., Markova A. K. Diversity dynamics of large- and medium-sized mammals in the late Pleistocene and the Holocene on the east European Plain: systems approach // Quaternary International. 2016. Vol. 420. P. 391-401.
Puzachenko A. Yu., Markova A. K. Evolution of mammal species composition and species richness during the Late Pleistocene - Holocene transition in Europe: A general view at the regional scale // Quaternary International 2019. URL: 10.1016/j.quaint.2018.12.025 (дата обращения: 10.08.2019).
DOI: 10.1016/j.quaint.2018.12.025(
Puzachenko A. Yu., Markova A. K. Mammal diversity during the Pleistocene-Holocene transition in Eastern Europe // Integrative Zoology. 2014. Vol. 9. P. 461-470.
Ramsey B. C., Lee Sh. Recent and planned developments of the program OxCal // Radiocarbon. 2013. Vol. 55. P. 720-730.
Reimer P. J., Bard E., Bayliss A., Beck J. W., Blackwell P. G., Ramsey C. B., Buck C. E., Cheng Edward H. L. R., Friedrich M., Grootes P. M., Guilderson T. P., Haflidason H., Hajdas I., Hatté C., Heaton T. J., Hoffmann D. L., Hogg A. G., Hughen K. A., Kaiser K. F., Kromer B., Manning S. W., Niu M., Reime, R. W., Richards D. A., Scott E. M., Southon J. R., Staff R. A., Turney C. S. M., Plicht J. van der. Intcal13 and Marine13 Radiocarbon age calibration curves 0-50,000 years cal BP // Radiocarbon. 2013. Vol. 55. P. 1869-1887.
Ricotta C., Podani J. On some properties of the Bray-Curtis dissimilarity and their ecological meaning // Ecological Complexity. 2017. Vol. 31. P. 201-205.
Royer R. R., Montuire S., Legendre S., Discamps E., Jeannet M., Lécuyer Ch. Investigating the influence of climate changes on rodent communities at a regional-scale (MIS 1-3, Southwestern France) // PLoS ONE. 2016. Vol. 11 (1).
DOI: 10.1371/journal.pone.0145600
Schwartz-Narbonne R., Longstaffe F. J., Kardynal K. J. Druckenmiller P., Hobson K. A., Jass C. N., Metcalfe J. Z., Zazula G.. Reframing the mammoth steppe: Insights from analysis of isotopic niches // Quaternary Science Reviews. 2019. Vol. 215. P. 1-21.
Semken H. A. Jr. Environmental interpretations of the "disharmonious" Late Wisconsinian biome of South-eastern North America // Laub R. S., Miller N. G., Steadman D. W. (eds). Late Pleistocene and Early Holocene Paleoecology and Archeology of the Eastern Great Lakes Region // Bulletin of Buffalo Society of Natural Sciences. 1988. Vol. 33. P. 185-194.
Semken H. A. Jr., Graham R. W., Stafford T. W. Jr. AMS 14C analysis of Late Pleistocene non-analog faunal components from 21 cave deposits in southeastern North America // Quaternary International. 2010. Vol. 217. P. 240-255.
Shannon C. E. A mathematical theory of communication // Bell System Technical Journal. 1948. Vol. 27. P. 379-423, 623-656.
Simpson E. H. Measurement of diversity // Nature. 1949. Vol. 163. P. 688-690.
Sokal R. R., Rohlf F. J. Biometry: The principles and practice of statistics in biological research. 3rd Edition. NY: W.H. Freeman and Co., 1995. 887 p.
Svendsen J. I., Alexanderson H, Astakhov V. I., Demidov I., Dowdeswell J. A., Svend F., Gataullin V., Henriksen M., Christian H., Houmark-Nielsen M., Hubberten H.W., Ingólfsson Ó., Jakobsson M., Kjær K. H., Larsen E., Lokrantz H., Lunkka J. P., Lyså A., Mangerud J., Matiouchkov A., Murray A., Möller P., Niessen F., Nikolskaya O., Polyak L., Saarnisto M., Siegert Ch., Siegert M.J., Spielhagen R. F., Stein R. Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia // Quaternary Science Reviews. 2004. Vol. 23 (11-13). P. 1229-1271.
Tokeshi M. Species abundance patterns and community structure // Advances in Ecological Research. 1993. Vol. 24. P. 111-187.
Torre D., Abbazzi L., Ficcarelli G., Masini F., Mezzabotta C., Rook L. Changes in mammal assemblages during the Lateglacial-eariiest Holocene // Il Quaternario: Italian Journal of Quaternary Sciences. 1996. Vol. 9. № 2. P. 551-560.
Walker M., Johnsen S., Rasmussen S. O., Popp T., Steffensen J.-P., Gibbard P., Hoek W., Lowe J., Andrews J., Bjӧrck S., Cwynar L. C., Hughen K., Kershaw P., Kromer B., Litt T., Lowe D. J., Nakagawa T., Newnham R., Schwander, J. Formal definition and dating of the GSSP (Global Stratotype Section and Point) for the base of the Holocene using the Greenland NGRIP ice core, and selected auxiliary records // Journal of Quaternary Science. 2009. Vol. 24. P. 3-17.

Еще

Статья научная