Кіріспе
Панама мойынының қалыптасуынан туындаған палеозоографиялық құбылыс. Ұлы американдық биотикалық алмасу (жиі GABI деп қысқартылады), сондай-ақ Ұлы американдық алмасу және Ұлы американдық фауналық алмасу деп белгілі, маңызды кеш кенозойлық палеозоогеографиялық биотикалық алмасу оқиғасы болды. Онда құрлықтағы және тұщы су фаунасы Орталық Америка арқылы Солтүстік Америкадан Оңтүстік Америкаға және кері бағытта қоныс аударды, себебі жанартаулық Панама мойыны теңіз түбінен көтеріліп, бұрын бөлек континенттерді біріктірді. Бұрынғы қоныс аударулар су арқылы жүрген болса, шамамен 2,7 миллион жыл (млн) бұрын, Пьяценз эпохасында көші-қон күрт үдеді. Бұл Неотропикалық (шамамен Оңтүстік Америка) және Неарктикалық (шамамен Солтүстік Америка) биогеографиялық аймақтардың бірігіп, Америка құрлығын қалыптастыруына әкелді. Алмасуды биостратиграфия және табиғатты (неонтологияны) зерттеу арқылы байқауға болады. Оның ең күшті әсері сүтқоректілердің зоогеографиясына тиді, бірақ ол жорғалаушыларға, қосмекенділерге, буынтық аяқтыларға, нашар ұшатын немесе ұша алмайтын құстарға және тіпті тұщы су балықтарына да қоныс аударуға мүмкіндік берді. Дегенмен, жағалау және теңіз биотасына кері әсер етілді; Орталық Америка мойынының қалыптасуы «Ұлы американдық жарылыс» деп аталатын құбылысты тудырды, нәтижесінде Кариб теңізі Тынық мұхитынан оқшауланып, маңызды түрлердің әртараптануы мен жойылуы орын алды. Уоллес Амазонка бассейнін зерттеп, бес жыл бойы үлгілер жинады. Келесі ғасырда осы құбылысты түсінуге үлкен үлес қосқандарға Флорентино Амехино, В.Д. Мэтью, В.Б. Скотт, Брайан Паттерсон, Джордж Гейлорд Симпсон және С. Дэвид Уэбб жатады. Солтүстік және Оңтүстік Америка арасындағы байланыстың қалыптасуының плиоцендік кезеңі 1910 жылы Генри Фэрфилд Осборн тарапынан талқыланды. Ұқсас алмасулар Кензойдың басында, бұрын оқшауланған Үндістан және Африка Еуразиямен байланыс орнатқанда, сәйкесінше 56 және 30 млн жыл бұрын болды.
The Great American Biotic Interchange (commonly abbreviated as GABI), also known as the Great American Interchange and the Great American Faunal Interchange, was an important late Cenozoic paleozoogeographic biotic interchange event in which land and freshwater fauna migrated from North America to South America via Central America and vice versa, as the volcanic Isthmus of Panama rose up from the sea floor and bridged the formerly separated continents. Although earlier dispersals had occurred, probably over water, the migration accelerated dramatically about 2.7 million years (Ma) ago during the Piacenzian age. It resulted in the joining of the Neotropic (roughly South American) and Nearctic (roughly North American) biogeographic realms definitively to form the Americas. The interchange is visible from observation of both biostratigraphy and nature (neontology). Its most dramatic effect is on the zoogeography of mammals, but it also gave an opportunity for reptiles, amphibians, arthropods, weak flying or flightless birds, and even freshwater fish to migrate. Coastal and marine biota, however, were affected in the opposite manner; the formation of the Central American Isthmus caused what has been termed the Great American Schism, with significant diversification and extinction occurring as a result of the isolation of the Caribbean from the Pacific. Wallace had spent five years exploring and collecting specimens in the Amazon basin. Others who made significant contributions to understanding the event in the century that followed include Florentino Ameghino, W. D. Matthew, W. B. Scott, Bryan Patterson, George Gaylord Simpson and S. David Webb. The Pliocene timing of the formation of the connection between North and South America was discussed in 1910 by Henry Fairfield Osborn. Analogous interchanges occurred earlier in the Cenozoic, when the formerly isolated land masses of India and Africa made contact with Eurasia about 56 and 30 Ma ago, respectively.
Оңтүстік Американың оқшаулануы
Гондвананың мезозойлық кезеңнің соңында бөлініп кетуінен кейін Оңтүстік Америка Цenoзой дәуірінің көп бөлігін арал материгі ретінде өткізді, оның "ерекше оқшаулануы" фаунасының Жер бетінде басқа жерде кездеспейтін көптеген түрлерге айналуына мүмкіндік берді, олардың көпшілігі қазір жойылып кетті. Оның эндемикалық сүтқоректілері бастапқыда негізінен метатериялардан (марсупиалдар мен спарсадонттар), ксенартрлардан және Меридиунгулата деп аталатын жергілікті сопақшалардың әртүрлі тобынан: нотоунгуляттар ("оңтүстік сопақшалар"), литоптерлер, астрапотерлер, пиротерлер және ксенонунгуляттардан тұратын. Палеоценде бірнеше териан емес сүтқоректілер – монотремалар, гондванатерлер, дриолестидтер және мүмкін симолодонт көпқұрттылар да болды; олардың ешқайсысы айтарлықтай әртараптанған жоқ және көптеген тұқымдар ұзақ сақталмады, ал Некролестес және Патагония сияқты нысандар Миоценде ғана сақталған. Марсупиалдар Көньяқ Америкадан Антарктида арқылы Австралияға дейін Гондван жер байланыстары арқылы Қырық дәуірінің аяғында немесе ерте терциарда саяхаттаған көрінеді. Оңтүстік Американың бір марсупиалы, монито дель Монте, басқа Оңтүстік Америка марсупиалдарына қарағанда Австралия марсупиалдарына жақын екені дәлелденді (Америдельфия); алайда, бұл ең базалық австралидельфиан, яғни бұл суперордер Оңтүстік Америкада пайда болып, монито дель Монте бөлінгеннен кейін Австралияға таралды. Палеогнаф құстары (ratites және Оңтүстік Американың тинамулары) Австралия мен Жаңа Зеландияға ұқсас көшіп кетуі мүмкін. Басқа да осылай таралған (әгәр ұшып немесе мұхитпен таралып таралмаған болса) таксондар – тотулар, хелидті торналар және жойылып кеткен мейоланидті торналар. Оңтүстік Америкада қалған марсупиалдарға диделфиморфтар (опоссумдар), паукитуберкулятандар (опоссумдар) және микробиотерлер (монитос дель Монте) кіреді. Бұлардың үлкен жыртқыш туыстары да болды, мысалы, борхьяенидтер және семсер тісті Тилакосмилус; бұл шұңқырлар, олар енді шынайы сумкалы деп саналмайды. Үлкен етқоректі метатериялардың азаюымен және етқоректілердің көпшілігінің пайда болуынан бұрын, Thylophorops сияқты жыртқыш оппозиумдар уақытша үлкен мөлшерге жетті (шамамен 7 кг). Метатериялар және макроэуфрактус сияқты бірнеше ксенартралық армадилолар – етқоректілер ретінде маманданған жалғыз Оңтүстік Америка сүтқоректілері; олардың салыстырмалы тиімділігі сүтқоректі емес жыртқыш жануарларға әдеттегіден гөрі маңызды рөл атқаруға мүмкіндік берді (Австралиядағы жағдайға ұқсас). Sparassodonts және гигант opossums үлкен жыртқыш жануарлар үшін экологиялық нишаларды ұшпайтын қорқынышты "қауіпті құстармен" (форусрацидтер) бөлісті, олардың ең жақын туыстары серималар. Солтүстік Америкада да ерте кайнозой кезінде ірі құрлық жыртқыш құстар (қарым-қатынас баторнитидтер) болды, бірақ олар ерте миоценде GABI-ден бұрын, шамамен 20 миллион жыл бұрын жойылып кетті. Миоценнің соңғы кезеңінде Оңтүстік Американың аспанда (6 млн жыл бұрын) ең үлкен ұшатын құстардың бірі - Аргентавис, қанатының ұзындығы 6 м немесе одан да көп болатын және ол Тилакосмилдің өлтіруінің қалдықтарымен ішінара өмір сүрген болуы мүмкін. Жер бетіндегі (метасухиан) зифодонт тістері бар крокодиллиформдар, кем дегенде, орта Миоценде және мүмкін Миоцен Плиоцен шекарасына дейін болған. Оңтүстік Американың кейбір су крокодилдары, мысалы, Грипосух, Морасух және Пуруссавр, ұзындығы 12 м-ге дейін (ең үлкен мезозой крокодиллиформдарына ұқсас) айбынды өлшемдерге жетті. Олар мекендейтін жерлерін 3,3 м (11 фут) Stupendemys атты барлық уақыттағы ең үлкен торғайлармен бөлісті. Ксенартрлар - бұл сүтқоректілердің таңғажайып тобы, олар өздерінің тарихының ерте кезеңінде арнайы тамақтану үшін морфологиялық бейімделулерді дамытты. Қазіргі кездегі (армадилло, қарақұмық, ағаш жалқаулары) түрлеріне қоса, үлкен түрлердің үлкен әртүрлілігі болды, соның ішінде панпатерлер, глиптодонттар сияқты анкилозаврлар, жыртқыш еуфрактиндер, әр түрлі жер жаяулары, олардың кейбіреулері филдер мөлшеріне дейін жетті (мысалы, Мегатериум), тіпті жартылай сулы және сулы теңіз жаяулары. Нотоунгуляттар мен литоптерлерде көптеген таңғажайып формалар болды, мысалы, Макраухения, түйе тәрізді литопатер кішкентай сопақшасы бар. Олар сонымен қатар параллель немесе конвергентті эволюцияның үлгілерін көрсететін таныс дене типтерін шығарды: бір саусақты Тоаттериумның аяқтары жылқыныкіне ұқсас, Пахирухо қоянға ұқсады, Гомалодотериум жартылай екі аяқпен жүретін, тырнақтары бар жануар, шаликотер сияқты, ал мүйізді Тригодон мүйізқұрға ұқсады. Екі топ та Төменгі Палеоценде, мүмкін кондилартық қордан эволюциялап, әртараптанды, үлкен алмасудан бұрын азайды және Плейстоценнің соңында жойылып кетті. Пиротерлер мен астрапотерлер де ерекше болды, бірақ олар аз әртараптанды және алмасудан бұрын ертерек жойылып кетті. Солтүстік Америка фаунасы типикалық бореоэутериандық фауна болды, Африкалық пробосцидтермен толықтырылды.
Океандық дисперстер алмасу алдында
Оңтүстік Американы басып алу шамамен 40 млн жыл бұрын (орта эоцен) кавиоморф кеміргіштер Оңтүстік Америкаға келген кезде басталды. Олардың кейіннен қарқынды әртараптануы Оңтүстік Американың кейбір кішкентай сумкалыларын ығыстырып, капибаралар, шиншиллалар, вискачалар және Жаңа әлемді тудырды. Жаңа және Ескі әлемдікілер тікенді тікенді тәуелсіз дамытатыны – параллель эволюцияның тағы бір мысалы. Бұл шабуыл Африкадан келген болуы мүмкін. Батыс Африкадан Бразилияның солтүстік-шығыс бұрышына дейін өту континенттік дрейфке байланысты әлдеқайда қысқа болды және аралдан аралға көшуге көмектескен болуы мүмкін (мысалы, егер олар сол кезде мекендейтін арал болса, Сент-Полс-Рокс арқылы) және батысқа қарай мұхиттық ағымдар. Океанның арғы жағына кем дегенде бір ұрықтандырылған әйел (әдетте жануарлар тобы) кездейсоқ ағаш немесе мангроуды салдармен жүзіп өткен кезде жетті. Кейіннен хутиялар (Capromyidae) Батыс-Индияны Багам аралдарына дейін отарлаған. Уақыт өте келе, кейбір кавиоморф кеміргіштер Оңтүстік Американың кейбір тума тұқымды тұяқтыларымен бәсекелесетін үлкен түрлерге айналды, бұл Олигоценнің басында соңғылардың әртүрлілігін біртіндеп жоғалтуға ықпал еткен болуы мүмкін. Кейіннен (36 млн жыл бұрын) Африкадан кеміргіштерге ұқсас жолмен приматтар пайда болды. 2020 жылы ұсынылған қазбалар Африка маймылдарының екінші ұрпағы Оңтүстік Америкаға да барып, кем дегенде қысқа уақытқа отарлағандығын көрсетеді. Укаялиптекустың Амазонка Перуінің ерте олигоцен кезеңінен қалған қалдықтары морфологиялық талдау бойынша, парапитекоидты маймылдардың афро-араб сәулеленуінің парапитецидтер туысына терең енген, тіс ерекшеліктері платирриндерден айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл топтың Ескі әлемдегі мүшелері Олигоценнің соңында жойылып кеткен деп есептеледі. Төменгі олигоцен Fayum шөгінділерінің Qatrania wingi Ucayalipithecus-тің ең жақын туысы болып саналады. Еоцен дәуірінде Африканың судағы қалдықтарынан жағаға шыққан сол аздаған "жұртқа" тән ұрпақтары Оңтүстік Американың барлық ұшпайтын сүтқоректілердің ұрпақтарынан екі есе көп (372 кавиоморф және маймыл түрлері 136 сумкалы және ксенартран түрлеріне қарсы). Оңтүстік Американың көптеген жарғақтары шамамен сол кезеңде Африкадан, мүмкін аралық аралдардың көмегімен, бірақ жүзіп емес, ұшып келген болуы мүмкін. Ноктилионоидты жарғанақтар неотропикалық отбасылары Furipteridae, Mormoopidae, Noctilionidae, Phyllostomidae және Thyropteridae-ге жататын ата-бабалары Эоценде Африкадан Оңтүстік Америкаға жеткен деп есептеледі. Құсбақалардың мұхит арасына таралуына олардың бас көтеріп жүзуі және алты ай бойы тамақсыз, сусыз өмір сүруі көмектеседі және Галапагос аралдары (Галапагос тасбақасы). Америкалық гекконың бірнеше кладтары палеоген және неоген кезеңдерінде Африкадан ағып келген көрінеді. Мабуя және Трахилепис туыстарының скинктері соңғы 9 млн жыл ішінде Атлантика мұхитында Африкадан Оңтүстік Америкаға және Фернандо де Норонхаға дейін тараған. Бір қызығы, Оңтүстік Американың ор қазған амфисбаниандары мен соқыр жыландар да Африкадан келген сияқты, Оңтүстік Американың жаңбырлы ормандарында ұшатын әлсіз құс – хоатзин де осылай. Солтүстік Америкадан келген ең ерте дәстүрлі момын сүтқоректілер – 7,3 млн жыл бұрын Панама аралының құрлық көпірі пайда болғанға дейін Орталық Америкадан аралға қоныс аударған прокионидтер. Бұл Оңтүстік Американың алғашқы еутериялық етшіл жануарлары. Оңтүстік Американың прокионидтері қазір жойылған түрлерге (мысалы, "ит коати" Cyonasua, ол Chapalmalania сияқты аюға айналды). Алайда, барлық қазіргі кездегі прокионидтер тұқымдастары Солтүстік Америкада пайда болған көрінеді. Бірінші Оңтүстік Америкалық прокионидтер өздерін өлтіретін крокодилдердің жұмыртқаларын жеп, жойылуына ықпал еткен болуы мүмкін, бірақ бұл көзқарас жалпыға бірдей дұрыс деп қарастырылмаған.) Оңтүстік Америкада мекендеген тұяқтылар нашар дамыды, тек қана бірнеше тұқымдас солтүстік шабуылға төтеп берді. (Ең ірі түрлердің бірнешеуі, макраухенидтер мен токсодонтидтер, плейстоценнің соңына дейін өмір сүрген деп танылған. Жақында табылған қазбалар жылқының бір түрі, мысалы, литопаттер, сондай-ақ, солай еткенін көрсетеді. Нотоунгулат мезотеридтер мен гегетотеридтер де плейстоцен кезеңінің жартысында сақталып қалды.) Оңтүстік Американың кішкентай сумкалылары көптеп тірі қалды, ал бастапқы түрдегі ксенартранстар таңғаларлықтай бәсекеге қабілетті болып шықты және Солтүстік Американың ең табысты басып алушыларына айналды. Африкадан келген иммигранттар, кавиоморф кеміргіштер мен платиррин маймылдары, алмасудан Оңтүстік Американың 'ескі тұрғындарына' қарағанда аз әсер етті, бірақ кавиоморфтар әртүрліліктің айтарлықтай жоғалуын бастан өткерді және Аляскаға дейін тарады, ал егер Берингия арқылы қолайлы мекендеу дәлізі болғанда Еуразияға да басып кірген болуы мүмкін. Жалпы айтқанда, сигмодонтин кеміргіштердің Оңтүстік Америкадағы таралуы және одан кейінгі жарылыс тәрізді бейімделу радиациясы (қазіргі танылған 80-нен астам тұқымға дейін) Солтүстік Америкалық сүтқоректілердің кез келген солтүстікке қарай көшуінен әлдеқайда сәтті болды (географиялық және түрлер саны бойынша). Солтүстік Америкалық сүтқоректілердің топтарының Оңтүстік Америкада ерекше дамыған мысалдарына канидтер мен сервидтер жатады, олардың әрқайсысы қазір Солтүстік Америкада үш немесе төрт тұқымға, Орталық Америкада екі немесе үш тұқымға және Оңтүстік Америкада алты тұқымға ие. Шын мәнінде, Canis (әсіресе, койоттар) қазір Панамаға дейін ғана жетеді, бірақ Оңтүстік Америкада кез келген басқа континентке қарағанда канидтердің көбірек қазіргі кездегі тұқымдары бар. Құрлықтағы организмдерге әсеріне қарағанда, аралдың пайда болуының аймақтың теңіз биотасына кері әсері болды, бұл құбылыс "Ұлы Америкалық айырылыс" деп аталды. Шығыс Тынық мұхиты мен Кариб теңізі арасындағы байланыс (Орталық Америкалық жол) үзілді, бұрын бөлектелген популяцияларды эволюциялық жолдарға түсірді. Кариб теңізінің түрлері де терең Тынық мұхитынан келген қоректік заттарға толы судың ағыны тоқтатылғаннан кейін өнімділігі төмендеген ортаға бейімделуі керек болды. Оңтүстік Американың Тынық мұхитының жағалауы Кариб теңізінен келген жылы судың ағыны тоқтатылғаннан кейін салқындады. Бұл тенденция аймақтың теңіз жануарларының жойылуына себеп болды деп есептеледі.
Оңтүстік Америкада мекендейтін жыртқыш жануарлардың жойылуы
Соңғы 7 млн жыл ішінде Оңтүстік Американың құрлықтағы жыртқыштар тобы плацентасы жоқ сүтқоректілерден (метатериялар), құстар мен дертілдерден тұратын топтан, иммигрант плаценталы етқоректілердің (диделфин опоссумдары мен серима сияқты шағын сумкалы және құс жыртқыштары бар) басымдығына дейін өзгерді. Алғашқыда Оңтүстік Американың тума жыртқыштар тобы, оның ішінде спарассодонттар, Thylophorops және Hyperdidelphys сияқты ет жейтін опоссумдар, Macroeuphractus, террор құстары және терраторндар, сондай-ақ ерте келген иммигрант Cyonasua тобының прокионидтері, GABI кезінде иммигрант плаценталы етқоректілердің бәсекесінен жойылды және бұл өзгеріс күрт болды деп есептелді. Алайда, Оңтүстік Американың жыртқыштар тобының өзгеруі күрделірек болды, бәсекелестік тек шектеулі рөл атқарды. Спарассодонттар мен етқоректілердің жағдайында, ең көп зерттелгені, спарассодонттардың гипотезалық плаценталы бәсекелестерімен кездескенін көрсететін аз ғана дәлел бар. Оңтүстік Америкадағы етқоректілердің плиоцендегі көптеген жазбалары қате анықталған немесе дұрыс емес мерзімделген болып шықты, олардың өлшемі шамамен 8 кг (~17 фунт) дейін жеткен. Басқа етқоректілер тобы Оңтүстік Америкаға әлдеқайда кейін келді. Иттер мен күзендер Оңтүстік Америкада 2,9 млн жыл бұрын пайда болды, бірақ плейстоценнің басында ғана көптеп тарады. Оңтүстік Америкадағы тума жыртқыштардың басқа топтары осы деңгейде терең зерттелмеген. Террор құстарының плаценталы етқоректілерден жойылғаны жиі айтылады, бірақ бұл гипотеза егжей-тегжейлі зерттелмеген. Титанис Оңтүстік Америкадан Солтүстік Америкаға етқоректілердің негізгі көші-қоны толқынына қарсы тарады, бұл мақсатқа жеткен жалғыз ірі тума Оңтүстік Америкалық жыртқыш болды. Террор құстарының да түрлерінің әртүрлілігі шамамен 3 млн жыл бұрын азайды. Тума жыртқыштар тобы шамамен 3 млн жыл бұрын толығымен құлдыраған сияқты (соңғы спарассодонттардың жойылуын қоса алғанда), бұл Оңтүстік Америкаға етқоректілердің келуімен байланысты емес, ал құрлықтағы етқоректілердің әртүрлілігі содан кейін төмендеді. Бұл экологиялық нишаларды ашқан және бәсекелестіктің төмендігіне байланысты етқоректілердің Оңтүстік Америкада орналасуына мүмкіндік берген деп саналады. Оңтүстік Американың оңтүстігінде 3,3 миллион жыл бұрын метеордың соқтығысуы осы өзгерістің себебі болуы мүмкін деген болжам бар, бірақ бұл әлі де даулы. Бұл бәсекелестікпен шектелудің төмендеген рөлін көрсететін қайта қарастырылған сценарий нотоингулаттар мен литоптерлер сияқты Оңтүстік Америкалық сүтқоректілердің басқа топтарына да қатысты ма, әлі белгісіз, бірақ кейбір авторлар орта миоценнен бері Оңтүстік Америкалық тума тұяқтылардың әртүрлілігінің ұзаққа созылған төмендеуін атап өтті. Бұл өзгеріс қалай болғанына қарамастан, етқоректілердің одан пайда тапқаны анық. Иттер мен мысықтар сияқты етқоректілердің бірнеше тобы Оңтүстік Америкаға тарағаннан кейін бейімделу радиациясына ұшырады, ал әлемдегі ең үлкен қазіргі заманғы иттердің әртүрлілігі Оңтүстік Америкада кездеседі. Еуразия өз кезегінде Африкамен байланысқан, бұл Солтүстік Америкаға жол тартқан түрлерге қосымша үлес қосты. Алайда, Оңтүстік Америка тек Антарктида мен Австралиямен байланысты болды, бұл екі континент әлдеқайда кішкентай және аз қонақжайлы, және тек ерте кайнозойда ғана. Сонымен қатар, бұл құрлық байланысы көп көлік тасымалдаған сияқты емес (көрініп отырғанымыздай, бұл жолмен бауыз жануарларынан басқа сүтқоректілер және мүмкін бірнеше монотремалар ғана көшіп кеткен), әсіресе Оңтүстік Америка бағытында. Бұл Солтүстік жарты шарда пайда болған түрлер Оңтүстік Америка түрлеріне қарағанда алты есе үлкен жер аумағына ие болды дегенді білдіреді. Солтүстік Америка түрлері үлкен және бәсекеге қабілетті аренаның өнімдері болды, эволюция олар үшін жылдамдатылған. Олар тиімді және ақылды болды, дене мен ми арасындағы қатынасты ескере отырып, дене өлшеміне байланысты күтілетін әсерге түзетілгендей, дене мен ми арасындағы қатынастың өлшемі, палеогеннен неогенге дейінгі кезеңдерде Солтүстік Америкадағы тұяқты жануарлардың ЭК-сінің жоғарылауын көрсетті (орташа ЭК-і 0,43 және 0,64), ал Оңтүстік Америкадағы тұяқты жануарлардың ЭК-і сол уақыт аралығында тұрақты болды (орташа ЭК-і 0,48 өзгермеді). Джеррисон кейін Оңтүстік Америкадағы тума тұяқты жануарлардың неокортицистерінің салыстырмалы өлшемінде де кемістіктер бар екенін көрсетті. Қызығы, соңғы қалған Toxodon тума неоτροπтық тұяқты жануарлардың арасындағы ең жоғары ЭК мәніне (0,88) ие болды.