Лаборатория биогеографии – центр палеозоологических и историко-биогеографических исследований. Здесь сосредоточен большой коллекционный материал, трудится межинститутский коллектив (ИГ РАН, ГИН, ИПЭЭ, ИЭРиЖ), ведутся широкие экспедиционные работы.
В последние 25 лет сотрудники лаборатории А.К. Маркова и А.Ю. Пузаченко занимались разработкой и наполнением электронной базы данных PALEOFAUNA (имеет номер государственной регистрации), в которую вошли данные по ископаемым млекопитающим Северного полушария, относящимся к последним 800 тыс. лет (Рис. 1). В настоящее время база насчитывает данные по 32287 местонахождениям млекопитающим. Для каждого местонахождения в базе имеются данные по видовому составу фауны, датирующие материалы (14 С, OSL, TL и др.), географическая привязка, литературные источники.
Собранные материалы позволяют реконструировать ареалы ископаемых млекопитающих в разные временные интервалы плейстоцена (межледниковья, оледенения, межстадиалы, стадиалы), выявлять видовое богатство фаун, реконструировать териокомплексы.
Примером реконструкций могут служить карты ареалов крупных млекопитающих, относящиеся к днепровскому (=заале) оледенению (130-200 тыс. л.н.) (морская изотопная стадия 6 — МИС 6), микулинскому (эемскому) межледниковью (115-130 тыс.л.н., МИС 5е), началу валдайского (=вислинского) оледенения (115 – 60 т.л.н., МИС 4) (Рис. 2).
Аналогично реконструированы ареалы мелких млекопитающих (Рис.3).
Подобные реконструкции были сделаны и для разных интервалов последнего валдайского (=вислинского оледенения) (МИС 3 и 2) и для голоцена (МИС 1) (Markova et al., 1995, 2019).
В 2018-2020 гг. научный коллектив (включая сотрудников ИГ РАН, ИЭРиЖ УрО РАН, ЮНЦ РАН) решил несколько задач в процессе реконструкции видового разнообразия фаун Европы в так называемое микулинское или микулинское межледниковье – относительно короткий в геологическом времени этап, характеризующийся высокими глобальными температурами, сопоставимыми или даже немного превышающими современные. Микулинское межледниковье (130-115/111 тыс. лет назад) ознаменовало начало последнего этапа плейстоцена – позднего плейстоцена. Оно началось после длительного периода низких температур (ледниковье) и закончилось переходом к последнему ледниковому периоду. В рамках этого проекта впервые: 1) была описан видовой состав микулинской фауны млекопитающих европейского субконтинента в целом и на уровне отдельных биорегионов; 2) изучено изменение состава региональных фаун при переходе от московской стадии днепровского оледенения к микулинскому межледниковью и далее до первого холодного стадиала валдайского оледенения; 3) построены количественные описательные модели эволюции региональных фаун и фауны Европы в целом; 4) измерены количественные параметры биоразнообразия, отражающие изменения видового богатства и распространения отдельных видов внутри регионов; 5) протестирована гипотеза о аналогии между микулинским и современным межледниковьем; сформулирована и проверена гипотеза об устойчивости пространственной структуры биологического разнообразия, выразившейся в сохранении закономерностей в географическом распределении видового богатства и таксономического разнообразия начиная с конца среднего плейстоцена, показа устойчивость; 6) проведено сравнение эволюции фауны на границе среднего и позднего плейстоцена с эволюцией на рубеже плейстоцена и голоцена.
События последнего межледниковья плейстоцена, запечатленные в палеонтологической летописи, иногда рассматривают в качестве возможной модели реакции животных и растений на резкое и относительно быстрое потепление климата. Потепление климата в конце среднего плейстоцена оказало сильное влияние на растительный и животный мир Европы. В том числе на месте бывших крио-ксерофильных ландшафтов относительно быстро сформировалась лесная зона, произошла экспансия на север теплолюбивых и связанных с лесом видов (бегемот, лесной прямобивневый слон, дикобраз и др.). В целом в микулинском межледниковье на относительно короткое время возросла доля теплолюбивых видов и в целом видовое богатство на региональном уровне в большинстве случаев достигло исторического максимума в интервале позднего плейстоцена и голоцена. Это результат независимого подтверждён на примере крупных и мелких млекопитающих.
Проведенное исследование наглядно показало неравновесность и необратимость эволюции фауны в конце среднего — позднем плейстоцене также как это было продемонстрировано ранее для рубежа плейстоцена и голоцена (рисунок).
На моделях продемонстрирована относительная устойчивость ледниковых и неустойчивость состава межледниковых фаунистических комплексов.
Основной вывод проведенных исследований состоит в том, что несмотря на подобие изменений глобальной температуры на рубеже среднего-позднего и позднего плейстоцена и голоцена, реакция млекопитающих на потепление была качественно различной и определялась в первую очередь предшествующей историей фаун. Другими словами, реакция фауны оказалась сильно опосредованной ее текущим эволюционным состоянием. Таким образом, современное межледниковье и микулинское межледниковье не являются аналогами в отношении эволюции фауны млекопитающих, а переход от ледниковья конца среднего плейстоцена к микулинскому межледниковью содержательно не эквивалентен переходу от последнего валдайского оледенения к голоцену.
Несмотря на то, что общая «картина» эволюции фаун в конце среднего плейстоцена, позднем плейстоцене и начале голоцена оказалась существенно различна, их сравнительные исследования позволяют выявит более общие механизмы реакции сообществ на изменение климата в зависимости от состава фаун. Формулировки этих закономерностей должны обеспечить возможность научно обоснованного прогнозирования изменений разнообразия и видового богатства млекопитающих при изменениях климата в современное время.
Лаборатория биогеографии – один из немногих в системе РАН коллективов, в котором развиваются фундаментальные исследования по классическим направлениям биогеографии, а именно, по географии биоразнообразия. На основе базы данных по локальным флорам Восточной Европы (175 точек) обобщены результаты исследований по географическим закономерностям таксономического богатства флоры Восточной Европы и его связи с различными группами факторов (климат, георазнообразие, исторический и антропогенный факторы). Рассмотрено богатство флоры Восточной Европы на трех уровнях таксономической иерархии: вид, род, семейство. Получены данные о гамма-разнообразии региона; исследована зависимость этого показателя от площади; выявлены основные рубежи в изменении богатства различных таксономических рангов. Проанализированы закономерности изменения богатства флоры под воздействием ведущих климатических факторов и возможности составления прогноза изменения флоры в результате глобальных климатических изменений; рассмотрено соотношение уровня богатства и местоположения рефугиумов флоры. Проведено пространственное деление территории по флористическому богатству и ведущим факторам среды, рассмотрено отклонение полученного деления от принятого зонального деления Восточной Европы. Полученные материалы существенно дополняют фундаментальные исследования лаборатории и делают выводы в области географии биоразнообразия и его современных трендов более аргументированными.