ההחלפה האמריקנית הגדולה הייתה אירוע פָּלֵאוֹזואוגאוגרפי חשוב שבו מינים רבים של בעלי חיים יבשתיים היגרו מאמריקה הצפונית דרך מרכז אמריקה לאמריקה הדרומית, וכן בכיוון ההפוך, מאמריקה הדרומית לאמריקה הצפונית. הגירה זו התאפשרה לאחר שפעילות געשית יצרה גשר יבשתי בין אמריקה הצפונית לדרומה, הידוע כמצר פנמה. ההגירה הגיעה לשיאה כשלושה מיליוני שנים לפני זמננו, במהלך המחצית השנייה של הפליוקן.
החיבור היבשתי השפיע בעיקר על הזואוגאוגרפיה של יונקים, אך העניק הזדמנות להגירה גם לעופות קצרי מעוף או נטולי יכולת תעופה, לזוחלים, לדו-חיים, והשפיע אפילו על הדגים.
התהליך גרם ליחסי גומלין שלא יכלו להתקיים לפני כן, בין בעלי חיים מהאזור הנאוטרופי והנארקטי.
רקע גאולוגי.
מדע הגאולוגיה, החוקר את השינויים שחלו בקרום כדור הארץ, מחלק את תולדות כדור הארץ ליחידות זמן ארוכות הנקראות "עידנים". אלה מחולקים לפרקי זמן קצרים יותר הנקראים "תורים", ואלה מחולקים ל"תקופות" הבנויות מ"גילים". לכל פרק זמן כזה נבחר שם משלו. עידן המזוזואיקון (מיוונית "עידן החיים האמצעי") התקיים במשך כ-180 מיליוני שנים, מלפני 245 מיליוני שנים ועד לפני 65 מיליוני שנים. בתחילת עידן המזוזואיקון התקיימה יבשת-על המכונה "פנגיאה", שבה היו כל היבשות מחוברות זו לזו. כחלק מתהליך נדידת היבשות (או טקטוניקת הלוחות), התפצלה פנגיאה במהלך העידן לשני חלקים, צפוני בשם "לאוראסיה" ודרומי בשם "גונדוונה". התהליך המשיך גם בתור השלישון (שבוטל) וגונדוונה התפרקה אף היא ליבשות קטנות יותר: אוסטרליה, אנטארקטיקה, אמריקה הדרומית ואפריקה. התהליך לא היה חד ומהיר, אלא התאפיין בהתרחקות איטית מאוד של היבשות אחת מהשנייה, שבמהלכה הן היו קרובות יותר ופחות זו לזו ושטחי המגע והקרבה ביניהן השתנו שוב ושוב.
רקע אקולוגי.
לנדידת יבשת השפעה נרחבת על האזורים שסביבה ועל המתרחש בתוכה. אחת הדוגמאות הבולטות לכך היא שינויי האקלים שחלים בה כתוצאה ממיקומה החדש. כך לדוגמה זרמי ים או רוחות משפיעים על האקלים וכתוצאה מכך אזורים הופכים לצחיחים יותר או לרוויי משקעים, דבר שמשנה את בתי הגידול הקיימים ומשפיע על הצומח ועל החי ביבשת שהיו מורגלים עד אז לתנאי אקלים שונים.
שינויי המרחק בין יבשות משפיע גם על יחסי הגומלין בין האורגניזמים. אם אזור מסוים היה בקרבת טורפים וגודל האוכלוסייה הנטרפת היה מווסת כתוצאה מכך, הרי שהתרחקות של היבשת עשויה להרחיק טורפים וההשפעה על אוכלוסיית הטרף היא משמעותית. במצב הפוך תיתכן אוכלוסייה שלא הייתה צריכה להתמודד עם טורפים או שפיתחה אמצעי הגנה יעילים, אך התקרבות ליבשת אחרת תפגיש אותה עם טורפים חדשים שעלולים לפגוע בה. גם צמחים תלויים לעיתים בצמחים אחרים שגדלים בסביבתם או בבעלי חיים שמסייעים להפיץ את זרעיהם, והתרחקות מהם או שינוי בתפוצתם כתוצאה משינויים אחרים, כגון שינויי אקלים או הופעת מינים מתחרים, עשויים לגרור מהפך במצב החי והצומח שתלויים אחד בשני.
האקלים באמריקה הצפונית.
האקלים באמריקה הצפונית הוא מגוון מאוד וכולל סוגי אקלים רבים באזורים שונים.
בחלקיה הצפוניים ביותר של היבשת שוררים תנאי אקלים ארקטיים. דרומית יותר, ברוב שטחה של קנדה ואלסקה שורר אקלים תת-ארקטי, בעל משקעים לא רבים (380 מ"מ בשנה) וטמפרטורות נמוכות יחסית (10–20 מעלות צלזיוס). מרבית השטח הוא טונדרה שמשתרעת דרומה כמעט עד הימות הגדולות, כשהגבול הדרומי חופף באופן כללי את קו הרוחב 50° צפון. דרומית משם מתקיים אקלים יבשתי לח שמתאפיין במשקעים לאורך כל השנה ובהבדלים משמעותיים בין העונות, כאשר בקיץ הטמפרטורה הממוצעת היא 22° ובחורף 3°-. ברצועה המערבית שבין רכס קסקייד והאוקיינוס השקט האקלים הוא ממוזג ובחלק הדרומי של קליפורניה ים-תיכוני עם טמפרטורה ממוצעת של 10–23 מעלות ומעט משקעים. ברבע הדרום מזרחי של ארצות הברית שורר אקלים סובטרופי גשום בעל חורף יבש כשהטמפרטורה הממוצעת היא בין 4°C ל־13°C וקיץ חם (21°C - 26°C) ולח. מערבה משם ודרומה עד קווי הרוחב 21°-23° צפון שנמצאים במרכז מקסיקו, האקלים הוא צחיח וצחיח למחצה, כלומר בעל טמפרטורה שנתית ממוצעת גבוהה מ-18 מעלות וכמות משקעים שנתית נמוכה מ-200 מ"מ. דרומה משם מתקיימים אזורים קטנים של אקלים ימי ואקלים סובטרופי גשום, אך האקלים המשמעותי בחלקה הדרומי של מקסיקו ועד מצר פנמה הוא אקלים טרופי לסוגיו: אקלים משווני, אקלים סוואנה ואקלים מונסון טרופי.
האקלים באמריקה הדרומית.
האקלים באמריקה הדרומית מגוון פחות מאשר בצפונה. בחלקה הצפוני שמשתרע דרומה עד קו הרחוב 20° דרום, ומהווה כמחצית משטחה, שוררים כל סוגי האקלים הטרופי: בעיקר אקלים סוואנה, עם שטחים גדולים של אקלים מונסון טרופי ואקלים משווני. בשוליים המערביים קיימת רצועה צרה של אקלים צחיח וכן בנקודות מעטות בצפון לחופי הים הקריבי. כמו כן, אזורים מוגדרים וקטנים יחסית בצפון מערב היבשת הם בעלי אקלים ים תיכוני או ימי ואזור אחד במזרח ברזיל הוא צחיח למחצה.
דרומית לקו הרוחב 20° דרום, ניתן לחלק את היבשת לחלוקה גסה של מזרח ומערב משני צידי קו האורך 64° מערב. במזרח שורר אקלים סובטרופי גשום ובמערב אקלים צחיח וצחיח למחצה. בפינתה הדרום-מערבית של היבשת שורר אקלים ימי.
חקר ההגירה.
ההשערה שאירוע ההחלפה התקיים, הועלתה לראשונה ב-1876 על ידי "אבי הביוגאוגרפיה" אלפרד ראסל וואלאס שחקר ואסף דגימות מאגן האמזונאס בין השנים 1848–1852. אחרים שתרמו משמעותית להבנת אירוע ההחלפה במאה ה-20 היו פלורנטינו אמגינו , ויליאם דילר מתיו , ויליאם ברימן סקוט , בראיין פטרסון , ג'ורג' גיילורד סימפסון ודייוויד ווב.
אירוע ההגירה ניתן לאימות על ידי תצפיות פלאונטולוגיות, במסגרתן מגלים מאובני בעלי חיים ומתארכים אותם, וכן תצפיות על בעלי החיים הקיימים כיום באמריקות.
החלפות פאונה דומות אירעו מוקדם יותר בעידן הקנוזואיקון, כשתת-היבשת ההודית ואפריקה התחברו לאירואסיה לפני 50 ו-30 מיליון שנים, בהתאמה.
הפאונה האנדמית של אמריקה הדרומית.
לאחר התפצלותה מגונדוונה בסוף עידן המזוזואיקון, נותרה אמריקה הדרומית יבשת מבודדת, דבר שאיפשר לפאונה בה להתפתח לצורות רבות אשר נכחדו ברובן בשאר כדור הארץ. סוגי היונקים האנדמיים לה, היו בתחילה מטאתרים ובכללם חיות כיס, וספרסודונטה (טורפים מטאתריים נכחדים), דלשינאים ומגוון קבוצות פרסתנים שנכחדו.
כמו כן, חיו שם חיות כיס ממשפחת האופוסום וקבוצות קטנות נוספות כגון מוניטאים ואופוסומים חדפיים. טורפים גדולים, קרובי משפחה של האופוסומים היו קיימים גם כן, כגון מינים מהסדרה ספרסודונטה שכללה מינים בעלי ניבי חרב (קבוצה זו משויכת למטאתריה הקרובה לכיסאים).
חיות הכיס היו היונקים הדרום אמריקנים היחידים שסווגו כאוכלי בשר. אי היעילות היחסית שלהם אפשרה לטורפים שאינם יונקים למלא תפקיד מרכזי יותר מהרגיל בשרשרת המזון. מיני הספרסודונטה חלקו את הגומחה האקולוגית לטורפים גדולים עם "עופות האימה" - הפורוסרקוסיים, שקרוביהם היחידים שקיימים עדיין הם הקריאמיים. בסוף המיוקן ריחפו בשמיים המעופפים המנוצים הגדולים ביותר שידועים, הארגנטוויס שמוטת הכנפיים שלהם הייתה 6 מטרים ומעלה וכנראה התקיימו משאריות הציד של טורפים מסדרת ספרסודונטה, כמו התיילקוסמילוס.
מספר מיני תנינאים דרום אמריקאים כמו הפורוסזאורוס, הגריפוסוכוס והמורסוכוס הגיעו לממדים גדולים במיוחד, עד 12 מטרים וחלקו את בית הגידול עם מין הצבים הגדול אי פעם, הסטופנדמיס בן 3.3 המטרים.
בקרב הדלשינאים, בנוסף לסוגים הקיימים היום (ארמדיליים, דוב נמלים ועצלנאים), היה קיים מגוון גדול של סוגים שכללו ארמדילי ענק, גליפטודוניים, מספר עצלנאי קרקע שחלקם הגיעו לגודל של פיל בן ימינו (כגון מגתריום) ומיני עצלנאים החיים למחצה במים (כמו התאלסוקנוס).
מינים מהסדרות נוטונגולאטויים וליטופטרנה התפתחו למגוון צורות ייחודיות כדוגמת המקרוקניה, מין דמוי גמל עם חדק קטן. נוצרו גם מינים דומים לאלו הקיימים כיום והם מהווים דוגמה לאבולוציה מתבדרת ולאבולוציה מתכנסת: לתואתריום ("Thoatherium") היו רגליים כשל סוס בן ימינו, הפכירוקוס ("Pachyrukhos") דמה לארנב, הומלודותריום היה דו-רגלי למחצה ובעל טפרים בדומה לכליקותריים והטריגודון בעל הקרן האחת היה נראה כקרנף. שתי הקבוצות החלו להתפתח בפליוקן תחתון (תחילת הפליוקן), ובמשך הזמן התפתחו למגוון צורות ואז התמעטו לפני ההחלפה הגדולה ונכחדו בסוף הפליסטוקן. מינים מסדרות הפירותראים והאסטרפותרים היו ייחודיים גם הם, אך שונים פחות והם נכחדו זמן רב יותר לפני ההחלפה.
הפאונה באמריקה הצפונית הורכבה ממינים האופייניים לחצי הכדור הצפוני: מינים מאינפרא-מחלקת השיליניים, ובכללם מיני בעלי חדק מקבוצת אפרותריה.
הגירות מוקדמות.