Чем объясняется синонимия окончаний имен существительных?

Историческими явлениями в русском языке. Раньше в нем было две разновидности каждого склонения: твердая и мягкая. И типов склонения было не три, а пять. Вот "следы" этих склонений и наблюдаются, например в родит. падеже (сахара-сахару) или предложном (в саде - в саду), позволяя говорить о синонимии окончаний существительных.