Biogeographie und Artenverbreitung

Arten sind nicht gleichmäßig über die Erde verteilt; die Biogeographie fragt, wo Organismen leben, warum ihre Verbreitungsgebiete dort liegen, wo sie liegen, und welche historischen und ökologischen Prozesse die großen geografischen Muster der Diversität erzeugen.

Definition

Biogeographie und Artenverbreitung ist die Untersuchung der räumlichen Muster von Organismen und biologischer Diversität auf der Erde sowie der ökologischen, historischen und evolutionären Prozesse, die bestimmen, wo Arten vorkommen.

Scope

Dieses Thema behandelt die geografische Verbreitung von Arten und Diversität: die Determinanten von Verbreitungsgrenzen, Inselbiogeographie und Arten-Areal-Beziehungen, Breiten- und Höhengradienten der Diversität, den Einfluss von Geschichte, Ausbreitung und Klima auf die Verbreitung sowie die Verwendung von Artenverbreitungsmodellen zur Vorhersage, wo Organismen vorkommen können. Es verbindet Ökologie, Evolution und Erdgeschichte auf regionaler bis globaler Ebene.

Core questions

• Was bestimmt die geografischen Verbreitungsgrenzen einer Art?
• Warum beherbergen größere und weniger isolierte Gebiete mehr Arten?
• Warum nimmt die Diversität tendenziell zu den Tropen hin zu?
• Wie kann die Verbreitung einer Art aus Umweltbedingungen vorhergesagt werden?

Key theories

Gleichgewichtstheorie der Inselbiogeographie

Die Artenzahl auf einer Insel stellt sich auf ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Immigration, die mit der Isolation abnimmt, und Extinktion, die mit der Fläche abnimmt, ein, was zu vorhersagbaren Arten-Areal- und Arten-Isolations-Beziehungen führt.

Nischenbasierte Verbreitung und der Breitengradient

Artenverbreitungen spiegeln die Übereinstimmung zwischen Umweltbedingungen und der Nische einer Art wider, und der breite Anstieg der Diversität zu den Tropen hin wird durch Hypothesen erklärt, die Energie, klimatische Stabilität, Fläche und evolutionäre Zeit anführen.

Mechanisms

Das Verbreitungsgebiet einer Art spiegelt die Schnittmenge ihrer physiologischen Toleranzen, der Verfügbarkeit geeigneter Lebensräume und Ressourcen, biotischer Interaktionen sowie der Ausbreitungs- und historischen Prozesse wider, die es ihr ermöglicht haben, ein Gebiet zu erreichen und dort zu bestehen. Artenverbreitungsmodelle formalisieren dies, indem sie aufgezeichnete Vorkommen mit Umweltprädiktoren in Beziehung setzen, um die Eignung im Raum abzuschätzen. Auf großen Skalen entstehen die Arten-Areal-Beziehung und das Inselgleichgewicht, weil größere und besser vernetzte Gebiete mehr Kolonisten erhalten und weniger Arten verlieren, während Breitengradienten aus den kombinierten Effekten größerer Energie, klimatischer Geschichte und akkumulierter evolutionärer Zeit in den Tropen resultieren.

Clinical relevance

Biogeographische Analysen bilden die Grundlage für die Identifizierung von Biodiversitäts-Hotspots, die Vorhersage von Verbreitungsverschiebungen im Klimawandel, die Bewertung des Invasionsrisikos und die Priorisierung von Schutzmaßnahmen. Dies ist ein Bildungsinhalt, keine Managementvorschrift.

History

Wallace begründete im neunzehnten Jahrhundert die Zoogeographie, indem er Faunenregionen kartierte, auf Humboldts früherer Arbeit zur Pflanzengeographie aufbauend. MacArthur und Wilsons Gleichgewichtstheorie von 1967 gab der Inselbiogeographie eine quantitative Grundlage, und Makroökologie sowie computergestützte Artenverbreitungsmodellierung erweiterten das Feld in den 1990er und 2000er Jahren.

Debates

Erklärung des Breitengradienten der Diversität

Der Anstieg des Artenreichtums zum Äquator hin gehört zu den allgemeinsten Mustern der Ökologie, doch seine Ursache bleibt umstritten, mit konkurrierenden Hypothesen zu Energie, Fläche, klimatischer Stabilität und evolutionärer Zeit, die schwer zu entwirren sind.

Key figures

• Alfred Russel Wallace
• Robert MacArthur
• Edward O. Wilson
• Robert Whittaker

Seminal works

• lomolino2017
• macarthur1967
• gaston2000

Frequently asked questions

Was ist Biogeographie?

Biogeographie ist die Untersuchung der Verbreitung von Arten und Ökosystemen im geografischen Raum und durch die geologische Zeit sowie der Prozesse, die diese Muster erzeugen.

Was ist ein Artenverbreitungsmodell?

Ein Artenverbreitungsmodell ist ein statistisches oder maschinelles Lernwerkzeug, das bekannte Vorkommen einer Art mit Umweltvariablen in Beziehung setzt, um abzuschätzen, wo die Art sonst noch vorkommen könnte.