Latitudinal- und räumliche Diversitätsgradienten

Die großräumigen geografischen Muster der Biodiversität, insbesondere der Anstieg des Artenreichtums von den Polen zu den Tropen, und die dafür vorgeschlagenen Erklärungen.

Definition

Ein Diversitätsgradient ist eine systematische Änderung der Anzahl oder Zusammensetzung von Arten entlang einer geografischen oder Umweltachse – am prominentesten der Anstieg des Artenreichtums von hohen Breiten zum Äquator, aber auch Gradienten mit Höhe, Fläche und Energieverfügbarkeit.

Scope

Behandelt makroökologische Muster in der Verteilung der Biodiversität: den latitudinalen Diversitätsgradienten, Höhen- und Tiefengradienten, die Arten-Areal-Beziehung und Gradienten mit Produktivität und Klima. Umfasst die führenden Hypothesen für diese Muster und ihre Implikationen für den Naturschutz. Ausgenommen sind die Indexberechnung (verwandtes Thema) und die Mechanismen der lokalen Gemeinschaftsbildung (behandelt in der Ökologie).

Core questions

• Warum sind die Tropen so viel artenreicher als gemäßigte und polare Regionen?
• Wie skaliert der Artenreichtum mit der Fläche?
• Welche Rolle spielen Klima, Energie und evolutionäre Zeit bei der Festlegung der Diversität?
• Wie leiten diese Muster die Konzentration der Naturschutzbemühungen?

Key concepts

• Latitudinaler Diversitätsgradient
• Arten-Areal-Beziehung
• Energie-Diversitäts-Hypothese
• Höhen- und Tiefengradienten
• Endemismus und Verbreitungsgebiet
• Hypothese der evolutionären Zeit

Key theories

Hypothesen zum latitudinalen Diversitätsgradienten

Der Rückgang des Artenreichtums in Richtung der Pole wurde auf größere Sonnenenergie und Produktivität, klimatische Stabilität, größere tropische Fläche und längere evolutionäre Zeit für die Diversifizierung zurückgeführt; diese Erklärungen ergänzen sich eher, als dass sie sich gegenseitig ausschließen.

Arten-Areal-Beziehung

Die Anzahl der Arten steigt mit der beprobten Fläche auf vorhersagbare, typischerweise potenzgesetzliche Weise, eine Regelmäßigkeit, die in der Inselbiogeografie verwurzelt ist und sowohl der Diversitätsschätzung als auch den Vorhersagen des Aussterbens durch Lebensraumverlust zugrunde liegt.

Clinical relevance

Da die Biodiversität in den Tropen konzentriert ist und mit der Fläche skaliert, erklären diese Muster, warum der Verlust tropischer Lebensräume so folgenschwer ist und warum die Größe von Schutzgebieten eine Rolle spielt. Die Arten-Areal-Beziehung ist auch die Grundlage für die Schätzung, wie viele Arten bei schrumpfender Lebensraumfläche vom Aussterben bedroht sind.

History

Naturforscher von Humboldt und Wallace an bemerkten den außergewöhnlichen Reichtum der Tropen. Die Arten-Areal-Beziehung wurde im frühen 20. Jahrhundert formalisiert und 1967 durch MacArthurs und Wilsons Inselbiogeografie theoretisch untermauert. Die Ursachen des latitudinalen Gradienten werden seitdem diskutiert, wobei bis zum Ende des 20. Jahrhunderts Dutzende konkurrierender Hypothesen katalogisiert wurden.

Debates

Was verursacht den latitudinalen Diversitätsgradienten?

Energie und Produktivität, klimatische Stabilität, Fläche und evolutionäre Zeit wurden alle vorgeschlagen; die Entflechtung ihrer relativen Beiträge ist schwierig, da sie über die Breite hinweg kovariieren, und keine einzelne Erklärung hat einen Konsens erzielt.

Key figures

• Alfred Russel Wallace
• Robert H. MacArthur
• Edward O. Wilson
• Klaus Rohde

Seminal works

• primack2014
• groom2006
• pimm2014

Frequently asked questions

Warum gibt es in Äquatornähe mehr Arten?

Es gibt keine einzige übereinstimmende Ursache. Führende Erklärungen umfassen größere Sonnenenergie und Pflanzenproduktivität, stabilere Klimata, die große Fläche tropischer Biome und die längere Zeit, die tropische Linien zur Diversifizierung hatten. Diese Faktoren wirken wahrscheinlich zusammen.

Was ist die Arten-Areal-Beziehung?

Ein konsistentes Muster, bei dem größere Flächen mehr Arten beherbergen, typischerweise einem Potenzgesetz folgend. Es hilft, die Gesamtdiversität abzuschätzen und vorherzusagen, wie viele Arten bei abnehmender Lebensraumfläche verloren gehen könnten.