Широтные и пространственные градиенты биоразнообразия

Крупномасштабные географические закономерности биоразнообразия, прежде всего увеличение видового богатства от полюсов к тропикам, и предложенные для них объяснения.

Definition

Градиент разнообразия — это систематическое изменение числа или состава видов вдоль географической или экологической оси. Наиболее заметным является увеличение богатства от высоких широт к экватору, но также существуют градиенты, связанные с высотой, площадью и доступностью энергии.

Scope

Охватывает макроэкологические закономерности в распределении биоразнообразия: широтный градиент разнообразия, высотные и глубинные градиенты, зависимость числа видов от площади, а также градиенты, связанные с продуктивностью и климатом. Включает ведущие гипотезы, объясняющие эти закономерности, и их природоохранное значение. Исключает расчет индексов (родственная тема) и механизмы формирования локальных сообществ (рассматривается в экологии).

Core questions

• Почему тропики значительно богаче видами, чем умеренные и полярные регионы?
• Как видовое богатство масштабируется с площадью?
• Какую роль играют климат, энергия и эволюционное время в формировании разнообразия?
• Как эти закономерности определяют, где концентрируются усилия по сохранению?

Key concepts

• Широтный градиент разнообразия
• Зависимость числа видов от площади
• Гипотеза «энергия-разнообразие»
• Высотные и батиметрические градиенты
• Эндемизм и размер ареала
• Гипотеза эволюционного времени

Key theories

Гипотезы широтного градиента разнообразия

Снижение богатства к полюсам объясняется большей солнечной энергией и продуктивностью, климатической стабильностью, большей площадью тропиков и более длительным эволюционным временем для диверсификации; эти объяснения скорее дополняют друг друга, чем являются взаимоисключающими.

Зависимость числа видов от площади

Число видов увеличивается с площадью выборки предсказуемым, как правило, степенным образом, что является закономерностью, укорененной в островной биогеографии, лежащей в основе как оценки разнообразия, так и прогнозов вымирания из-за потери местообитаний.

Clinical relevance

Поскольку биоразнообразие сосредоточено в тропиках и масштабируется с площадью, эти закономерности объясняют, почему потеря тропических местообитаний имеет такие серьезные последствия и почему размер заповедников имеет значение. Зависимость числа видов от площади также является основой для оценки того, сколько видов обречено на вымирание при сокращении площади местообитаний.

History

Натуралисты, начиная с Гумбольдта и Уоллеса, отмечали необычайное богатство тропиков. Зависимость числа видов от площади была формализована в начале XX века и получила теоретическое обоснование в биогеографии островов Макартура и Уилсона в 1967 году. Причины широтного градиента обсуждаются с тех пор, и к концу XX века были каталогизированы десятки конкурирующих гипотез.

Debates

Что вызывает широтный градиент разнообразия?

Предлагались энергия и продуктивность, климатическая стабильность, площадь и эволюционное время; разграничить их относительный вклад сложно, поскольку они коварируют по широте, и ни одно объяснение не достигло консенсуса.

Key figures

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

Seminal works

• primack2014
• groom2006
• pimm2014

Frequently asked questions

Почему вблизи экватора больше видов?

Единой согласованной причины нет. Ведущие объяснения включают большую солнечную энергию и продуктивность растений, более стабильный климат, большую площадь тропических биомов и более длительное время, которое было у тропических линий для диверсификации. Эти факторы, вероятно, действуют совместно.

Что такое зависимость числа видов от площади?

Последовательная закономерность, при которой на больших территориях обитает больше видов, обычно по степенному закону. Она помогает оценить общее разнообразие и предсказать, сколько видов может быть потеряно по мере сокращения площади местообитаний.