Địa sinh học và sự phân bố loài

Các loài không phân bố đều trên Trái Đất; địa sinh học nghiên cứu nơi các sinh vật sinh sống, tại sao phạm vi phân bố của chúng lại ở những nơi đó, và những quá trình lịch sử và sinh thái nào tạo ra các mô hình địa lý đa dạng lớn.

Definition

Địa sinh học và sự phân bố loài là nghiên cứu về các mô hình không gian của sinh vật và đa dạng sinh học trên khắp Trái Đất, cũng như các quá trình sinh thái, lịch sử và tiến hóa quyết định nơi các loài xuất hiện.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự phân bố địa lý của các loài và đa dạng sinh học: các yếu tố quyết định giới hạn phạm vi, địa sinh học đảo và mối quan hệ loài-diện tích, gradient đa dạng theo vĩ độ và độ cao, ảnh hưởng của lịch sử, sự phát tán và khí hậu đến sự phân bố, và việc sử dụng các mô hình phân bố loài để dự đoán nơi các sinh vật có thể xuất hiện. Nó kết nối sinh thái học, tiến hóa và lịch sử Trái Đất ở quy mô khu vực đến toàn cầu.

Core questions

• Điều gì xác định giới hạn phạm vi địa lý của một loài?
• Tại sao các khu vực lớn hơn và ít bị cô lập hơn lại có nhiều loài hơn?
• Tại sao sự đa dạng có xu hướng tăng lên về phía vùng nhiệt đới?
• Làm thế nào có thể dự đoán sự phân bố của một loài từ các điều kiện môi trường?

Key theories

Lý thuyết cân bằng địa sinh học đảo

Số lượng loài trên một hòn đảo đạt đến trạng thái cân bằng động giữa sự nhập cư, giảm dần theo sự cô lập, và sự tuyệt chủng, giảm dần theo diện tích, tạo ra mối quan hệ loài-diện tích và loài-cô lập có thể dự đoán được.

Phân bố dựa trên ổ sinh thái và gradient vĩ độ

Sự phân bố loài phản ánh sự phù hợp giữa điều kiện môi trường và ổ sinh thái của một loài, và sự gia tăng rộng rãi của đa dạng về phía vùng nhiệt đới được giải thích bằng các giả thuyết liên quan đến năng lượng, sự ổn định khí hậu, diện tích và thời gian tiến hóa.

Mechanisms

Phạm vi phân bố của một loài phản ánh sự giao thoa giữa khả năng chịu đựng sinh lý của nó, sự sẵn có của môi trường sống và tài nguyên phù hợp, các tương tác sinh học, và các quá trình phát tán và lịch sử đã cho phép nó tiếp cận và tồn tại trong một khu vực. Các mô hình phân bố loài chính thức hóa điều này bằng cách liên hệ các sự xuất hiện được ghi nhận với các yếu tố dự báo môi trường để ước tính sự phù hợp trong không gian. Ở quy mô rộng, mối quan hệ loài-diện tích và cân bằng đảo phát sinh vì các khu vực lớn hơn và được kết nối tốt hơn nhận được nhiều loài di cư hơn và mất ít loài hơn, trong khi các gradient vĩ độ xuất hiện từ các tác động tổng hợp của năng lượng lớn hơn, lịch sử khí hậu và thời gian tiến hóa tích lũy ở vùng nhiệt đới.

Clinical relevance

Phân tích địa sinh học là cơ sở để xác định các điểm nóng đa dạng sinh học, dự đoán sự thay đổi phạm vi dưới biến đổi khí hậu, đánh giá rủi ro xâm lấn và ưu tiên bảo tồn. Đây là bối cảnh giáo dục, không phải là chỉ định quản lý.

History

Wallace đã thành lập địa lý động vật học vào thế kỷ XIX bằng cách lập bản đồ các khu vực động vật, dựa trên công trình trước đó của Humboldt về địa lý thực vật. Lý thuyết cân bằng của MacArthur và Wilson năm 1967 đã mang lại cơ sở định lượng cho địa sinh học đảo, và sinh thái học vĩ mô cùng mô hình hóa phân bố loài bằng máy tính đã mở rộng lĩnh vực này trong suốt những năm 1990 và 2000.

Debates

Giải thích gradient đa dạng theo vĩ độ

Sự gia tăng độ phong phú loài về phía xích đạo là một trong những mô hình tổng quát nhất của sinh thái học, nhưng nguyên nhân của nó vẫn còn gây tranh cãi, với các giả thuyết cạnh tranh về năng lượng, diện tích, sự ổn định khí hậu và thời gian tiến hóa rất khó phân tách.

Key figures

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

Seminal works

• lomolino2017
• macarthur1967
• gaston2000

Frequently asked questions

Địa sinh học là gì?

Địa sinh học là nghiên cứu về sự phân bố của các loài và hệ sinh thái trong không gian địa lý và qua thời gian địa chất, cũng như các quá trình tạo ra những mô hình đó.

Mô hình phân bố loài là gì?

Mô hình phân bố loài là một công cụ thống kê hoặc học máy liên hệ các sự xuất hiện đã biết của một loài với các biến môi trường để ước tính nơi khác loài đó có thể xuất hiện.