Độ dốc đa dạng theo vĩ độ và không gian

Các mô hình địa lý quy mô lớn về đa dạng sinh học, trên hết là sự gia tăng số lượng loài từ các cực đến vùng nhiệt đới, và những giải thích được đề xuất cho chúng.

Definition

Độ dốc đa dạng là sự thay đổi có hệ thống về số lượng hoặc thành phần loài dọc theo một trục địa lý hoặc môi trường — nổi bật nhất là sự gia tăng độ phong phú từ vĩ độ cao về phía xích đạo, nhưng cũng có độ dốc theo độ cao, diện tích và sự sẵn có của năng lượng.

Scope

Bao gồm các mô hình sinh thái vĩ mô trong phân bố đa dạng sinh học: độ dốc đa dạng theo vĩ độ, độ dốc theo độ cao và độ sâu, mối quan hệ loài-diện tích, và độ dốc theo năng suất và khí hậu. Bao gồm các giả thuyết hàng đầu cho các mô hình này và ý nghĩa bảo tồn của chúng. Không bao gồm tính toán chỉ số (chủ đề liên quan) và các cơ chế tập hợp quần xã địa phương (được xử lý trong sinh thái học).

Core questions

• Tại sao vùng nhiệt đới lại phong phú về loài hơn nhiều so với các vùng ôn đới và cực?
• Số lượng loài thay đổi như thế nào theo diện tích?
• Khí hậu, năng lượng và thời gian tiến hóa đóng vai trò gì trong việc thiết lập đa dạng?
• Những mô hình này hướng dẫn nỗ lực bảo tồn được tập trung ở đâu như thế nào?

Key concepts

• Độ dốc đa dạng theo vĩ độ
• Mối quan hệ loài-diện tích
• Giả thuyết năng lượng-đa dạng
• Độ dốc theo độ cao và độ sâu (bathymetric gradients)
• Tính đặc hữu và kích thước phạm vi
• Giả thuyết thời gian tiến hóa

Key theories

Các giả thuyết về độ dốc đa dạng theo vĩ độ

Sự suy giảm độ phong phú về phía cực đã được cho là do năng lượng mặt trời và năng suất cao hơn, sự ổn định khí hậu, diện tích nhiệt đới lớn hơn và thời gian tiến hóa dài hơn cho sự đa dạng hóa; những giải thích này bổ sung cho nhau chứ không loại trừ lẫn nhau.

Mối quan hệ loài-diện tích

Số lượng loài tăng theo diện tích được lấy mẫu theo một cách có thể dự đoán được, thường là theo quy luật lũy thừa, một quy luật bắt nguồn từ sinh địa lý học đảo làm nền tảng cho cả ước tính đa dạng và dự đoán tuyệt chủng do mất môi trường sống.

Clinical relevance

Bởi vì đa dạng sinh học tập trung ở vùng nhiệt đới và tỷ lệ thuận với diện tích, các mô hình này giải thích tại sao việc mất môi trường sống ở vùng nhiệt đới lại có hậu quả nghiêm trọng và tại sao kích thước khu bảo tồn lại quan trọng. Mối quan hệ loài-diện tích cũng là cơ sở để ước tính có bao nhiêu loài sẽ bị tuyệt chủng khi diện tích môi trường sống bị thu hẹp.

History

Các nhà tự nhiên học từ Humboldt và Wallace trở đi đã ghi nhận sự phong phú phi thường của vùng nhiệt đới. Mối quan hệ loài-diện tích được chính thức hóa vào đầu thế kỷ XX và được MacArthur và Wilson đưa ra cơ sở lý thuyết trong sinh địa lý học đảo vào năm 1967. Nguyên nhân của độ dốc vĩ độ đã được tranh luận kể từ đó, với hàng chục giả thuyết cạnh tranh được phân loại vào cuối thế kỷ XX.

Debates

Điều gì gây ra độ dốc đa dạng theo vĩ độ?

Năng lượng và năng suất, sự ổn định khí hậu, diện tích và thời gian tiến hóa đều đã được đề xuất; việc làm rõ đóng góp tương đối của chúng rất khó khăn vì chúng biến thiên cùng nhau theo vĩ độ, và không có một giải thích duy nhất nào đạt được sự đồng thuận.

Key figures

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

Seminal works

• primack2014
• groom2006
• pimm2014

Frequently asked questions

Tại sao có nhiều loài hơn gần xích đạo?

Không có một nguyên nhân duy nhất được thống nhất. Các giải thích hàng đầu bao gồm năng lượng mặt trời và năng suất thực vật lớn hơn, khí hậu ổn định hơn, diện tích lớn của các quần xã sinh vật nhiệt đới và thời gian dài hơn mà các dòng dõi nhiệt đới đã có để đa dạng hóa. Các yếu tố này có thể hoạt động cùng nhau.

Mối quan hệ loài-diện tích là gì?

Một mô hình nhất quán trong đó các khu vực lớn hơn chứa nhiều loài hơn, thường tuân theo quy luật lũy thừa. Nó giúp ước tính tổng đa dạng và dự đoán có bao nhiêu loài có thể bị mất khi diện tích môi trường sống suy giảm.