Ökoregionen & Makroökologie. 12 Makroökologie 12.2 Beispiele für makroökologische Studien: Warum gibt es mehr Arten in den Tropen?

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1 Ökoregionen & Makroökologie 12 Makroökologie 12.2 Beispiele für makroökologische Studien: Warum gibt es mehr Arten in den Tropen?

2 Biologische Diversität Aus Whittaker et al Wichtige Aspekte der biologischen Diversität auf unterschiedlichen räumlichen Ebenen, vermutete Erklärungsvariablen und zeitliche Skalen von Änderungen.

3 Warum gibt es mehr Arten in den Tropen? Aus Storch & Gaston 2004 Latitudinaler Gradient der Artenvielfalt von Vögeln der Neuen Welt.

4 Warum gibt es mehr Arten in den Tropen I. Der latitudinale Gradient der Artenvielfalt wird verursacht durch einen latitudinalen Gradienten der verfügbaren Fläche (Terborgh 1973). II. Die Höhe der verfügbaren Energie limitiert die Vielfalt eines Systems (Wright 1983).

5 Arten-Areal-Beziehung Aus Storch & Gaston 2004 Arten-Areal-Beziehung für die Vogelfauna der Bismarck-Inseln.

6 Arten-Energie-Beziehung Aus Storch & Gaston 2004 Arten-Energie-Beziehung für die Brutvögel Großbritanniens.

7 Produktivität Aus WCMC 2000 Primärproduktion der Biosphäre in g Kohlenstoff/m²/a ermittelt aus der absorbierten Strahlung.

8 Theorie 1: Ausdehnung der Tropen Notwendige Annahmen: allopatrische (geografische) Artbildung dominant große Populationen weisen geringere Aussterbewahrscheinlichkeit auf Entwicklung einer höheren Artenvielfalt ist verbunden mit einem Rückgang der Verbreitungsgebiete Arten mit kleinerem Verbreitungsgebiet zeigen eine geringere Rate der Speziation Artenvielfalt in den unterschiedlichen Ökozonen befinden sich in einem stabilen Zustand Gleichgewichtszustand von Artbildung und Aussterben: 1) mehr Arten geringere Verbreitung geringere Artbildung und höhere Aussterberate 2) 2) weniger Arten höhere Verbreitung höhere Artbildung und geringere Aussterberate 1)

9 Gleichgewichtszustand Fläche Fläche Artbildung + + Arten Aussterben Artbildung Aussterben + Arten

10 Theorie 1: Ausdehnung der Tropen Aus Rosenzweig 2003 Mittlere Jahrestemperatur auf unterschiedlichen Breitengraden der nördlichen Hemisphäre.

11 Theorie 1: Ausdehnung der Tropen Weltweite Verteilung der Klimazonen. Aus Rosenzweig 2003

12 Theorie 1: Ausdehnung der Tropen Latitudinaler Gradient der Artenvielfalt von Ameisen über mehrere Lebensräume und innerhalb eines Lebensraumes. Aus Rosenzweig 2003

13 Theorie 2: Klima / Energieverteilung Mögliche Mechanismen: Erhöhte Produktivität erhöht die Abundanz seltener Arten und verringert dadurch die Aussterbewahrscheinlichkeit Erhöhte Produktivität erhöht die Verfügbarkeit von seltenen Ressourcen und Kombinationen von Ressourcen und bietet damit besser Möglichkeiten für Spezialisten Erhöhte Produktivität erhöht dichteabhängige Wechselwirkungen zwischen den Arten lokale Gebiete geringer Produktivität tragen zur regionalen Vielfalt von produktiven Zonen bei

14 Theorie 2: Klima / Energieverteilung Aus Whittaker et al Idealisierte Darstellung zum Verhältnis der Artenvielfalt von terrestrischen Pflanzen und der klimabestimmten Energie-Wasser-Dynamik.

15 Theorie 2: Klima / Energieverteilung a) Artenvielfalt von Bäumen im südlichen Afrika als Funktion des jährlichen Niederschlags (PAN) und der potentiellen Evapotranspiration (PEMIN); b) Darstellung eines globalen Zusammenhangs zwischen der Artenvielfalt und PAN bzw. PEMIN. Aus Whittaker et al. 2003

16 Bedeutung einzelner Faktoren Störung und Erneuerung ( intermediate disturbance hypothesis ) Nährstoffe Dichteabhängige Mechanismen ( pest pressure hypothesis ) Evolution spezialisierter Wechselbeziehungen (Räuber/Beute, Bestäubung, Samenausbreitung) Ausbildung von Nischen Energieäquivalente ( unified neutral theory of biodiversity and biogeography, Hubbell 2001)

17 Muster für verschiedene Organismengruppen Bäume / andere Wuchsformen Unterschiede zwischen baumdominierten und baumfreien Landschaften Pflanzen / Tiere Vielfalt von Großsäugern Jahrestemperatur Vielfalt von Kleinsäugern Vielfalt der Pflanzenarten und thermische Saisonalität Vielfalt von frugivoren und insektivoren baumbewohnenden Insekten Vielfalt der Baumarten

18 Ökoregionen & Makroökologie 12 Makroökologie 12.2 Beispiele für makroökologische Studien: Makroökologie und Naturschutzbiologie

19 Artensterben Übernutzung Zerstörung und Fragmentierung von Lebensräumen Verbreitung von gebietsfremden Arten

20 Arten-Körpermassen- Beziehung a) Häufigkeitsverteilung der Körpermasse für die neuseeländische Vogelwelt vor Eintreffen des Menschen (n = 132). Die dunklen Balken zeigen den Anteil von Arten, die nach Ankunft des Menschen auf den Hauptinseln verschwanden (n = 62); b) Häufigkeitsverteilung der rezenten neuseeländischen Vogelfauna (n = 110). Die weißen Balken zeigen den Anteil von Menschen eingeführter Arten (n = 40). Aus Gaston & Blackburn 2003

21 Arten-Abundanz- Beziehung Häufigkeitsverteilung der Abundanz (a) und der Biomasse (b) für die Vogelfauna Großbritanniens. Die gepunkteten Balken zeigen den Anteil freigesetzter gebietsfremder Arten. Aus Gaston & Blackburn 2003

22 Abundanz-Areal- Beziehung Populationsgröße-Verbreitungsgebiet- Beziehung für Wildvögel der Welt (a) und für die europäische Vogelfauna (b). Dreiecke symbolisieren geschützte Arten, Kreise Arten ohne Schutzstatus. Aus Gaston & Blackburn 2003

23 Arten-Verbreitungsgebiet-Beziehung Aus Gaston & Blackburn 2003 Zusammenhang zwischen historischer und rezenter geographischer Verbreitung in km² von 31 terrestrischen nicht-flugfähigen Säugern.

24 Arten-Areal-Beziehung Schätzungen zur Arten- Areal-Beziehung für Landvögel und Vögel der Binnengewässer auf 5 neuseeländischen Inseln zum Zeitpunkt der Erstbesiedlung durch den Menschen (Rauten) und zum Zeitpunkt der Entdeckung durch die Europäer (Kreise). Aus Gaston & Blackburn 2003

Arten-Abundanz-Beziehung Simulierte Abundanzverteilung der weltweiten Vogelfauna unter der Annahme einer Gesamtindividuenzahl von 86,7 Milliarden und 9702 Arten.

25 Arten-Abundanz-Beziehung Simulierte Abundanzverteilung der weltweiten Vogelfauna unter der Annahme einer Gesamtindividuenzahl von 86,7 Milliarden und 9702 Arten. 21 % der Arten mit Populationsgrößen < Individuen jährlicher Rückgang von 25 Individuen pro Art würde zum Verlust von 5 % der Arten in den nächsten 100 Jahren führen, bei 100 Tieren pro Art bereits 10 %. Aus Gaston & Blackburn 2003

Änderungen makroökologischer Muster Aus Gaston & Blackburn 2003 Relative Bedeutung von Eingangs- und Ausgangsregeln sowie Transformation

26 Änderungen makroökologischer Muster Aus Gaston & Blackburn 2003 Relative Bedeutung von Eingangs- und Ausgangsregeln sowie Transformation für die Änderung makroökologischer Muster. Die Bedeutung wird unterschieden in gering (weiße Flächen), mittel (grau) und hoch (schwarz).

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