Storskala mønstre i biologisk diversitet

Question 1

Biogeografi

Answer 1

Studiet av den geografiske fordelingen av arter og økosystemer

• over områder
• gjennom (geologisk) tid

Question 2

Områder på lik breddegrad har ofte likt klima

Answer 2

Økosystem grupperes i biomer, basert på

• gjennomstemperatur og –nedbør
• plante- og dyresamfunn

Temperatur og nedbør viktigst for biomers utbredelse

Question 3

Arter ikke jevnt fordelt

Answer 3

De fleste artene på jorden er ennå ikke oppdaget

Tropisk regnskog

• Dekker 6 % av jordens overflate, habitat for over 50% av alle kjente terrestriske arter

Norsk barskog

• Max 20 tre-arter per km² vs. 300-400 km² i tropisk regnskog
• 24000 billearter i USA totalt, kan være 18 000 per hektar i Peru

Question 4

Geografiske mønster i artsrikdom

Answer 4

• Fokus på artsrikdom, ikke diversitet
  
  • vanskelig å måle tetthet av arter over store geografiske områder
• Immigrasjon betyr lite i storskalaøkologi
• Artsdannelse er historisk sett den viktigste faktoren for å tilføre nye arter
• Arter forsvinner pga. utdøing

Question 5

Arter og tid

Answer 5

• Kontinuerlig økning i artsantall i jordas historie
• Sammensetningen har endret seg mye
• 99% av alt liv som har oppstått, har dødd ut
• Mer utdøing balanseres av artsdannelse
• Tidsaspekt og utdøing
  
  • 10-100 millioner år
    
    • Endringer i biodiversitet som følge av evolusjon
  • 1000-10 000 år
    
    • Endringer i biodiversitet som følge av endringer i klima
• Den 6. utryddelsen
  
  • Startet for 30 000 år siden, megafaunen forsvant med mennesket.
    Den eneste masseutryddelsen skapt av mennesket

Question 6

Storskala mønstre i artsrikhet

Answer 6

1. Artsrikheten er størst nær ekvator og minker mot polene
2. Artsrikheten avtar med høyde over havet
3. Artsrikheten øker med økt areal

Question 7

Hypoteser for areal/geografi/artsrikdom-breddegrad

Answer 7

Hypoteser for artsrikdom-breddegrad mønsteret

• Kan grovt sett kategoriseres i:
  
  • Areal og geografisk-relaterte hypoteser
  • Historiske og evolusjonære hypoteser
  • Økologiske hypoteser

Question 8

Areal og geografisk-relative hypoteser

Answer 8

• Geografisk areal er større langs ekvator
  
  • Kan ikke alene forklare hvorfor det er flest arter der
• “Mid-domain”effekten
  
  • Utbredelse og nisjer overlapper mest i midten av et område
• Klimatisk stabilitet
• Klimatisk stress: mange arter tåler ikke klima lengre nord og sør

Question 9

Areal og geografisk-relaterte hypoteser: Økosystem energi

Answer 9

• Artsrikhet øker med tilgjengelig energi (økosystem energi) -> hypotese med stor støtte!
• Mest solinnstråling (termisk energi) langs ekvator (ingen årstider)
• Tilgjengelig energi måles på ulike måter avhengig av hvilke artsgrupper som studeres
  
  • Evapotranspirasjon (ET) = fordampning av vann til atmosfæren fra landoverflate og planter
  • Potensiell evapotranspirasjon (PET)= vanntap når overflate er mettet av vann (mål på solenergi)
  • Aktuell evapotranspirasjon (AET) = begrenset av tilgang på vann (nedbør). Korrelert med produktivitet
  • Temperatur -> f.eks. overflatetemperatur i havet

Question 10

Historiskeog evolusjonære hypoteser

Answer 10

• Forstyrrelseshistorikk
• Evolusjonsrater
• Tid tilgjengelig for evolusjon

Historikk er viktig!

• Områder som i dag har likt klima kan ha hatt ulike forhold tidligere
• Naturtyper som normalt er artsrike kan ha hatt liten utbredelse og høy utdøing

Question 11

Tropisk regnskog er gamle og har stabilt miljø

Answer 11

• Tropisk regnskog
  
  • Gammelt økosystem, dvs. mer tid for artsdannelse– Færre katastrofer (istider) og mindre utdøing
  • Har dekket stort areal før, noe som gir godt grunnlag for artsdannelse og mindre utdøing.

Question 12

Istidenes betydning

Answer 12

• Under istiden måtte arter emigrere sørover eller overleve i refugia
  
  • Tropiske områder ble mindre påvirket
• I Nord-Amerika: fjellkjedene nord-sør

-> ingen spredningshindre da isen rykket fram

• Europa: fjellkjedene går øst-vest
  
  • Spredningshinder
  • Antageligvis høyere utdøelse
  • F.eks. mye lavere artsrikdom av trær i Europa enn i Amerika og Asia

Question 13

Økologiske forklaringer

Answer 13

• Høy produktivitet
  
  • Gir større populasjoner og dermed redusert risiko for utdøing (færre ledige nisjer)
  • Gjør det lettere å spesialisere seg på bestemte ressurser (snevrere nisjer – plass til flere arter)
• Stabilitet og forutsigbarhet
  
  • gir redusert risiko for utdøing (særlig spesialister)

Question 14

Primærproduksjon og artsrikdom

Answer 14

• Kjent mønster også for dyregrupper, f.eks. amfibier, pattedyr, fugl
• Netto primærproduksjon (NPP) er positivt korrelert med aktuell evapo- transpirasjon (AET)

Question 15

Sekundære økologiske effekter

Answer 15

• Flere arter i tropene gir flere og mer spesialiserte interaksjoner:
  
  • Mer mutualisme, konkurranse, spesialisering, parasitter, predatorer etc.

-> Sekundære økologiske effekter som fremmer artsdannelse og sameksistens

• Stort mangfold av planter -> mangold av herbivorer, karnivorer og nedbrytere
• Stor plantebiomasse -> stor romlig heterogenitet og flere nisjer
• Stort mangfold av arter gir mer mutualisme og flere nisjer
• Mange arter av konsumenter gir lav konkurranseekskludering

Question 16

Konklusjon rundt hypotesene

Answer 16

• Enighet om at det er sammenheng mellom breddegrad og artsrikhet …..men ingen enighet om forklaringen
• Variablene (nedbør, temperatur, PET, AET, NPP etc.) er ikke uavhengige av hverandre og til dels sterkt korrelerte
• Sannsynlig at flere faktorer virker sammen og at ulike faktorer kan være viktig for ulike artsgrupper

Question 17

Artsrikhet avtar med høydemeter på alle breddegrader

Answer 17

• Lignende mønster som når vi beveger oss mot polene
• Redusert temperatur, primær produksjon og PET
• Effekten kan være påvirket av mindre areal i høyfjellet og større isolasjon

Question 18

Generelle fakta

Answer 18

• Noen taksonomiske grupper har flere arter mot nord
• Artsantallet kan variere mellom året
• Artsrikhet øker mot ekvator
• Produktivitet øker mot polene

Question 19

Sesonger fører til høyere produktivitet mot polene

Answer 19

• Økt miljøvariasjon (sesongvariasjon) med økende breddegrad
  
  • Vannlagene blandes om høst og vår og gir algeoppblomstringer
  • Stor ressurstilgang gir konkurranseekskludering
• Men stabile forhold fører til flere arter i sør
• Lavere artsantall i nordlige enn sørlige havområder pga. utdøing under istidene

Question 20

Artsantall og dybde

Answer 20

Artsantall synker med dybde

For bunnlevende evertebrater: topp i artsrikdom ved ca 2000 m

Undervannsvulkaner

Liv i fravær av sollys

Question 21

Hvilke områder er viktigst å bevare?

Answer 21

• Veldig mange av jordas arter er endemiske
• International Union for Conservation of Nature (IUCN) fremla 25 biodiversitets hotspots i 2000:
  
  • Kriterier:
    
    • minst 1500 endemiske plantearter i hver region
    • mistet >70% av habitatet
  • Utgjorde 1,4% av jordas landareal, men har 44% av alle planter og 35% av terrestriske virveldyr
  • Utvidet til 35 hotspots i 2004
    
    • 2,3% av landoverflaten og har 50% av verdens plantearter og 77% av verdens virveldyr