Im frühen XNUMX. Jahrhundert legte Alexander von Humboldt den Grundstein für einen Großteil der Ökologie. Eine seiner Beobachtungen war, dass das Klima dabei helfen sollte, vorherzusagen, welche Pflanzen man an einem Ort findet und welche Artenvielfalt es vor Ort gibt. Über zweihundert Jahre später untersuchten Jorge Antonio Gómez-Díaz und Kollegen einige der Orte, die Humboldt erkundet hatte. In ihrem Artikel, veröffentlicht im Open-Access-Journal AoB PLANTS, argumentieren sie Während Humboldt im Großen und Ganzen Recht hatte, müssen mehr Faktoren berücksichtigt werden.
Alexander von Humboldt war ein deutscher Naturforscher und Geologe, der durch seine Reisen durch die Alpen wichtige Beiträge zur Erforschung von Höhengradienten leistete Neotropis. Er schlug vor, dass das Klima die Zusammensetzung und Vielfalt der Pflanzenarten reguliert, was die Grundlage zahlreicher Studien war. Ökologen betrachten Höhengradienten als natürliche Laboratorien zur Untersuchung von Umweltvariablen, da sie viele klimatische Schwankungen auf kleinem Raum enthalten. Aber worauf kommt es bei der Höhe an? Botaniker haben viele Hypothesen aufgestellt, um den Artenreichtum entlang von Höhengradienten zu erklären, wie Produktivität, Niederschlag und Temperatur.
Humboldts Einfluss auf die Biogeographie ist immer noch stark, insbesondere bei der Erklärung der Artenverteilung aufgrund ihrer Beziehung zum Klima in Höhengradienten, aber ist er veraltet? Seit seiner Zeit haben Biologen neue Ideen entwickelt, einschließlich der Phylogenetik, die die Vielfalt der Arten und die Beziehungen zwischen ihnen untersucht. Darüber hinaus kann die Berücksichtigung von Facetten der Biodiversität jenseits des Artenreichtums, wie z. B. der phylogenetischen Vielfalt, dazu beitragen, evolutionäre und ökologische Prozesse aufzudecken, die Höhengradienten bestimmen. Die derzeitige Verfügbarkeit von phylogenetischen Informationen für große Pflanzenkladen ermöglicht es, solche Informationen einzubeziehen, um Muster des Artenreichtums zu untersuchen. Schließlich haben nur wenige Studien die Auswirkungen anthropogener Störungen auf die Biodiversität entlang von Höhengradienten analysiert, was während des aktuellen Klimawandels und der Biodiversitätskrise von entscheidender Bedeutung ist.
Gómez-Díaz und Kollegen zu Besuch Perotes Brust Berg, ein erloschener Vulkan von 4282 Metern Höhe in Veracruz, Mexiko. Die Studie richtete acht Standorte entlang einer geraden Linie von 81 Kilometern entlang eines Höhengradienten von 30 bis 3500 Metern ein, die sechs Vegetationstypen und eine Vielzahl von Klimazonen abdecken, darunter warm-trockene, gemäßigt-feuchte und kalt-trockene Umgebungen.
Die Botaniker betrachteten zwei Gradienten: den eigentlichen Höhengradienten und einen Störungsgradienten mit drei Lebensräumen, die drei unterschiedlichen Waldnutzungsintensitäten ausgesetzt waren. Das Team richtete fünf 20 m × 20 m große Parzellen auf jeder Stufe der Waldnutzungsintensität ein und beprobte insgesamt 120 Parzellen. Die Autoren erhielten Klimavariablen, mittlere Jahrestemperatur, mittleren jährlichen Niederschlag und potenzielle Evapotranspiration aus dem MODIS/Terra Net Evapotranspiration 8 Tage L4 Global 500 m Version 6.
Die Artenvielfalt wurde als Artenreichtum geschätzt, und die phylogenetische Struktur der Arten wurde aus einer Mega-Phylogenie von Samenpflanzen auf Artenebene erhalten. Die Autoren berechneten die Abundanz-gewichtet Netto-Verwandtschaftsindex (NRI), um die phylogenetische Struktur jeder Parzelle zu messen.
Gómez-Díaz und Kollegen verwendeten einen Strukturgleichungsmodellierungsansatz, um die direkten und indirekten Auswirkungen mehrerer Umweltfaktoren auf Artenreichtum und NRI explizit zu berücksichtigen. Sie verwendeten einen hypothetischen Pfad, der Klima (Temperatur und Niederschlag), Waldnutzungsintensität, mögliche Evapotranspiration (PET) und seine quadratische Form PET2.
Das Team passte stückweise zusammen Strukturgleichungsmodelle (SEM) separat für jedes Diversitätsmaß (Artenreichtum und NRI) und jede Pflanzenlebensform. Die Modelle zeigten, dass Klima und Waldnutzungsintensität direkte Auswirkungen auf den Artenreichtum und NRI hatten, potenzielle Evapotranspiration jedoch nur einen direkten Einfluss auf den Artenreichtum hatte. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Einfluss von Klima und Waldnutzungsintensität auf die Diversität der Angiospermen mehr oder weniger direkt ist. Gleichzeitig ist die Auswirkung einer potenziellen Evapotranspiration auf den Artenreichtum komplexer, mit einem direkten und einem indirekten Effekt.
Insgesamt unterstützen die Ergebnisse von Gómez-Díaz und Kollegen die Hypothese, dass das Klima den Pflanzenartenreichtum entlang von Höhengradienten stark bestimmt. Die Temperatur hatte den stärksten Einfluss auf den Artenreichtum und die phylogenetische Struktur, wobei höhere Temperaturen mit einem erhöhten Artenreichtum und phylogenetischer Häufung einhergingen. Niederschlag und PET waren auch für die meisten Pflanzenlebensformen (mit Ausnahme von Sträuchern und Lianen) wichtig, und anthropogene Störungen wirkten sich nur auf Bäume aus.
Gómez-Díaz und Kollegen kommen zu dem Schluss:
Alexander von Humboldt stellte fest, dass die Arten von Lebensräumen und die Anzahl der Arten vorhersehbar mit Änderungen der Breite und Höhe variierten. Bei seinen Erkundungen tropischer Berge schlug Humboldt vor, dass das Klima ein entscheidender Faktor für die Bestimmung des Pflanzenartenreichtums entlang von Höhengradienten ist. Die Arbeit von Humboldt zu würdigen und sein Vermächtnis fortzusetzen, erfordert mehr Forschung, um die Ursachen hinter den Gradienten der Höhendiversität zu verstehen. Schließlich ist es notwendig, den Artenreichtum sowie die phylogenetische Struktur zu integrieren und das Muster zu „dekonstruieren“, indem Lebensformen betrachtet werden, um einen besseren Einblick in die Prozesse zu erhalten, die die Biodiversität entlang von Höhengradienten prägen.
Gómez-Diaz et al. 2022
LESEN SIE DEN ARTIKEL
Gómez-Díaz, JA, Carvajal-Hernández, CI, Bautista-Bello, AP, Monge-González, ML, Guzmán-Jacob, V., Kreft, H., Krömer, T. und Villalobos, F. (2023) „Humboldts Vermächtnis: Erklärung des Einflusses von Umweltfaktoren auf die taxonomische und phylogenetische Vielfalt von Angiospermen entlang eines neotropischen Höhengradienten" AoB PLANTS, 15(1), p. lac056. Verfügbar um: https://doi.org/10.1093/aobpla/plac056.
