Entdecken Sie die Geheimnisse des Artenreichtums

Im Laufe der Jahre haben globale Beobachtungen der Artenvielfalt ein möglicherweise konsistentes Muster ergeben, das darauf hinweist, wie viele Arten häufig, extrem selten oder irgendwo in der Mitte liegen.

Natürliche Beobachtungen über ein Jahrhundert haben ein konsistentes Muster in … offenbart. Klassifizieren Vorkommen: Obwohl die meisten Arten selten sind, sind sie es größtenteils nicht, einige wenige sind sehr häufig. Für einige gut überwachte Artengruppen, wie zum Beispiel Vögel, sind die sogenannten globalen Artenhäufigkeitsverteilungen völlig offengelegt.

Bei anderen Artengruppen wie Insekten bleibt der Schleier teilweise offen. Dies sind die Ergebnisse eines internationalen Forscherteams unter der Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der University of Florida (UF), die in der Zeitschrift veröffentlicht wurden Naturökologie und Evolution. Die Studie zeigt, wie wichtig es ist, die Artenvielfalt zu überwachen, um den Artenreichtum auf der Erde zu entdecken und zu verstehen, wie sie sich verändern.

„Wer kann erklären, warum eine Art ein großes Verbreitungsgebiet hat und so zahlreich ist und warum eine andere ähnliche Art ein enges Verbreitungsgebiet hat und selten ist?“ Diese Frage stellte Charles Darwin in seinem bahnbrechenden Buch „On the Origin of Species“, das vor mehr als 150 Jahren veröffentlicht wurde. Eine damit verbundene Herausforderung besteht darin, die Anzahl häufiger (mehrerer) Arten und die Anzahl seltener Arten zu verstehen, die als globale Artenhäufigkeitsverteilung (gSAD) bezeichnet wird.

Tiger (Tiger Bardus) Es handelt sich um eine seltene bis mittelgroße Art. Bildnachweis: Corey Callahan

Im letzten Jahrhundert wurden zwei Hauptmodelle für gSAD vorgeschlagen: R.A. Fisher, ein Statistiker und Biologe, schlug vor, dass die meisten Arten sehr selten sind und dass die Anzahl der Arten im Vergleich zu den häufigeren Arten abnimmt (das sogenannte Log-Serien-Modell). ). Andererseits argumentierte F. W. Preston, ein Ingenieur und Ökologe, dass nur wenige Arten tatsächlich sehr selten seien und dass die meisten Arten ein durchschnittliches Maß an Häufigkeit aufwiesen (das sogenannte Lognormalmodell). Allerdings kennen Wissenschaftler trotz jahrzehntelanger Forschung bisher kein Modell, das den wahren gSAD des Planeten beschreibt.

Um dieses Problem zu lösen, sind riesige Datenmengen erforderlich. Die Autoren der Studie nutzten Daten der Global Biodiversity Information Facility (GBIF) und luden Daten herunter, die mehr als 1 Milliarde Beobachtungen von Arten in freier Wildbahn von 1900 bis 2019 repräsentieren.

„Die GBIF-Datenbank ist eine großartige Ressource für alle Arten von Biodiversitätsforschung, insbesondere weil sie Daten von professionellen und Bürgerwissenschaftlern aus der ganzen Welt zusammenführt“, sagt Erstautor Dr. Corey Callahan. Er begann sein Studium während seiner Tätigkeit am iDiv und an der MLU und arbeitet jetzt an der UF.

Die globale Artenhäufigkeitsverteilung (gSAD) für Vögel wurde vollständig ermittelt und zeigt ein potenziell globales Muster: Es gibt einige sehr seltene Arten wie den srilankischen Hängepapagei, viele seltene Arten wie den Habicht und einige häufig vorkommende Arten wie zum Beispiel der Haussperling. Dieses Muster wurde erstmals 1948 von F. W. Preston vorgeschlagen. Quelle: Gabriel Rada (Illustration), Corey Callahan (Fotos)

Callahan und seine Forscherkollegen teilten die heruntergeladenen Daten in 39 Artengruppen ein, beispielsweise Vögel, Insekten oder Säugetiere. Für jede dieser Arten erstellten sie die globale Artenhäufigkeitsverteilung (gSAD).

Die Forscher entdeckten ein potenziell globales Muster, das entsteht, sobald die Verteilung der Artenhäufigkeit vollständig bekannt ist: Die meisten Arten sind selten, aber nicht sehr selten, und nur wenige Arten sind sehr häufig, wie es in einem logarithmischen Normalmodell zu erwarten wäre. Allerdings stellten die Forscher auch fest, dass der Schleier nur für einige wenige Artengruppen wie Palmfarne und Vögel vollständig gelüftet wurde. Für alle anderen Artengruppen liegen noch keine ausreichenden Daten vor.

„Wenn man nicht genügend Daten hat, ist es, als ob die meisten Arten zu selten wären“, sagt der leitende Forscher Professor Henrique Pereira, Leiter der Forschungsgruppe am iDiv und an der MLU. „Aber wenn man immer mehr Beobachtungen hinzufügt, ändert sich das Bild. Man beginnt zu erkennen, dass es tatsächlich mehr seltene als sehr seltene Arten gibt. Man kann diese Verschiebung bei Palmfarnen und Vögeln erkennen, wenn man Beobachtungen von Arten seit 1900 vergleicht.“ Als weniger Daten verfügbar waren, mit den umfassendsten Artenbeobachtungen, die wir heute haben. Es ist bemerkenswert: Wir können das Phänomen deutlich erkennen, die gesamte Verteilung der Artenhäufigkeit aufzudecken, wie es Preston vor einigen Jahrzehnten vorhergesagt hatte, das aber erst jetzt in der Größenordnung von gezeigt wurde der gesamte Planet.

„Obwohl wir seit Jahrzehnten Beobachtungen machen, haben wir nur wenige Artengruppen entdeckt“, sagt Callahan. „Wir haben noch einen langen Weg vor uns. Aber die Global Biodiversity Information Facility und der Datenaustausch stellen für mich wirklich die Zukunft der Biodiversitätsforschung und -überwachung dar.“

Die Ergebnisse der neuen Studie ermöglichen es Wissenschaftlern zu bewerten, inwieweit gSADs für verschiedene Artengruppen nachgewiesen werden. Damit lässt sich eine weitere seit langem bestehende Forschungsfrage beantworten: Wie viele Arten gibt es? Diese Studie ergab, dass für einige Gruppen wie Vögel fast alle Arten erkannt wurden, dies jedoch für andere Taxa wie Insekten und Vögel nicht der Fall ist. Kopffüßer.

Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse dabei helfen könnten, Darwins Frage zu beantworten, warum manche Arten selten und andere häufig sind. Das von ihnen gefundene globale Muster könnte auf allgemeine ökologische oder evolutionäre Mechanismen hinweisen, die die Prävalenz und Seltenheit von Arten bestimmen.

Je mehr Forschung betrieben wird, desto mehr verändert der Mensch die Oberfläche des Planeten und den Artenreichtum, indem er beispielsweise häufig vorkommende Arten seltener macht. Dies erschwert die Aufgabe der Forscher: Sie müssen nicht nur verstehen, wie sich die Artenhäufigkeit auf natürliche Weise entwickelt, sondern auch, wie menschliche Einflüsse diese Muster gleichzeitig verändern. Möglicherweise ist es noch ein langer Weg, bis Darwins Frage endgültig beantwortet ist.

Referenz: „Uncovering Global Species Abundance Distributions“ von Corey T. Callahan, Luis Borda de Agua, Roel van Klink, Roberto Rosi und Henrique M. Pereira, 4. September 2023, Naturökologie und Evolution.
doi: 10.1038/s41559-023-02173-y